Chế tạo, khảo sát tính chất quang và cấu trúc của vật liệu chứa chất hiếm Dy3+ và Sm3+ (Luận án tiến sĩ)Chế tạo, khảo sát tính chất quang và cấu trúc của vật liệu chứa chất hiếm Dy3+ và Sm3+ (Luận án tiến sĩ)Chế tạo, khảo sát tính chất quang và cấu trúc của vật liệu chứa chất hiếm Dy3+ và Sm3+ (Luận án tiến sĩ)Chế tạo, khảo sát tính chất quang và cấu trúc của vật liệu chứa chất hiếm Dy3+ và Sm3+ (Luận án tiến sĩ)Chế tạo, khảo sát tính chất quang và cấu trúc của vật liệu chứa chất hiếm Dy3+ và Sm3+ (Luận án tiến sĩ)Chế tạo, khảo sát tính chất quang và cấu trúc của vật liệu chứa chất hiếm Dy3+ và Sm3+ (Luận án tiến sĩ)Chế tạo, khảo sát tính chất quang và cấu trúc của vật liệu chứa chất hiếm Dy3+ và Sm3+ (Luận án tiến sĩ)Chế tạo, khảo sát tính chất quang và cấu trúc của vật liệu chứa chất hiếm Dy3+ và Sm3+ (Luận án tiến sĩ)Chế tạo, khảo sát tính chất quang và cấu trúc của vật liệu chứa chất hiếm Dy3+ và Sm3+ (Luận án tiến sĩ)Chế tạo, khảo sát tính chất quang và cấu trúc của vật liệu chứa chất hiếm Dy3+ và Sm3+ (Luận án tiến sĩ)Chế tạo, khảo sát tính chất quang và cấu trúc của vật liệu chứa chất hiếm Dy3+ và Sm3+ (Luận án tiến sĩ)
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - SENGTHONG BOUNYAVONG CHẾ TẠO, KHẢO SÁT TÍNH CHẤT QUANG VÀ CẤU TRÚC VẬT LIỆU CHỨA ĐẤT HIẾM Dy3+ VÀ Sm3+ LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ HÀ NỘI, NĂM 2017 i VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ SENGTHONG BOUNYAVONG CHẾ TẠO, KHẢO SÁT TÍNH CHẤT QUANG VÀ CẤU TRÚC VẬT LIỆU CHỨA ĐẤT HIẾM Dy3+ VÀ Sm3+ Chuyên ngành: Vật lý chất rắn Mã số chuyên ngành: 62 44 01 04 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS VŨ PHI TUYẾN GS.TSKH VŨ XUÂN QUANG ii LỜI CÁM ƠN Lời tơi xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS.Vũ Phi Tuyến GS.TSKH.Vũ Xuân Quang, những người dành cho sự quan tâm, giúp đỡ nhiệt tình, hướng dẫn thực hiện hoàn thành luận án tiế n si ̃ Tôi xin trân trọng cảm ơn Học Viện Khoa Học Công Nghệ và Bộ phận đào tạo sau Đại học của Viện Vật lý, đã tạo điều kiện và quan tâm đôn đốc suố t thời gian làm luâ ̣n án Tôi xin trân trọng cảm ơn Trường Đại Học Duy tân cấ p ho ̣c bổ ng và tạo điều kiêṇ cho làm viê ̣c ta ̣i phòng thí nghiê ̣m hiê ̣n đa ̣i của trường, xin cám ơn các đồ ng nghiêp̣ ta ̣i Viêṇ nghiên cứu và phát triể n công nghê ̣ cao, trường Đa ̣i ho ̣c Duy Tân đã sẵn sàng giúp đỡ thời gian làm luâ ̣n án Tôi cũng xin chân thành cảm ơn TS Phan Van Độ và tâ ̣p thể các cán bô ̣ của phòng Quang phổ Ứng du ̣ng và Ngo ̣c ho ̣c, Viêṇ Khoa ho ̣c vâ ̣t liêu, ̣ đã giúp đỡ nhiêṭ tình, động viên ln dành cho tơi tình cảm chân thành suốt thời gian thực hiện luận án Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ông Bùi Thế Huy Ông Lee Ill Yong đã cho hô ̣i thực tâ ̣p, làm các thí nghiê ̣m khoa ho ̣c ta ̣i phòng thí nghiê ̣m Anastro Lab, Trường Đại học Changwon, Hàn Quốc Tôi rấ t biế t ơn trường Đa ̣i ho ̣c Quố c gia Lào đã ta ̣o điề u kiêṇ cho đươ ̣c làm luâ ̣n án nghiên cứu sinh ta ̣i Viê ̣t Nam và cám ơn các anh chi ̣ đồ ng nghiê ̣p của trường đã giúp đỡ các công viê ̣c của ta ̣i trường, cũng vẫn thường đô ̣ng viên chia sẻ với về mă ̣t tinh thầ n Cuố i cùng, cho xin gửi lời cảm ơn chân thành vơ cùng thân thiết đến gia đình, bạn bè quê nhà, đã là hâ ̣u phương vững chắ c để đô ̣ng viên, cổ vũ và chia sẻ, nhờ vâ ̣y đã giúp vươ ̣t qua những khó khăn những năm tháng làm nghiên cứu sinh phải xa nhà Tác giả Sengthong Bounyavong iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn nghiên cứu khoa học PGS TS Vũ Phi Tuyến GS TSKH Vũ Xuân Quang Các số liệu kết trình bày Luận án trích dẫn từ báo cộng công bố trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả Sengthong Bounyavong iv MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ix DANH MỤC MỘT SỐ KÝ HIỆU xi DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG LUẬN ÁN xiii DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN ÁN xv MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU THỦY TINH VÀ LÝ THUYẾT JO 1.1 Thủy tinh pha tạp đất 1.1.1.Sơ lược thủy tinh 1.1.2 Thủy tinh tellurite 1.2 Các nguyên tố đất 12 1.2.1 Sơ lược nguyên tố đất 12 1.2.2 Đặc điểm phổ quang học ion Dy3+ 13 1.2.3 Các chuyển dời điện tử ion RE3+ 16 1.2.4 Các mức lượng ion đất hóa trị ba chất rắn 18 1.2.5 Cường độ chuyển dời f-f 19 1.3 Lý thuyết Judd-Ofelt (JO) 22 1.3.1 Tóm tắt nguyên lý lý thuyết JO 22 1.3.2 Thực hành lý thuyết JO 26 1.4 Các chuyển dời không phát xạ ion đất 30 1.4.1 Quá trình phục hồi đa phonon 31 v 1.4.2 Quá trình truyền lượng 32 1.4.3 Các mơ hình truyền lượng 33 1.5 Tổng quan nghiên cứu quang phổ Dy3+ thông qua lý thuyết JO 34 Kết luận chương 37 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚCVẬT LIỆU 38 2.1 Các phương pháp nghiên cứu sử dụng luận án 38 2.1.1 Phương pháp chế tạo vật liệu thủy tinh 38 2.1.2 Phương pháp nghiên cứu cấu trúc vật liệu 40 2.1.3 Phương pháp nghiên cứu tính chất quang 43 2.2 Kết chế tạo vật liệu 44 2.3 Nghiên cứu cấu trúc vật liệu 46 2.3.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) 46 2.3.2 Phổ hấp thụ hồng ngoại tán xạ Raman 47 Kết luận chương 50 CHƯƠNG 3:CÁC KHẢO SÁT CƠ BẢN VỀTÍNH CHẤT QUANG CỦA THỦY TINH BOROTELLURITE PHA TẠP ION Dy3+ 51 3.1 Phổ hấp thụ quang học thông số liên kết 51 3.1.1 Phổ hấp thụ 51 3.1.2 Hiệu ứng nephelauxetic thông số liên kết RE3+-ligand 53 3.2 Phổ kích thích giản đồ mức lượng Dy3+ 55 3.3 Phổ huỳnh quang Dy3+ 57 3.3.1 Các dải phát xạ 4F9/2→6HJ 58 vi 3.3.2 Các dải phát xạ 4I15/2→6HJ 59 3.4 Nghiên cứu tính chất quang học thủy tinh borotellurite theo lý thuyết JO 60 3.4.1 Lực dao động tử thông số cường độ Ωλ 60 3.4.2 Tính lực dao động tử số chuyển dời ion Dy3+ 62 3.4.3 Tính thơng số huỳnh quang số mức kích thích ion Dy3+ 64 3.4.4 Các thông số phát xạ chuyển dời 4F9/2→6H13/2 68 Kết luận chương 69 CHƯƠNG CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU MỚI TRÊN THỦY TINH BOROTELLURITE PHA TẠP Dy3+ VÀ TINH THỂ K2GdF5 PHA TẠP RE3+ 70 4.1 Khả phát ánh sáng trắng thủy tinh borotellurite chứa tạp Dy3+ 70 4.2 Sử dụng đầu dò quang học Dy3+ để nghiên cứu đặc điểmtrường tinh thể thủy tinh borotellurite 73 4.3 Một số phân tích JO chuyên sâu áp dụng cho thủy tinh borotellurite pha tạp Dy3+ 83 4.3.1 Ảnh hưởng dải hấp thụ siêu nhạy đến độ xác kết phân tích JO 84 4.3.2.Đặc điểm hệ thống mức lượng Dy3+- Động học kiểm tra kết phân tích JO 88 4.4 Truyền lượng: mô hình Inokuti-Hirayama chế di trú số hợp chất chứa dysprosium 92 4.4.1 Quá trình truyền lượng ion Dy3+ 93 4.4.2 Các kênh phục hồi ngang ion Dy3+ 100 vii 4.4.3 Quá trình di trú lượng qua ion Gd bắt giữ lượng ion RE3+ (RE = Sm, Tb, Dy) tinh thể K2GdF5 101 Kết luận chương 110 KẾT LUẬN 112 DANH MỤC CÁC CÔNG BỐ SỬ DỤNG NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN114 Tài liệu tham khảo 115 viii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt BTDy - Thủy tinh borotellurite pha tạp Dy3+ CIE Commission Internationale de L'éclairage Giản đồ tọa độ màu CCT Correlated Color Temperature Nhiệt độ màu tương đương CR Cross-Relaxation Phục hồi chéo CTB Charge transfer band vùng truyền điện tích DD Dipole-dipole Lưỡng cực-lưỡng cực DQ Dipole-quadrupole Lưỡng cực-tứ cực DT Decay time Thời gian suy giảm Đ.v.t.đ Đơn vị tương đối ED Electric dipole Lưỡng cực điện EQ electric quadrupole Tứ cực điện EM Energy migration Di chuyển lượng FTIR Fourier transform infrared Hấp thụ hồng ngoại IH Inokuti-Hirayama Inokuti-Hirayama IR Infrared Hồng ngoại JO Judd-Ofelt Judd-Ofelt HST Hypersensitive Transition Chuyển dời siêu nhạy MD Magnetic dipole Lưỡng cực từ NBO Nonbriding Oxygen Oxi không cầu nối QQ Quadrupole-quadrupole Tứ cực-tứ cực PEB - chuyển dời điện tử túy PSB Phonon side band Phonon sideband RET Resonance Energy Transfer - TAB Telluroborate Telluroborate Vis Visible Khả kiến RE3+ Trivalent rare earth ions Ion đất hóa trị ix UV Ultraviolet Tử ngoại w-LED White light-emitting diode Đi ốt phát ánh sáng trắng x ... KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ SENGTHONG BOUNYAVONG CHẾ TẠO, KHẢO SÁT TÍNH CHẤT QUANG VÀ CẤU TRÚC VẬT LIỆU CHỨA ĐẤT HIẾM Dy3+ VÀ Sm3+ Chuyên ngành: Vật lý chất rắn... án 38 2.1.1 Phương pháp chế tạo vật liệu thủy tinh 38 2.1.2 Phương pháp nghiên cứu cấu trúc vật liệu 40 2.1.3 Phương pháp nghiên cứu tính chất quang 43 2.2 Kết chế tạo vật. .. quan nghiên cứu quang phổ Dy3+ thông qua lý thuyết JO 34 Kết luận chương 37 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚCVẬT LIỆU 38