Nghiên cứu một số tính chất vật lý của mẫu spinel tự nhiên và mẫu tổng hợp bằng phương pháp sol gel

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHO A HỌC T ự NHIÊN T Ê N Đ Ề T À I: N G H I Ê N C Ứ U M Ộ T s ố T ÍN H C H Â T V Ậ T L Ý C Ủ A M A U s p i n e l T ự N H IÊ N V À M Ẫ U T Ổ N G H Ợ P B Ằ N G P H Ư Ơ N G P H Á P S O L - G E L C H Ủ T R Ì Đ Ể T À I: P G S TS L Ê H N G H À M Ã SỐ: Q T - 02 - 09 HÀ NỘI - 2005 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN T Ê N Đ Ề T À I: N G H I Ê N C Ứ U M Ộ T s ố T ÍN H C H Â T V Ậ T L Ý C Ủ A M A U S P I N E L T N H IÊ N V À M Ẫ U T Ổ N G H Ơ P B Ằ N G p h n g p h p S O L - G E L M Ã SỐ: ỌT- 02 - 09 C H Ủ TRÌ Đ Ề TÀI: PGS TS LÊ H N G HÀ C Á C C Á N B Ộ T H A M GIA: PGS TS N g u y ễ n N gọc Long TS Lê Thị T h anh Bình Ths N guyễn Thị Q uỳn h Chi Ths Trịnh Thị Loan Ths Lê D uy K hánh CN N guy ễn T han h Bình HÀ NỘI - 2005 QT 02 - 09 BÁO CÁ O TÓM T Ắ T Nghiên cứu số tính chất vật lý mẫu spinei tự nhiên mẫu tổng hợp phương pháp sol-gel M ã số; Q T - 02 - 09 C h ủ trì đ ề tài: P G S TS L ê H n g H C c c n b ộ t h a m gia: P G S TS N g u y ẽ n N g ọ c L o n g TS L ê T h ị T h a n h B ìn h Ths N g u y ễ n T h ị Q u ỳ n h Chi Ths T rịn h T h ị L o an Ths L ê D u y K h n h C N N g u y ễ n T h a n h B ình M ục tiêu - C h ế tạ o m ẫ u b ộ t sp in e l M g A l 20_Ị, Z n A l 20 b ằ n g p h n g p h p s o l-g e l - P h a t p k i m lo ại c h u y ê n tiếp C r 3+, M n 2+ v C o 2+ v o vật liệu Z n A l 2O j M g A l 20 - N g h i ê n c ứ u c ấ u trú c c ủ a c c v ậ t l i ệ u s p in e l tổ n g h ợ p , tín h c h ấ t q u a n g c ủ a c c t â m t p k i m loại c h u y ể n tiế p C r 3+ M n 2+ C o 2+ t r o n g c c n ể n s p in e l t ổ n g h ợ p M g A l 20 Z n A l 20 - N g h i ê n c ứ u c ấ u trú c c ủ a c c vật liệu s p in e l tự n h i ê n , t ín h c h ấ t q u a n g c ủ a t â m t p C r 3+ t r o n g m ẫ u s p in e l tự n h i ê n - Đ o tạ o s i n h v i ê n đ i h ọ c h ọ c v iê n c a o h ọ c Nội dung - T ổ n g h ợ p m ẫ u b ộ t s p in e l M g A l 20 4, Z n A l 20 c h ứ a t p k i m lo i c h u y ế n tiếp C r 3+ M n 2+ C o 2+ b ằ n g p h n g p h p s o l-g e l - N g h i ê n c ứ u s ự k h c b iệt tín h c h ấ t q u a n g c ú a c c m ẫ u s p in e l M g A l : tự n h i ê n v m ẫ u s p in e l t ổ n g h ợ p M g A l 20 C r '+ - T ì m h i ể u b ả n c h ấ t c ủ a c c tâm q u a n g liê n q u a n đ ế n c c io n tạ p C r ,+ M n :+ v C o 2+ q u a p h é p đ o p h ổ h u ỳ n h q u a n g v k í c h th íc h h u ỳ n h q u a n g - K h a o sát n h h n g c ủ a n h iệ t độ đo, c h ế độ tạo m ầ u tới m ộ t s ố t ín h c h ấ t vật lý c ủ a c c vật liệu t ổ n g h ợ p Kết - 01 luận văn thạc sĩ - 04 khoá luận tốt nghiệp đại học - 05 báo cáo khoa học báo Dự tốn kinh phí M uc M uc 110 Tiết 01 M ục 111 Tiết 01 Tiết 03 Tiết 04 Tiết 05 M ục Nội dung Sô tiền(đ) V ậ t tư văn phịng 2.000.000 V ăn phịng phẩm X Thơng tin liên lạc Điện thoại nước Cước phí bưu FA X C hi khác X X 1.000.000 Hội nghị 112 Tiết ỉ Tiết 02 Tiết Tiết Tiết Tiết 05 06 07 15 M ục In, mua tài liệu (chế bản, in ấn báo cáo) Bồi dưỡng báo cáo viên Thuê hội trường, phươnơ tiện vận chuyển Các khoản thuê mướn khác C hi bù tiền ăn (10000đ/người) C hi khác X X X X 2.000.000 Công tác phí 113 Tiết 01 V é máy bay, tàu xe Tiết 02 Phụ cấp cơng tác phí Tiết 03 Th phịng ngủ Khốn cơng tác phí Tiết 04 Tiết 05 M ục Chi khác 9.000.000 Chi phí thuê mướn 114 Tiết 01 Tiết 02 Tiết 04 Tiết 06 Tiết 07 Thuê Thuê Thuê Thuê phương tiện vận chuyển nhà thiết bi loai chuyên gia nước Thuê lao động nước r X X Tiết 15 Mục 119 Tiết 01 Tiết 02 Tiết 05 Tiết 06 Tiết 14 Tiết 15 Tiết 15 Chi phí thuê mướn khác (thuê dịch tài liệu) Chi p h í nghiệp vụ chuyên môn ngành X 6.000.000 Vât tư Trang thiết bị TSCĐ Bảo hộ lao động Sách, tài liệu dùng cho chun mơn Thanh tốn hơp đồng với bên Chi khác (QLCS) 4% Tiền điên X X Tổng cộng: 20.000.000 Kinh phí cấp: 20.000.000 V N Đ Kinh phí cấp đến 12 - 2002 toán xong: 20.000.000 VN Đ Khoa quản lý (K ý ghi rõ họ tên) PGS TS Bạch Thành Cơng Chủ trì đề tài (K ý ghi rõ họ tên) PGS.TS Lê Hồng Hà BR IEF R E P O R T O F PR O JE C T In vestigatin g som e p hysical properties o f the natural and syth esized spinel by sol - gel method The code number: QT - 02 - 09 The coordinator: Assoc Dr Le Hong Ha The participants o f the project: Assoc Dr Nguyễn Ngọc Long Dr Lê Thị Thanh Bình M Sc Nguyen Thi Quynh Chi MSc Trịnh Thị Loan MSc Lê Duy Khánh BSc Nguyên Thanh Bình Purpose - Synthesize spinel M gA l 4, Z n A l 20 by sol-gel method - Dope transitional metals ions of C r3+, Mn2+ and Co2+ into Z n A l 20 and M g A l - Investigate the structure o f synthesized spinel materials, optical properties of C r3+ M n2+ and Co2+ in the synthesized spinel sample of M g A l 4and Z n A l - Investigate the structure of natural spinel material, optical properties of C r3+ in natural spinel sample - Train undergraduate and graduate students Content of the work - Synthesize spinel sample of M g A l 4, Z n A l which doped impurities o f transitional metals such as C r,+ Mn2+ and Co2+ by sol-gel method - Investigate the differences o f the optical properties of natural M g A l and synthesized M gA l : Cr3+ samples - Investigate the origine of optical centers of Cr3+ M n:+ and Co2+ ions by photoluminescence and excitation photoluminescence method - Investigate the impact of the measuring temperature, preparation of the sample on physical properties o f the materials Main results - 02 Master thesises - 04 Bachelor thesises - 05 scientific reports synthetic M Ụ C LỤC Báo cáo tóm tắt Brief report o f project Mục lụ c Mở đầu Kết nghiên cứu Tạp Cr3+ mẫu spinel M g A l 20 Z n A l 20 1 Mẫu M g A l : Cr Mẫu M g A U chứa Cr3+ nồng độ thấp 1 Ánh hưởng nồng độ Cr tới phổ quang học 1 Mẫu tự nhiên Lục Y ên 1.1.2 Mẫu spinel M g A l 20 tổng hợp phương pháp sol - gel 10 1.2 Mẫu spinel Z n A l tổng hợp phương pháp sol - gel 14 Tạp Co2+ mẫu tổng hợp Z n A l 20 16 Phổ quang học Co:+ 16 2.2 Bản chất đường huỳnh quang liên quan đến Co2+ 17 Tạp Mn mẫu spinel Z n A l 19 Phổ nhiễu xạ tia X cúa mẫu M gA l 20 Z n A l 20 21 Kết luận 23 Tài liệu tham khảo 25 Phu lụ c 26 MỞ Đ ẦU Spinel ơxít kép có cơng thức hóa học tổng quát A B với A kim loại hoá trị II, B kim loại hoá trị in o oxy Spinel có cấu trúc tinh thể lập phương với đối xứng thuộc nhóm khơng gian Oh7 Trong cấu trúc hoàn hảo, cation A 2+ chiếm vị trí tứ diện |4Ị với đối xứng T j, cation B 3+ thuộc cấu hình bát diện { Ị có đối xứng D1d (A (4 |B |6 |0 4) Spinel vật liệu điện mỏi spinel tinh khiết khơng phát quang chiếu sáng Tính chất quang vật liệu liên quan đến trình chuyển dời điện tử mức tâm tạp đất kim loại chuyển tiếp chứa nó, cịn trường tinh thể định xứ chất spinel quanh tàm tạp ánh hướng đáng kể tới tính chất quang tâm Spinel loại vật liệu chịu lửa có độ cứng cao nên dược dùng để chế tạo sản phẩm gốm chịu lửa Vật liệu huỳnh quang spinel chứa tạp với khả nãng phát quang mạnh nên dùng để chế tạo linh kiện quang tử laser rắ n Ngồi ra, spinel có mầu sắc đẹp đa dạng (đỏ, xanh, nâu, tím, ) Mầu sắc spinel ỉoại tạp nồng độ tạp có spinel qui định Vì spinel dùng làm đồ trang sức Spinel tồn sẵn tự nhiên tổng hợp phịng thí nghiệm Tính chất quang mẫu spine] tự nhiên nhân tạo với nồng độ ion tạp C r3+ thấp nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu [1-5 ] Các kết nghiên cứu tượng đảo cation cho thấy mẫu spinel M g A F tống hợp c ó cấu trúc khơng hồn hảo mẫu tự nhiên Trong đó, mẫu spinel nhân tạo Z n A l lại có cấu trúc hồn hảo Có nhiêu phương pháp chế tạo spinel nhân tạo [5-8], để tài tổng hợp mẫu spinel M g A l 4pha tạp C r ’+ Z n A l pha tạp C r \ Mn2+ Co2+ loại mẫu nhân tạo có cấu trúc hoàn hảo phương pháp sol-gel citrate Tính chất quang mẫu tổng hợp nghiên cứu nhiệt độ phòng nhiệt độ thấp Vai trò loại tâm tạp, ảnh hưởng nồng độ tạp, chế độ tạo mẫu dã kháo sát hệ thống KẾT QUẢ NGHIÊN c ứ u Tạp Cr3+ mẫu spinel MgAl20 4và ZnAl20 1.1 Mẫu MgAl20 4:Cr3+ 1.1.1 Mẫu MgAl20 4chứa Cr nống độ thấp Phổ huỳnh quang mẫu tự nhiên, mầu tự nhiên qua xử lý nhiệt mẫu tổng hợp phương pháp sol-gel chứa tạp Cr3+ so sánh hình Từ hình vẽ ta thấy đường huỳnh quang mẫu tự nhiên Lục Y ên (đường a) có kết giống mẫu đá tự nhiên chứa nồng độ Cr thấp công bố [7,9] Bước sóng (nm) Hình Phổ huỳnh quang mảu M g A l 20 4: C r u a- M ả u tự nhiên, b - M ẫ u xử lý nhiệt, c - M ẫ u tòng hợp Phổ huỳnh quang gồm đỉnh không phonon R, stoskes - antistokes R (ký hiệu R-SD B) đỉnh ứng với đường N|, N_v Trong đỉnh R (Ả.R = 683,6 nm) đỉnh R-SD B (ẦR_SDB= 1; 696; 698; 705; 15 ; 726 nm) tương ứng với chuyển mức 2E (2G) A (4 F) ion C rì+ (3d ’ ) phối hình bát diện ỉý tưởng Các đính XN1 = nm , Â N3= 687,8 nm tương ứng với chuyển mức phơi hình bát diện khơng hồn háo tượng đáo cation M g:+ A l3+ M ặc dù tổn tượng đảo cation mẫu đá tự nhiên, song cần lưu ý đường huỳnh quang Nị có cường độ yếu nhiều đỉnh R , điéu cho thấy mẫu xem tương đối hoàn hảo cấu trúc Hiện tượng đảo cation liên quan đến đường huỳnh quang N| N thể rõ đường b - hình mẫu tự nhiên ủ nhiệt thời gian 30 phút nhiệt độ lớn "c Trong mẫu đỉnh R liên quan đến cấu trúc hoàn hảo mạng giảm đáng kể đường huỳnh quang N! N , mạnh lên rõ nét Quy luật thể mẫu tổng hợp bàng phương pháp sol-gel (xem đường c- hình 1) Sự giống đường huỳnh quang mẫu tổng hợp mẫu tự nhiên ủ nhiệt 750nc cho thấy mẫu spinel tổng hợp M g A l :C r1+ khơng hồn hảo mẫu tự nhiên 1.1.2 Ảnh hưởng nồng độ Cr tới phổ quanh học mẫu MgAl2Oj Đối với mẫu spinel tự nhiên nhiều tác giả nước nghiên cứu, phần chúng tỏi xin trình bày số kết chọn lọc phổ huỳnh quang mẫu đá spinel Lực Yên mẫu chế tạo bàng phương pháp sol - gel 1.1.2.1 Mẫu tự nhiên Lục Yên Để nghiên cứu tính chất quang mẫu đá tự nhiên khai thác mỏ Lục Yên, chọn loại mẫu: + Nhóm 1: mẫu đá tự nhiên suốt có mầu đỏ thường đế làm đồ trang sức, với nồng độ Cr cỡ ,18 % trọng lượng + Nhóm 2: mẫu đá có mầu nhạt Theo quan điểm ngọc học, chất lượng mẫu khơng tốt nhóm đầu chúng khơng suốt khơng rắn chắc, lý chọn mảu nghiên cứu người ta thuờng bỏ qua Đánh giá nồng độ Cr loại mầu cho kết cao đạt giá trị ,7 % trọng lượng Phổ huỳnh quang nhiệt độ thấp hai loại mẫu trẽn trình bày hình Kết cho thấy kích thích bước sóng 390 nm phố xạ chúng chứa vạch R (ẦR = 683,1 nm), R-sideband (Ằ.R.PSB = 693 695 697 708 ; 727, 35, 742 nm) vạch N| (Ầ| = 684 nm ), N (Ầ.3 = 687 nm) Riêng loại mẫu thứ hai chứa Cr nồng độ cao quan sát đỉnh mạnh bước sóng A.N4 = 702 nm (xem hình 2) Đ ày kết lần đáu tiên quan sát mẫu đá spinel Việt nam Đỉnh phổ giải Fig sh o w s the E D S o f the Z ni.xM nxA l2 spinels w ith x = 0.005 and 0.02, in w hich som e characteristic X -ra y peaks originating from Zn, Al, O, M n, and Cu are observed E ach p eak is indexed in th e figure -T h ata - S.-mi* Fig The X - r a y diffraction pattern of die Zn|.,Mn,AU04 spine! with x = 0.01 using CuKa radiation The Zni.xMnxA l C>4 synthetic spinels show an emission property at the room temperature The room temperature PL spectra o f Zn;_xMnxA l spinels excited by 429 nm wavelength are shown in Fig As can be seen from the figure, the emission spectra o f Zni.xMnxA l spinels excited by 429 nm wavelength are characterized by two bands, one is at 480-560 nm and the orther is at 625-725 nm Fig The energy dispersive spectra of of the Zn1.,M n,Al;04 spinels with x = 0.005 (a) and x = 0.02 (b) The P L spectra o f the Zni.xMnxAl synthetic spinel are strongly dependent on Mn content (see Fig 3) It is seen from Fig 3, the PL intensity rises rapidly as the amount of Mn increases from x = to x = 0.01 At higher Mn content, the emission intensity starts to decrease rapidly too This quenching effect with the Mn content, maybe, is associated with interaction among Mn ions at the nearest and the second nearest neighbor sites The luminescence due to Mn2+ ion is known to occur in more than 500 inorganic compounds [5] In materials containing a spinel structure, Mn2" can ^occupy either tetrahedral or octahedral sifes The position o f the emission due to Mn ion depends 207 Strongly on crystal field of the host lattice Tetrahedrally coordinated Mn2+ (w eak crystal field) usually gives a green emission, octahedrally coordinated Mn2+ (stronger crystal field) gives an orange to red emission Wavelength (nm) ,3 '« c it e d by S O nm * * w°avelength, f spinels, 429 ) < ■ • * b)x = 0.01, c) x = 0.04, d) x = 0.08, e) x = 0.15, i) x = 0.20 F iS- ) « »„ »„f ,Z5n,.J I A spine] exciK „ *42, , , Hwn A w avele^ & The emission band at 480*560 nm is composed o f two lines, one peaks at 510 nm, and the other at 528 nm The latter is revealed only by selective excitation (see Fig 4) The emission line at 510 nm is attributed to the 4T j(4G) —* ^ i^ S ) transition in a non-distorted tetrahedrally coordinated Mn2+, while the line at 528 nm is attributed to the 4T](4G) —» ^ i^ S ) transition too, but in a disordered tetrahedrally coordinated Mn2+ Wavelength (nm) Fig The PL spectra excited by 597 nm wavelength o f Zni^Ntn^AlzO* spinels, a) x = 0.005; b) x = 0.01; c ) x = 0.08: d) x = 0.20; e) x = 025 Wavelength (nm) Fig The PL spectra excited by 429 nm wavelength of Zn^MiijAljOd spinel with x = 0.04 and ZnAl?.,Cr,Oj spinel with x = 0.01 The emission band at 625-725 nm is consists o f seven lines peaked at 640, 667 676, 687, 698, 709, and 717 nm In the PL spectra o f the Zni.xMnxA l20 samples with x = 0.005; 0.01; 0.08, excited by 597 nm wavelength, the line at 640 nm is dominant (see Fig 5), while at higher Mn confent, x = 0.20; 0.25, this line rapidly quenches and the lines at 666, 687, 709 nm gradually appear 208 From the Tanabe-Sugano diagram for the d5 configuration [5] w e derive that the emission line at 640 nm corresponds to the 4Ti(4G) —*■ Ai(6S) transition in octahedrally coordinated Mn2+ (stronger crystal field, Dq/B > ) The six emission lines, located at the long wavelength side o f the 640 nm line, are associated with Mn4" ion The radius o f Mn4+ ion and A1J” ion in octahedral site is 0.53 A and 0.535 A , respectively [6] Thus, Mn4+ ion can easily replace A l3+ ion in octahedral site The Mn4+ ion has a d3 configuration similar to Cr3+ ion The spectroscopic property o f Mn4+ ion is expected similar to that o f Cr3+ ion (Fig 6) The Mn4+ emission is assigned to 2E —+ 4A zero-phonon transition and its Stokes and anti-Stokes vibronic transitions (Tab.l) T able 1: The emission lines due to Mn4* ion Spectral position Wavelength (nm) Wave number (cm'1) 667 14993 676 14793 14556 687 14327 698 14104 709 13947 717 In order to affirm the oriain o f the emission spinels have been measured at different emission wavelengths (Fig 7) The PLE spectrum o f 510 nm line is on the analogy o f absorption spectrum o f Mn2+ ion (Fig 7.a) Four absorption lines are assigned as '’A i^ S ) —+ 4E (4D) (364 nm), 6Ai(6S) — 4T2 C*D) (389 nm), 6A ,(6S) -» 4E (4G), 4Aj ^G ), (429 nm) 6A i(6S) - 4T2 fG ) (459 nm) transitions The PLE spectrum of 686 nm line due to Mn4 is similar to the excitation spectrum o f C f ~ ion in ZnAhxCrx0 spinel with x = 0.01 (Fig 7.c), Two main bands at 389 nm and 542 nm are associated with 4A 2g —» 4Tig and A2g —» T2g transitions, respectively The band at 597 nm in the excitation spectrum o f 640 nm emission line is assigned to sAi(*S) —*■ 4T| T4^ ) transition in octahedrally coordinated Mn Assignment Values in cm '1 +437 +237 zero phonon -229 -452 -609 lines, the PLE spectra o f Zni.xMnxAl2U4 Wavelength (nm) Fig The PLE spectra o f ZnuxMnxA^O* spinels measured at different em ission wavelength, a) = 510 nm, b) = 640 nm, c) Xm = 686 nm References [I] w N ie, F.M M ichael-caledini, c Linares, J ofLum in Vol 46 (1990) 177 [2J X Duan D Yuan, X Cheng, z Sun, H Sun,D Xu and M Lv, J o f Phys and Chem o f Solids, Vol 64 (2 0 )1 [3] M Zawadzki, w Mista, L K epm ski, Vacuum, Vol 63 (2001) 291 [4] NgiTeD N g » Long, Nguyen Hanh, u Hong Ha, Trmh Thi Lorn Dm vie, Linh Proceedings o f * , fifth Vietnamese-GeraiM Seminar on physics and Enginering, Hue, 25 Feb.-02 Mar., 2002, p 320 [5] S Shionoya, W M Yen, Phosphor Handbook, CRC Press, 1999, p 169 [6] H s c O 'N eill, A Navrotsky, A m erican Mineralogist, Vol 68 (1983)181 209 I HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI NAM NATIONAL UNIVERSITY, HANOI ISSN 0866-S612 JD U R N A L TO Á M ATHEM A 15 T r a n T r u n g Dung, N g u y en Van Hung, Calculation of meltintemperature applied to fee alloys a 16 H oang V an Hai, N guyen V an Du, Dang Le Minh The electric property of the perovskite compound Cai.xNdxMnO,v J3 D uong T h i H an h, N g uy en D ue Tho, Nguyen Chau, Nguyen Hoan-r Luong, The lai-ge magnetocaloric effect above room temperature in manganites (La,xPrx)OG7Pb 33MnO 5l N guyen T h i H ong H anh, N g uy en Vu Cam Binh, Do T ru n g Kien Vu A nh Phi, About one experimental modulus having excited the parametric phenomena by low pumping frequency 54 N gu yen T h i T h u c Hien, Le Thi Qui, Ngo X uan Dai, Nguyen H an h, H u y n h D ang C h in h , Dao Viet Linh, Preparation and investigation of optical properties of Zr.O: Co powders 57 H oang Chi Hieu, T rin h Đ in h Chien Influence of soliton interaction on optical communication systems 60 N.T M inh Hong, N.H Due, N.H Sinh, V N Thuc, Orientation of the magnetic moments in perpendicular anisotropic thin films by hall effect 63 P h u n g T hi T huy Hong, B ach Huong Ciiang, Bach T h an h Cong Magnetic polaron in magnetic Perovskues 6fi 17 18 19 20 21 22 23 Nguyen V an Hung, N guyen Thi Van, Le Hai Hung Interatomic potential and cumulants of BCC crystals under Influence of anharmonic a n d Impurity Effects in EXAFS theory 69 24 Nguyen Van Hung, N guyen Ba Hung Anharmonic correlated einstein model for XAFS cumulant of orthorhombic crystals with impurity 73 25 Ngo T h u H uong, G N akam o to, M Kurisu, Spatial distribution on thermoelectric properties for Bi, sSb„ oTe; compound 77 26 Ngo T h u H uong, Ta D in h C anh, Nguyen Duy P h u o n g , N guyen Ngoc Long, Studying the structure and some properties of r.f magnetron sputtered ZnO: A1 films 80 27 28 29 G iang M anh Khoi, T r in h D inh Chien Influence of gain medium in the dye ring laser S4 Do T ru n g Kien, N guyen Anil T uan, Tran Vinh Thang, D ang Hung Antenna design for passive rfid tags ss T rin h Thi Loan, Le Hong Ha, Nguyen Ngoc Long, Ngac An Bang, N guyen H anh, Optical properties of Co1' in synthetic ZnALO, spinel 91 30 Vu T h a n h Mai, N guyen H uy Sinh, Nguyen A nh T uan, Do Hong Minh, Magnetic properties and existence of charge-ordering state in La 1.xCaxM n system 31 N D M inh, T Đ Hien, N K Man, c K Ong Effect of substrate temperatures o n the properties of YBa:CUj07.5 thin films 32 Luu H oai N am , Luu T u a n Tai, Fabrication of ultra thin SiN film at low temperature by using ECR plasma 33 N guyen The Nghia, A turbulent toroidal model and self-exciting dynamo process 97 ^JOURNALOFSCIENCE.Mathematics-Physics T.XX,N,3AP, 2004 OPTICAL P R O P E R T I E S O F C o 2+ IN S Y N T H E T I C Z n A l20 S P I N E L T n n h T h i L oan , L e H o n g H a, N gu yen N goc L on g, N gac A n B a n g D e p a r tm e n t o f Physics College o f Science, V N V N g u y en H anh F a c u lty o f C hem ical Technology, Hanoi U n iversity o f Technology Abstract The Zn.^COjA^O* (x = 0.005 * 0.300) spinel powders have been synthesized by the sol-gel method Optical properties of Co2' ion in the synthesized samples were investigated The dependence of the emission spectrum on the excitation wavelength and temperature was presented Transitions taking place in the tetrahedral coordinate site were conclusively identified I n t r o d u c t i o n Recently transparent glass-ceramics, as a new kind of materials, have attracted lot ofinterests due to their novel thermal and optical properties as well as their relative/.' low production costs [ ], Extensive studies of transparent glass-ceramics doped with vir.ous transition metals and rare-earth elements have been carried out so far [2 ], [3 ], [4 ], [5 ' [6], In this report, we present the optical properties of Co2+ ion in cobalt-doped zinc alu.~-_-.ate (ZnAl,04:Co2+) synthesized by the well-known sol-gel method The dependence c:‘ the photoluminescence spectrum on the excitation wavelength and on the temperature was investigated providing some insight into the actual optical properties of Co2* in the tetrahedral coordinate site E x p e r i m e n t a l The Zn^COrALO., spinel was synthesized by the sol-gel method described in detail elsewhere [7], Zn(N 03)2, CoiNOjo and A1(NOj)3 were used as starting materials The xerogel sample was placed at the center of the horizontal tube furnace The furnace was then heated up to 1050 °C at a heating rate of °C/min and kept for h After sintering, the sample was left inside the furnace to cool down naturally The crystal structure of the synthesized samples was characterized by a Siemens D5005 XRD diffractometer Photoluminescence (PL) and photoluminescence excitation spectra (PLE) were both measured in the temperature range from 1 to 300 K using a fluorolog FL3-22 Spectrofluorometer with a Xenon lamp of 450 W as an excitation source I R e s u l t s a n d d i s c u s s i o n Figure shows typical XRD pattern of the synthesized sample All the diffraction eaks c lo s e ly resembles that of ZnALOj crystal in the database No other phases are etected The strong and sharp diffraction peaks also indicate a remarkable good ■ystalinity of the synthesized ZnAl 20 samples 91 HT ■ Trinh Thi Loan, Le Hong Ha, The photoluminescence excitation (PLE) spectra of Zn^Co^ALOj (x = 0.005) recorded bymonitoring fhe fluorescence of transitions at two different wavelengths, 643 and 689 nm, ire shown in Fig It is well-known that Co“+ions, having the electronic configuration 3d‘, often occupy tetrahedral sites as they are doped in ZnAUO, The PLE lines around 404, 424,