Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 59 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
59
Dung lượng
2,2 MB
Nội dung
TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG BÌNH KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN - - PHẠM THỊ QUỲNH GIANG PHÂNTÍCHẢNH HƢỞNG CỦANỒNGĐỘPHATẠPLÊNPHỔMÀUBỨCXẠCỦATHỦYTINH BORATE KIMLOẠIKIỀMPHATẠPIONĐẤTHIẾMSm3+,Tb3+ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHÓA: 2013 – 2017 NGÀNH: SƢ PHẠM VẬT LÝ Quảng Bình, năm 2017 TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG BÌNH KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN - - PHẠM THỊ QUỲNH GIANG PHÂNTÍCHẢNH HƢỞNG CỦANỒNGĐỘPHATẠPLÊNPHỔMÀUBỨCXẠCỦATHỦYTINH BORATE KIMLOẠIKIỀMPHATẠPIONĐẤTHIẾMSm3+,Tb3+ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHÓA: 2013 – 2017 NGÀNH: SƢ PHẠM VẬT LÝ GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN: PGS.TS TRẦN NGỌC Quảng Bình, năm 2017 Lời cảm ơn Hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này, xin chân thành cảm ơn quý thầy cô giáo Trường Đại học Quảng Bình, khoa Khoa học Tự nhiên tận tình truyền đạt kiến thức, giúp đỡ suốt trình học tập Với kiến thức kó tiếp thu không vận dụng vào trình làm khóa luận mà tảng, hành trang quý báu cho nghiệp giảng dạy nghiên cứu khoa học sau Đặc biệt xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy giáo – PGS.TS Trần Ngọc, người cố vấn tận tìnhhướng dẫn, người truyền cho đam mê khoa học, tinh thần học hỏi, tự tin, người có công to lớn cho hoàn thành khóa luận Tôi xin tỏ lòng biết ơn đến Thầy giáo Hoàng Sỹ Tài Thạc sỹ Vật lý, Phụ trách phòng thí nghiệm Vật lý; đến quý thầy cô giáo phụ trách phòng thí nghiệm Hóa học hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho trình học tập, nghiên cứu làm khóa luận Và sau xin chân thành cảm ơn đến gia đình, người thân, bạn bè tập thể lớp Đại học Sư phạm Vật lý K55 – Trường Đại học Quảng Bình quan tâm, cổ vũ, động viên giúp đỡ để nhiều suốt thời gian học tập hoàn thành khóa luận tốt nghiệp Kính chúc tất quý thầy cô, gia đình, bạn bè sức khỏe thành công! Quảng Bình, tháng 05 năm 2017 Sinh viên Phạm Thò Quỳnh Giang LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, số liệu kết nghiên cứu nêu khóa luận trung thực, chƣa công bố cơng trình khác Quảng Bình, tháng năm 2017 Tác giả khóa luận Phạm Thị Quỳnh Giang MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC BẢNG KÍ HIỆU HOẶC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG KHĨA LUẬN DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG KHĨA LUẬN MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài M c tiêu nghiên cứu Đối tƣ ng phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Cấu trúc khóa luận NỘI DUNG PHẦN I TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 LÝ THUYẾT VỀ SỰ PHÁT QUANG 1.1.1 Hiện tƣ ng phát quang 1 1 Định nghĩa 1.1.1.2 Tính chất xạ phát quang 1.1.1.3 Phânloại tƣ ng phát quang 1 Các đặc trƣng phổ phát quang 1.1.2 Tâm quang học 1.1.2.1 Các chuyển dời hấp th xạ tâm quang học 1.1.2.2 Quá trình truyền lƣ ng tâm khác 11 1.1.2.3 Quá trình truyền lƣ ng tâm giống 15 1 Ảnh hƣởng nồngđộphatạp đến trình phát quang 16 1.2 SỰ PHÁT QUANG CỦATHỦYTINH BORATE KIMLOẠIKIỀMPHATẠP CÁC NGUYÊN TỐ ĐẤTHIẾM 18 1.2.1 Thủytinh từ nguyên liệu borate kimloạikiềm 18 1.2.2 Các nguyên tố phatạpionđất 21 2 Lý thuyết đất 21 2 Đặc trƣng nguyên tố đất Sm 26 2 Đặc trƣng nguyên tố đất Tb 27 1.3 SỰ PHÁT QUANG CỦATHỦYTINH BORATE KIMLOẠIKIỀM ĐƠN PHATẠPSm3+,Tb3+ VÀ ĐỒNG PHATẠPSm3+,Tb3+ 29 1.3.1 Sự phát quang thủytinh borate kimloạikiềm đơn phatạp Sm3+ 29 1.3.2 Sự phát quang thủytinh borate kimloạikiềm đơn phatạpTb3+ 31 1.3.3 Sự phát quang thủytinh borate kimloạikiềm đồng phatạpSm3+,Tb3+ 33 Phần II PHÂNTÍCHẢNH HƢỞNG CỦANỒNGĐỘPHATẠPLÊNPHỔMÀUBỨCXẠCỦATHỦYTINH BORATE KIMLOẠIKIỀMPHATẠP CÁC IONĐẤTHIẾMSm3+,Tb3+ 35 2.1 PHỔMÀUCỦATHỦYTINH BORATE KIMLOẠIKIỀMPHATẠP CÁC IONĐẤTHIẾMSm3+,Tb3+ 35 2.1.1 Phổmàuthủytinh borate kimloạikiềm đơn phatạp Sm3+ 35 2.1.2 Phổmàuthủytinh borate kimloạikiềm đơn phatạpTb3+ 36 2.1.3 Phổmàuthủytinh borate kimloạikiềm đồng phatạpSm3+,Tb3+ 37 2.2 ẢNH HƢỞNG CỦANỒNGĐỘPHATẠPLÊNPHỔMÀUBỨCXẠCỦATHỦYTINH BORATE KIMLOẠIKIỀMPHATẠP CÁC IONĐẤTHIẾMSm3+,Tb3+ 38 2.2.1 Ảnh hƣởng nồngđộ Sm3+ lênphổmàuthủytinh borate kimloạikiềm đơn phatạp Sm3+ 38 2.2.2 Ảnh hƣởng nồngđộTb3+lênphổmàuthủytinh borate kimloạikiềm đơn phatạpTb3+ 38 2.2.3 Ảnh hƣởng nồngđộSm3+,Tb3+lênphổmàuthủytinh borate kimloạikiềm đồng phatạpSm3+,Tb3+ 39 PHẦN III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 45 3.1 KẾT LUẬN 45 3.2 KIẾN NGHỊ 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 BẢNG KÍ HIỆU HOẶC CHỮ VIẾT TẮT RE Rare - Earth (Nguyên tố đất hiếm) BLN B2O3 - Li2O - Na2O UV Vùng tử ngoại IR Vùng hồng ngoại CIE Commission Internationle Eclairage R Red (Đỏ) G Green (Xanh cây) B Blue (Xanh da trời) DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG KHĨA LUẬN Hình Hình 1.1.a Chú thích Trang Q trình phát quang tâm bất liên t c Hình 1.1.b Quá trình phát quang tâm bất tái h p Hình Sơ đồ lƣ ng q trình kích thích phát quang vật liệu Hình Sơ đồ vùng lƣ ng điện môi bán dẫn 10 Hình 1.4 Sơ đồ chuyển dời quang học 11 Hình 1.5 Q trình kích thích 12 Hình 1.6 Sự truyền lƣ ng tâm S A có khoảng cách R 13 Hình 1.7 Giản đồ chế dập tắt huỳnh quang theo nồngđộ 17 Hình Vị trí ngun tố đất bảng tuần hồn Menđêlêép 21 Hình Giản đồ mức lƣ ng ion RE3+ - Giản đồ Dieke 24 Hình 1.10 Các vòng tròn cấu hình điện tử Sm 26 Hình 1.11 Sự phân bố điện tử Tb 28 Hình 1.12 Các chuyển dời xạ (a) phổ PL tâm ion Tb3+trong vật 29 liệu TbPO4 (b) Hình 1.13 Phổ phát quang ion Sm3+ thuỷtinh BLN đơn phatạp Sm3+ 30 Hình 1.14 Sơ đồ lƣ ng ion Sm3+ chuyển dời xạ 31 Hình 1.15 Phổ phát quang ionTb3+thuỷtinh BLN đơn phatạpTb3+ 32 Hình 1.16 Phổ phát quang hệ thủytinh BLN đồng phatạp Tb3+,Sm3+ 33 với nồngđộ 0,75Tb3+xSm3+ (x = 0,75; 1; 1,25; 1,5; 1,75) Phổ phát quang hệ thủytinh BLN đồng phatạp Tb3+, Sm3+ Hình 1.17 với nồngđộ 1Sm3+yTb3+ (y = 0,5; 0,75; 1; 1,25; 1,5) 34 Hình 2.1 Giản đồ tọa độmàu CIE 1931 35 Hình 2.2 Tọa độmàu CIE thủytinh BLN đơn phatạp 1Sm3+ 36 Hình 2.3 Tọa độmàu CIE thủytinh BLN đơn phatạp 0,75Tb3+ 36 Hình 2.4 Tọa độmàu CIE thủytinh BLN: 0,75Tb3+1Sm3+ 37 Tọa độmàu CIE thủytinh BLN đơn phatạp xSm3+ Hình 2.5 (x = 0,25; 0,5; 0,75; 1) 38 Tọa độmàu CIE thủytinh BLN đơn phatạp yTb3+ Hình 2.6 Hình 2.7 (y = 0,25; 0,5; 0,75; 1; 1,25) Tọa độmàu CIE thủytinh BLN: 0,75Tb3+xSm3+ (x = 0,75; 39 40 1; 1,25; 1,5; 1,75) Hình 2.8 Tọa độmàu CIE thủytinh BLN: 1Sm3+yTb3+ (y = 0,5; 0,75; 1; 1,25) 42 DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG KHÓA LUẬN Bảng Chú thích Trang Bảng 1 Cấu hình điện tử trạng thái ion RE3+ 22 Bảng Tọa độmàu (x,y,z) tỉ lệ R/G/B thủytinh BLN 43 đồng phatạpSm3+,Tb3+Phần II PHÂNTÍCHẢNH HƢỞNG CỦANỒNGĐỘPHATẠPLÊNPHỔMÀUBỨCXẠCỦATHỦYTINH BORATE KIMLOẠIKIỀMPHATẠP CÁC IONĐẤTHIẾMSm3+,Tb3+ 2.1 PHỔMÀUCỦATHỦYTINH BORATE KIMLOẠIKIỀMPHATẠP CÁC IONĐẤTHIẾMSm3+,Tb3+ 2.1.1 Phổmàuthủytinh borate kimloạikiềm đơn phatạp Sm3+ Nhằm để phântíchảnh hƣởng nồngđộphatạplênphổmàuxạ định hƣớng ứng d ng vật liệu chế tạo nguồn sáng trắng Chúng sử d ng phần mềm xác định toạ độmàu CIE (Commission Internationle Eclairage 1931) cách lọc số liệu khoảng bƣớc sóng 400nm đến 760nm trộn màu [12] Phổ tọa độmàuánh sáng vùng nhìn thấy (vùng quang học) đƣ c phântích nhƣ hình Hình 2.1 Giản đồ tọa độmàu CIE 1931 Hình 2.2 tọa độmàuánh sáng phát quang từ thủytinh BLN đơn phatạp 1Sm3+ Ta thấy giá trị tọa độ x, y z xạ cho giá trị x = 0,5770903; y = 0,4164099 z = 0,0064997 tƣơng ứng với nồngđộtạp % mol thành phần Sm3+ có mẫuphổ nằm vùng ánh sáng màu vùng đỏ cam 35 Hình 2.2 Tọa độmàu CIE thủytinh BLN đơn phatạp 1Sm3+ Ta có tỉ lệ R/G/B 255/97/3 hay 85/32/1, từ ta rút nhận xét : Vùng đỏ (Red) chiếm ƣu lớn phổmàu có phần nhỏ vùng xanh (Green), vùng xanh da trời (Blue) khơng đáng kể nên tọa độmàuthủytinh BLN đơn phatạp Sm3+ nằm vùng biên sƣờn phải vùng bƣớc sóng từ 590nm đến 600nm 2.1.2 Phổmàuthủytinh borate kimloạikiềm đơn phatạpTb3+ Hình 2.3 tọa độmàu CIE thủytinh BLN đơn phatạp 0,75Tb3+ Hình 2.3 Tọa độmàu CIE thủytinh BLN đơn phatạp 0,75Tb3+ Toạ độmàuxạ đƣ c tính tốn cho giá trị x = 0,2859743; y = 0,5906626 z = 0,1233632 tƣơng ứng với nồngđộtạp 0,75 % mol thành phầnTb3+ có mẫu 36 Ta có tỉ lệ R/G/B 48/255/61 hay 1/5/1, từ ta rút nhận xét : Vùng xanh (Green) chiếm ƣu phổmàu vùng lại khơng đáng kể nên phổmàuthủytinh BLN đơn phatạpTb3+ nằm bên vùng ánh sáng màu vàng xanh (yellowish – green) 2.1.3 Phổmàuthủytinh borate kimloạikiềm đồng phatạpSm3+,Tb3+ Hình 2.4 mơ tả tọa độmàu CIE thủytinh BLN đồng phatạp 0,75Tb3+; 1Sm3+ Hình 2.4 Tọa độmàu CIE thủytinh BLN:0,75Tb3+1Sm3+ Toạ độmàuxạ đƣ c tính tốn cho giá trị x = 0,4289773; y= 0,5041797 z = 0,0668430 tƣơng ứng với nồngđộtạp 0,75 % mol thành phầnTb3+ 1% mol thành phần Sm3+ có mẫu Ta có tỉ lệ R/G/B 255/244/46 hay 6/5/1, từ ta rút nhận xét : Vùng đỏ vùng xanh chiếm ƣu phổmàu so với vùng xanh da trời nên phổmàuthủytinh BLN đồng phatạp 0,75Tb3+1Sm3+ nằm bên vùng ánh sáng greenish – yellow Vậy phổ tọa độmàuthủytinh BLN đồng phatạp Sm3+,Tb3+ có thay đổi so với thủytinh BLN đơn phatạpSm3+,Tb3+ c thể ta phatạp đồng thời ionphổmàuxạ dịch chuyển nằm vị trí vùng ánh sáng màuđỏ cam màu vàng xanh 37 2.2 ẢNH HƢỞNG CỦANỒNGĐỘPHATẠPLÊNPHỔMÀUBỨCXẠCỦATHỦYTINH BORATE KIMLOẠIKIỀMPHATẠP CÁC IONĐẤTHIẾMSm3+,Tb3+ 2.2.1 Ảnh hƣởng nồngđộ Sm3+ lênphổmàuthủytinh borate kimloạikiềm đơn phatạp Sm3+ Hình 2.5 tọa độmàuánh sáng phát quang từ thủytinh BLN đơn phatạp Sm3+ ph thuộc nồngđộtạp Sm3+ có mặt mẫu Toạ độmàuxạ đƣ c tính tốn cho giá trị tƣơng ứng với nồngđộtạp 0,25; 0,50; 0,75 1,0%mol thành phần Sm3+ có mẫu đƣ c biểu diễn hình 2.5 Ta thấy tọa độmàu có thay đổi theo nồngđộtạp Sm3+ có mặt mẫuphổmàu nằm vùng ánh sáng màu vùng đỏ - cam ph thuộc lớn vào cƣờng độ dải phát quang 600 nm Hình 2.5 Tọa độmàu CIE thủytinh BLN đơn phatạp xSm3+ (x = 0,25;0,5;0,75;1) Kết cho thấy vật liệu thủytinh BLN đơn phatạp Sm3+ phát quang màuđỏ cam ứng d ng làm vật liệu chế tạo LED phát quang ánh sáng màuđỏ cam, màu để tạo nên LED trắng 2.2.2 Ảnh hƣởng nồngđộTb3+lênphổmàuthủytinh borate kimloạikiềm đơn phatạpTb3+ Hình 2.6 tọa độmàu CIE thủytinh BLN đơn phatạpTb3+ ph thuộc nồngđộtạpTb3+ có mặt mẫu 38 Hình 2.6 Tọa độmàu CIE thủytinh BLN đơn phatạp yTb3+ (y = 0,25; 0,5; 0,75; 1; 1,25) Ta thấy toạ độ x y màuxạ đƣ c tính tốn cho giá trị tƣơng ứng với nồngđộtạp 0,25; 0,75; 1,0; 1,25 1,5 % mol thành phầnTb3+ có mẫu, tọa độmàu có thay đổi theo nồngđộtạpTb3+ có mặt mẫuphổ nằm vùng ánh sáng màu vàng xanh (yellowish – green) ph thuộc lớn vào cƣờng độ dải phát quang 541 nm Kết cho thấy vật liệu thủytinh BLN đơn phatạpTb3+ phát quang màu vàng xanh ứng d ng làm vật liệu chế tạo LED phát quang ánh sáng màu vàng xanh cây, màu để tạo nên LED trắng 2.2.3 Ảnh hƣởng nồngđộSm3+,Tb3+lênphổmàuthủytinh borate kimloạikiềm đồng phatạpSm3+,Tb3+ + Theo nồngđộ Sm3+ Hình 2.7 mơ tả tọa độmàu CIE thủytinh BLN:0.75Tb3+; xSm3+ (x = 0,75; 1; 1,25; 1,5; 1,75) ph thuộc nồngđộtạp Sm3+ có mặt mẫu 39 b a d c e Hình 2.7 Tọa độmàu CIE thủytinh BLN: 0,75Tb3+xSm3+ (x = 0,75; 1; 1,25; 1,5; 1,75) phụ thuộc nồngđộtạp Sm3+ (a) Tọa độmàu CIE thủytinh BLN: 0,75Tb3+0,75Sm3+ (b) Tọa độmàu CIE thủytinh BLN: 0,75Tb3+1Sm3+ (c) Tọa độmàu CIE thủytinh BLN: 0,75Tb3+1,25Sm3+ (d) Tọa độmàu CIE thủytinh BLN: 0,75Tb3+1,5Sm3+ (e) Tọa độmàu CIE thủytinh BLN: 0,75Tb3+1,75Sm3+ 40 Từ kết ta có nhận xét: + Hình 2.7a tọa độmàu CIE thủytinh BLN: 0,75Tb3+0,75Sm3+ ta có tỉ lệ R/G/B 243/255/50 hay 5/5/1, vùng đỏ vùng xanh chiếm ƣu phổmàu vùng xanh da trời khơng đáng kể nên tọa độmàu nằm vùng vàng xanh (yellow - green) + Hình 2.7b tọa độmàu CIE thủytinh BLN: 0,75Tb3+1Sm3+ ta có tỉ lệ R/G/B 255/244/46 hay 6/5/1, vùng đỏ vùng xanh chiếm ƣu phổmàu vùng xanh da trời không đáng kể nên tọa độmàu nằm vùng vàng xanh (yellow - green) + Hình 2.7c tọa độmàu CIE thủytinh BLN: 0,75Tb3+1,25Sm3+ ta có tỉ lệ R/G/B 220/255/51 hay 4/5/1, vùng đỏ vùng xanh chiếm ƣu phổmàu vùng xanh da trời không đáng kể nên tọa độmàu nằm vùng vàng xanh (yellow - green) + Hình 2.7d tọa độmàu CIE thủytinh BLN: 0,75Tb3+1,5Sm3+ ta có tỉ lệ R/G/B 200/255/52 hay 4/5/1, vùng đỏ vùng xanh chiếm ƣu phổmàu vùng xanh da trời không đáng kể nên tọa độmàu nằm vùng vàng xanh (yellow - green) + Hình 2.7e tọa độmàu CIE thủytinh BLN: 0,75Tb3+1,75Sm3+ ta có tỉ lệ R/G/B 181/255/54 hay 3/5/1, vùng đỏ vùng xanh chiếm ƣu phổmàu vùng xanh da trời khơng đáng kể nên tọa độmàu nằm vùng vàng xanh (yellow - green) Vậy thay đổi nồngđộ Sm3+ giữ ngun nồngđộTb3+phổ tọa độmàu có thay đổi, c thể là: nồngđộ Sm3+ tăng từ 0,75 %mol đến %mol tọa độmàu đến gần vị trí tối ƣu, nồngđộ Sm3+ tiếp t c tăng từ %mol đến 1,75 %mol tọa độmàuxa vị trí tối ƣu Có thể thấy hình 2.7b tối ƣu ứng với nồngđộ Sm3+ 1%mol + Theo nồngđộTb3+ Hình 2.8 mơ tả tọa độmàu CIE thủytinh BLN:1Sm3+yTb3+ (y = 0,5; 0,75; 1; 1,25) ph thuộc nồngđộtạpTb3+ có mặt mẫu 41 a b c d Hình 2.8 Tọa độmàu CIE thủytinh BLN:1Sm3+yTb3+ (y = 0,5; 0,75; 1; 1,25) phụ thuộc nồngđộtạpTb3+ (a) Tọa độmàu CIE thủytinh BLN: 1Sm3+0,5Tb3+ (b) Tọa độmàu CIE thủytinh BLN: 1Sm3+0,75Tb3+ (c) Tọa độmàu CIE thủytinh BLN: 1Sm3+1Tb3+ (d) Tọa độmàu CIE thủytinh BLN: 1Sm3+1,25Tb3+ Từ kết ta có nhận xét: + Hình 2.8a tọa độmàu CIE thủytinh BLN: 1Sm3+0,5Tb3+ ta có tỉ lệ R/G/B 255/194/33 hay 8/6/1, vùng đỏ chiếm ƣu phổmàu có đóng góp phần vùng xanh vùng xanh da trời chiếm phần không đáng kể nên tọa độmàu nằm vùng vàng xanh (greenish – yellow) + Hình 2.8b tọa độmàu CIE thủytinh BLN: 1Sm3+0,75Tb3+ ta có tỉ lệ R/G/B 255/215/38 hay 7/6/1 vùng đỏ chiếm ƣu phổmàu có đóng góp phần vùng xanh vùng xanh da trời chiếm phần 42 không đáng kể nên tọa độmàu nằm vùng vàng xanh (greenish – yellow) + Hình 2.8c tọa độmàu CIE thủytinh BLN: 1Sm3+1Tb3+ ta có tỉ lệ R/G/B 255/180/29 hay 8/6/1 vùng đỏ chiếm ƣu phổmàu có đóng góp phần nhỏ vùng xanh lại vùng xanh da trời không đáng kể nên tọa độmàu nằm vùng vàng (yellow) + Hình 2.8d tọa độmàu CIE thủytinh BLN: 1Sm3+1,25Tb3+ ta có tỉ lệ R/G/B 255/158/23 hay 8/6/1 vùng đỏ chiếm ƣu phổmàu vùng xanh cây, vùng xanh da trời chiếm phần không đáng kể so với vùng đỏ nên tọa độmàu nằm vùng vàng cam (yellowish – orange) Ta thấy thay đổi nồngđộTb3+ giữ nguyên nồngđộ Sm3+ phổ tọa độmàu có thay đổi, c thể: nồngđộTb3+ tăng từ 0,5 %mol đến 0,75 %mol tọa độmàu đến gần vị trí tối ƣu, nồngđộTb3+ tiếp t c tăng từ 0,75 %mol đến 1,25 %mol tọa độmàuxa vị trí tối ƣu Có thể thấy hình 2.8b tối ƣu ứng với Tb3+ có nồngđộ 0,75%mol Bảng 2.1 Tọa độmàu (x,y,z) tỉ lệ R/G/B thủytinh BLN đồng phatạpSm3+,Tb3+ Kí hiệu mẫu x BLN: 0,75Tb3+;0,75Sm3+ 0,4158147 BLN: 0,75Tb3+ ;1Sm3+ y z R G B R/G/B 0,5121400 0,0720453 243 255 50 5/5/1 0,4289773 0,5041797 0,0668430 255 244 46 6/5/1 BLN: 0,75Tb3+;1,25Sm3+ 0,4028999 0,5199504 0,0771497 220 255 51 4/5/1 BLN: 0,75Tb3+;1,5Sm3+ 0,3904318 0,5274906 0,0820776 200 255 52 4/5/1 BLN: 0,75Tb3+;1,75Sm3+ 0,3785819 0,5346570 0,0867611 181 255 54 3/5/1 BLN: 1Sm3+;0,5Tb3+ 0,4636074 0,4832368 0,0531559 255 194 33 8/6/1 BLN: 1Sm3+;0,75Tb3+ 0,4479204 0,4927236 0,0593559 255 215 BLN: 1Sm3+;1Tb3+ 0,4758702 0,4758207 0,0483091 255 180 29 9/6/1 BLN: 1Sm3+;1,25Tb3+ 0,4966470 0,4632557 0,0400973 255 158 23 11/7/1 38 7/6/1 Từ kết ta nhận thấy rằng, xạthủytinh BLN đồng phatạp Sm3+ Tb3+ tổng h p hai xạ nằm vùng ánh sáng từ màuđỏ - cam đến màu vàng - xanh Nhƣ phổ phát xạthủytinh BLN đơn phatạp Sm3+ nằm vùng đỏ cam, phổ phát xạthủytinh BLN đơn phatạpTb3+ nằm vùng vàng xanh Tuy nhiên phatạp đồng thời hai ionphổ phát xạ dịch chuyển vùng ánh sáng màuđỏ cam màu vàng xanh cây, ảnh hƣởng nồngđộphatạpionđất Sm3+ Tb3+thủytinh borate kimloạikiềm 43 nên phổmàuxạ dịch chuyển sang vùng ánh sáng màuđỏ cam màu vàng xanh nhiều Do vật liệu đồng phatạpTb3+ Sm3+ xạánh sáng kép (hai màu) đƣ c kích thích cách hiệu ánh sáng tử ngoại tử ngoại gần, thích h p để chế tạo đèn LED trắng sử d ng kỹ thuật chiếu sáng hiển thị, đặc biệt nguồn ánh sáng màu trắng 44 Phần III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 KẾT LUẬN Thực m c tiêu đề tài là: Phântíchảnhhưởngnồngđộphatạplênphổmàuxạthủytinh borate kimloạikiềmphatạpionđất Sm3+ , Tb3+ Sau thời gian thực nghiên cứu, nội dung mà tơi thực đạt đƣ c kết nhƣ sau: Đã hệ thống đƣ c sở lý thuyết liên quan đến lý thuyết phát quang bao gồm tƣ ng phát quang, tâm quang học, phântích q trình chuyển dời hấp th xạ tâm quang học, trình truyền lƣ ng tâm khác nhau, trình truyền lƣ ng tâm giống ảnh hƣởng nồngđộphatạp đến trình phát quang Đã thực nghiên cứu phổ phát quang vật liệu thủytinh borate kimloạikiềmphatạpionđất Sm3+ ,Tb3+ rút đƣ c nhận xét sau : Khi đồng phatạp Sm3+ Tb3+ cƣờng độ phát quang đỉnh đặc trƣng cho ion Sm3+ Tb3+mẫu đồng phatạp Sm3+ Tb3+ khơng có thay đổi so với mẫu đơn phatạp Sm3+ đơn phatạpTb3+ Thay đổi nồngđộTb3+ giữ nguyên nồngđộ Sm3+ mẫu cƣờng độ phát quang tăng theo tăng nồngđộ Sm3+ có mẫu từ 0,75 %mol đến %mol Cƣờng độ phát quang dải 598 nm mạnh ứng với nồngđộ Sm3+ %mol Sau cƣờng độ phát quang giảm nhanh ta tiếp t c tăng nồngđộ Sm từ %mol đến 1,75%mol Ở xảy dập tắt phát quang nồngđộ ngƣỡng cho nồngđộ tối ƣu %mol Thay đổi nồngđộ Sm3+ giữ nguyên nồngđộTb3+mẫu cƣờng độ phát quang tăng tuyến tính theo tăng nồngđộTb3+ có mẫu từ 0,5 %mol đến 0,75 %mol Cƣờng độ phát quang dải 542 nm mạnh ứng với nồngđộTb3+ 0,75 %mol Sau cƣờng độ phát quang giảm nhanh ta tiếp t c tăng nồngđộ Sm từ 0,75 %mol đến 1,75%mol Ở xảy dập tắt phát quang nồngđộ ngƣỡng cho nồngđộ tối ƣu 0,75 % mol Ta thấy tâm quang học độc lập với khơng có truyền lƣ ng tâm quang học Việc phatạp đồng thời hai loạiđất mạng với m c đích 45 tăng hiệu suất q trình phát quang Ngoài ra, cách điều chỉnh nồngđộ tâm quang học, điều chỉnh đƣ c tỷ lệ cƣờng độ dải phổ tạo vật liệu phát quang có màu sắc theo ý muốn Xác định đƣ c tọa độmàu CIE xạ huỳnh quang vật liệu thủytinh borate kimloạikiềmphatạpionđất Sm3+ ,Tb3+ rút đƣ c nhận xét c thể là: Tọa độmàu CIE ánh sáng phát quang từ thủytinh BLN đơn phatạp Sm3+ ph thuộc nồngđộtạp Sm3+ có mặt mẫu, phổmàuxạ nằm vùng ánh sáng màuđỏ cam Tọa độmàu CIE ánh sáng phát quang từ thủytinh BLN đơn phatạpTb3+ ph thuộc nồngđộtạpTb3+ có mặt mẫu, phổmàuxạ nằm vùng ánh sáng màu vàng xanh Tọa độmàuthủytinh BLN đồng phatạp Sm3+,Tb3+ có thay đổi so với thủytinh BLN đơn phatạp Sm3+,Tb3+ c thể ta phatạp đồng thời ionphổmàuxạ dịch chuyển vùng ánh sáng đỏ cam vùng ánh sáng vàng xanh Phântích đƣ c ảnh hƣởng nồngđộSm3+,Tb3+lênphổmàuxạthủytinh borate kimloạikiềm đơn phatạp đồng phatạpSm3+,Tb3+ c thể là: Phổmàuxạthủytinh BLN đơn phatạp Sm3+ có thay đổi theo nồngđộtạp Sm3+ có mặt mẫuphổmàu nằm vùng ánh sáng màu vùng đỏ cam, ứng d ng vật liệu thủytinh BLN đơn phatạp Sm3+ làm vật liệu chế tạo LED phát quang ánh sáng màuđỏ cam, màu để tạo nên LED trắng Phổmàuxạthủytinh BLN đơn phatạpTb3+ có thay đổi theo nồngđộtạpTb3+ có mặt mẫuphổmàu nằm vùng ánh sáng màu vùng vàng xanh cây, ứng d ng vật liệu thủytinh BLN đơn phatạpTb3+ làm vật liệu chế tạo LED phát quang ánh sáng màu vàng xanh cây, màu để tạo nên LED trắng Khi thay đổi nồngđộ Sm3+ giữ nguyên nồngđộTb3+mẫuthủytinh BLN đồng phatạp Sm3+ Tb3+phổ tọa độmàu có thay đổi, c thể là: nồngđộ Sm3+ tăng từ 0,75 %mol đến %mol tọa độmàu đến gần vị trí tối ƣu, nồngđộ Sm3+ tiếp t c tăng từ %mol đến 1,75 %mol tọa độmàuxa vị trí tối ƣu vị trí tối ƣu ứng với nồngđộ Sm3+ 1%mol Khi thay đổi nồngđộTb3+ giữ nguyên nồngđộ Sm3+ + mẫuthủytinh BLN 46 đồng phatạp Sm3+ Tb3+phổ tọa độmàu có thay đổi, c thể: nồngđộTb3+ tăng từ 0,5 %mol đến 0,75 %mol tọa độmàu đến gần vị trí tối ƣu, nồngđộTb3+ tiếp t c tăng từ 0,75 %mol đến 1,25 %mol tọa độmàuxa vị trí tối ƣu vị trí tối ƣu ứng với nồngđộTb3+ 0,75%mol Nhƣ ta nhận thấy rằng, xạthủytinh BLN đồng phatạp Sm3+ Tb3+ tổng h p hai xạ nằm vùng ánh sáng từ màuđỏ - cam đến màu vàng - xanh Phổ phát xạthủytinh BLN đơn phatạp Sm3+ nằm vùng đỏ cam, phổ phát xạthủytinh BLN đơn phatạpTb3+ nằm vùng vàng xanh Tuy nhiên phatạp đồng thời hai ionphổ phát xạ dịch chuyển vùng ánh sáng màuđỏ cam màu vàng xanh cây, ảnh hƣởng nồngđộphatạpionđất Sm3+ Tb3+thủytinh borate kimloạikiềm nên phổmàuxạ dịch chuyển sang vùng ánh sáng màuđỏ cam màu vàng xanh nhiều Do vật liệu đồng phatạpTb3+ Sm3+ xạánh sáng kép (hai màu) đƣ c kích thích cách hiệu ánh sáng tử ngoại tử ngoại gần, thích h p để chế tạo đèn LED trắng sử d ng kỹ thuật chiếu sáng hiển thị, đặc biệt nguồn ánh sáng màu trắng Từ kết phântíchảnh hƣởng nồngđộphatạp đến trình phát quang thủytinh borate kimloạikiềmphatạpionđấtSm3+,Tb3+ giúp ta điều chỉnh tỉ lệ thành phầntạpmẫu để đạt đƣ c vật liệu nhƣ mong muốn Thông qua trình làm khóa luận giúp tơi nắm vững hiểu cách sâu sắc kiến thức đƣ c học tìm hiểu học phần đƣ c học nhƣ: phƣơng pháp nghiên cứu khoa học, quang học, vật lý chất rắn, học lƣ ng tử, vật lý thống kê, ; bên cạnh giúp tơi rèn luyện học hỏi thêm kĩ trình thực tiến hành chế tạo mẫu nhóm đề tài trƣờng Đại học Quảng Bình 3.2 KIẾN NGHỊ Vật liệu thủytinh cao cấp phatạpđất ngày khẳng định vị trí qua ứng d ng khoa học công nghệ nhƣ đời sống Vì đề tài có ý nghĩa khoa học công nghệ nhƣ đào tạo Theo tơi để có đƣ c sản phẩm tốt cần có nghiên cứu có tính hệ thống theo hƣớng: nhiều tạp 47 khác loại nền; loại khác cho loạitạp đề xuất hƣớng phát triển khóa luận Trong q trình làm khóa luận tơi khơng thể tránh khỏi thiếu sót định Tơi mong nhận góp ý nhận xét q thầy giáo để khóa luận hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lin H, Pun EYB, Wang X, Lin X (2005), “Intense visible fluorescence and energy transfer in Dy3+, Tb3+, Sm3+ and Eu3+ doped rare - earth borate glasses”, J Alloys Compd, p197 – p201 [2] Karunakaran R.T., Marimuthu K., Babu S.S., Arumugam S., (2010), Dysprosium doped alkali fluoroborate glasses-Thermal, structural and optical investigations, J Lumin.130, 1067-1072 [3] Trần Ngọc (2012), Bài giảng lý thuyết thủy tinh, Trƣờng Đại học Quảng Bình [4] Tran Ngoc, Phan Van Do (2013), Energy transfer studies of Sm3+ ions doped borate glass, International conference Spectrocopy and applications, p287 - p292 [5] Trần Ngọc, Bài giảng Nhiệt phát quang lí thuyết thủy tinh; Trƣờng Đại học Quảng Bình [6] Vũ Xuân Quang (1999), Quang phổ tâm điện tử vật rắn, Viện khoa học vật liệu, Hà Nội [7] Christane Gorller, Walrand, K Binnemans (1999), Spectral intensities of f-f transition, Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths, Vol.26, p101-p252 [8] Vũ Xuân Quang (2008), Lý thuyết Judd - Ofelt Quang phổ vật liệu chứa đất hiếm, proceedings of the 2nd international Workshop on Spectroscopy and its application - Da Nang, Viet Nam [9] Lê Văn Tuất (2004), Bài giảng chuyên đề Vật liệu phát quang, Khoa Vật lý, Trƣờng Đại học Khoa học Huế [10] Trần Ngọc; Trần Thị Hoài Giang, Nguyễn Thị Hải Yến, Nghiên cứu phổ quang học ion Ce3+ Tb3+ đồng phatạpthủytinh Borate kimloại kiềm; Tạp chí khoa học cơng nghệ trƣờng Đại học Khoa học Huế, ISSN: 2354-0842 (2016) [11] Phan Minh Tuấn (2016), Phântíchphổ quang học ionđấtthủytinh borate kimloạikiềm đồng phatạp Ce3+, Sm3+, Luận văn Thạc sĩ Vật lý, Viện Vật lý, Viện hàn lâm khoa học công nghệ Việt Nam [12] Phan Văn Độ (2016), Nghiên cứu tính chất quang ionđất Dy3+, Sm3+trong số vật liệu quang học họ Florua Oxit, Luận văn Tiến sĩ Vật lý, Viện Vật lý, Viện hàn lâm khoa học công nghệ Việt Nam 49 ... 2.2 ẢNH HƢỞNG CỦA NỒNG ĐỘ PHA TẠP LÊN PHỔ MÀU BỨC XẠ CỦA THỦY TINH BORATE KIM LOẠI KIỀM PHA TẠP CÁC ION ĐẤT HIẾM Sm3+, Tb3+ 38 2.2.1 Ảnh hƣởng nồng độ Sm3+ lên phổ màu thủy tinh. .. borate kim loại kiềm đơn pha tạp Tb3+ 31 1.3.3 Sự phát quang thủy tinh borate kim loại kiềm đồng pha tạp Sm3+, Tb3+ 33 Phần II PHÂN TÍCH ẢNH HƢỞNG CỦA NỒNG ĐỘ PHA TẠP LÊN PHỔ MÀU BỨC XẠ CỦA THỦY... THỦY TINH BORATE KIM LOẠI KIỀM PHA TẠP CÁC ION ĐẤT HIẾM Sm3+, Tb3+ 35 2.1 PHỔ MÀU CỦA THỦY TINH BORATE KIM LOẠI KIỀM PHA TẠP CÁC ION ĐẤT HIẾM Sm3+, Tb3+ 35 2.1.1 Phổ màu