Xác định hằng số mạng của tinh thể baal2si2o8

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ THÂN HÀ DIỆU HIỀN ĐỀ TÀI: XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ MẠNG CỦA TINH THỂ BaAl2Si2O8 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đà Nẵng, 2019 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ THÂN HÀ DIỆU HIỀN ĐỀ TÀI: XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ MẠNG CỦA TINH THỂ BaAl2Si2O8 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Vật lý học Khóa: 2014 – 2018 Người hướng dẫn: Th.S Lê Văn Thanh Sơn Đà Nẵng, 2019 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lý LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc đến Th.S Lê Văn Thanh Sơn – ngƣời thầy tận tình hƣớng dẫn, tạo điều kiện cho em làm khóa luận Trong suốt trình học tập trƣờng đại học Sƣ Phạm – đại học Đà Nẵng em nhận đƣợc quan tâm giúp đỡ quý báu thầy cô bạn bè Em xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô Khoa Vật Lý tất bạn bè bên cạnh ủng hộ giúp đỡ em hồn thành khóa luận Trong q trình nghiên cứu khơng tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đƣợc dạy đóng góp ý kiến thầy để em hồn thiện hồn thành khóa luận đạt kết tốt Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày tháng năm 2019 Sinh viên Thân Hà Diệu Hiền I GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Thân Hà Diệu Hiền Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lý MỤC LỤC MỞ ĐẦU PHẦN A: LÝ THUYẾT CHƢƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ HIỆN TƢỢNG PHÁT QUANG 1.1.Hiện tƣợng phát quang [3][6] 1.2.Phân loại dạng phát quang [3] .3 1.2.1.Phân loại theo tính chất động học trình xảy chất phát quang .3 1.2.2.Phân loại theo thời gian phát quang kéo dài 1.2.3.Phân loại theo cách thức chuyển dời 1.3.Sự khác phổ phát quang tâm bất liên tục phát quang tái hợp [3][5] 1.3.1.Thời gian kéo dài phát quang 1.3.4.Ảnh hƣởng nhiệt độ 1.3.5.Tính chất điện chất phát quang 1.4.Các đặc trƣng phát quang [3][5] 1.4.1.Định luật Stokes .9 1.4.2 Cơ chế phát quang 10 1.4.2.1 Cơ chế phát huỳnh quang 10 1.4.2.2 Cơ chế phát lân quang 11 CHƢƠNG 2: CẤU TRÚC TINH THỂ 12 2.1 Mạng lƣới không gian [2][4] 12 2.2 Tế bào mạng lƣới [4] 12 2.3 Nút mạng: .13 2.4 Chỉ số Miller [4] .14 2.4.1 Chỉ số phƣơng tinh thể 14 2.4.2 Chỉ số mặt phẳng tinh thể 14 2.4.3 Các tính chất 15 2.5 Các phƣơng pháp mô tả cấu trúc tinh thể [1] 16 2.5.1 Mô tả theo kiểu tế bào mạng lƣới 16 2.5.2 Mơ tả cấu trúc theo kiểu xếp khít khối cầu 21 2.5.3 Mô tả cấu trúc cách nối khối đa diện không gian 25 CHƢƠNG 3: NHIỄU XẠ TIA X 27 3.1 Hiện tƣợng nhiễu xạ tia X [1][2][4] .27 3.2 Định luật Vuff – Bragg [2][4] 28 3.3 Cƣờng độ nhiễu xạ [2] 30 II GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Thân Hà Diệu Hiền Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lý 3.4 Các phƣơng pháp phân tích tinh thể nhiễu xạ tia X [2][4][7] .32 3.4.1 Nhiễu xạ đơn tinh thể 32 3.4.2 Phƣơng pháp đơn tinh thể quay 34 3.4.3 Phƣơng pháp bột 34 PHẦN B: THỰC NGHIỆM 36 4.1 Chế tạo mẫu 36 4.2 Kết thảo luận 37 4.2.1 Mẫu BaAl2SiO8 phatạp Mn2+: 3% .37 4.2.1.1 Phổ nhiễu xạ tia X mẫu BaAl2Si2O8 phatạp Mn2+: 3% 37 4.2.1.2 Hằng số mạng 38 4.2.2 Mẫu BaAl2Si2O8 BaA phatạp Mn2+: 4% 40 4.2.2.1 Phổ nhiễu xạ tia X mẫu BaAl2SiO8 phatạp Mn2+: 4% 40 4.2.2.2 Hằng số mạng mẫu BaAl2Si2O8 phatạp Mn2+: 4% 41 4.2.3 So sánh hai mẫu BaAl2SiO8 phatạp Mn2+: 3% mẫu BaAl2Si2O8 phatạp Mn2+: 4% 43 4.3 Kết luận 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 III GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Thân Hà Diệu Hiền Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lý DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Cụm từ đầy đủ Chữ viết tắt SPT Số phối trí VTCB Vị trí cân X - Ray Tia X DANH MỤC HÌNH STT Tên hình Trang Hình 1.1 Cơ chế phát quang cƣỡng Hình 1.2 Minh họa định luật Stocks Hình 1.3 Minh họa định luật Vavilo Hình 1.4 Minh họa chế phát huỳnh quang 10 Hình 1.5 Minh họa chế phát lân quang 11 Hình 2.1 Mạng lƣới khơng gian vật tinh thể lý tƣởng 12 Hình 2.2 Ơ mạng sở 13 Hình 2.3 Kí hiệu nút mạng 14 Hình 2.4 Chỉ số phƣơng mặt mạng lập phƣơng 15 Hình 2.5 Mạng lƣới khơng gian 16 Hình 2.6 Bốn tế bào mạng lƣới hệ trực thoi 18 Hình 2.7 Bốn tế bào mạng lƣới hệ trực thoi 18 Hình 2.8 Xác định số Mile hkl mặt phẳng mạng lƣới tinh thể số Mile số mặt phẳng khác nhau: a(111); b(101); c(010) Mặt phẳng gồm cầu xếp khít (a), cách xếp khơng 19 Hình 2.9 Hình 2.10 21 21 khít (b) Hình 2.11 Hai lớp xếp khít A B 22 Hình 2.12 Ba lớp xếp khít ABC tạo thành kiểu xếp khít lập phƣơng 22 Hình 2.13 Các hốc trống mạng lƣới xếp khít Hốc T+ (a), Hốc 23 T- (b), Hốc O (c) IV GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Thân Hà Diệu Hiền Khóa luận tốt nghiệp Hình 2.14 Khoa Vật lý Sự phân bố hốc trống hai lớp xếp khít (lớp cầu phía vẽ vịng đậm, lớp cầu phía dƣới vẽ đƣờng chấm chấm) Hình 2.15 Tế bào mạng lập phƣơng tâm mặt đƣợc tạo thành từ kiểu gói ghém cầu theo kiểu đặc lập phƣơng Hình 2.16 25 Tế bào mạng NaCl đƣợc hình hành theo Cách nối bát diện theo cạnh chung Hình 2.18 24 Tế bào mạng lục phƣơng đƣợc tạo thành từ gói ghém đặc lục phƣơng khối cầu Hình 2.17 24 26 Mạng tinh thể NaCl đƣợc xây dựng theo cách 26 hình 3.1 Nhiễu xạ tia X mặt phẳng nguyên tử 28 hình 3.2 Nhiễu xạ tia X từ mặt mạng tinh thể 29 hình 3.3 Mơ tả phƣơng phap Laue 32 hình 3.4 Mặt cầu Eward 33 hình 3.5 Phim đặt sau thinh thể để chụp tia X 33 hình 3.6 Máy nhiễu xạ phƣơng pháp xoay đơn tinh thể cấu tạo hình 3.7 34 Sơ đồ phƣơng pháp bột; a - ghi hình nhiễu xạ phim; b ghi hình nhiễu xạ đầu thu xạ (ống đếm photon) 35 hình 4.1 Phổ nhiễu xạ tia X mẫu BaAl2Si2O8 pha tạp Mn2+: 3% 37 hình 4.2 Phổ nhiễu xạ tia X mẫu BaAl2Si2O8 pha tạp Mn2+: 4% 40 V GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Thân Hà Diệu Hiền Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lý DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang Bảng 2.1 Hệ tinh thể 14 kiểu tế bào mạng 17 Bảng 4.1 Các mẫu vật liệu Silicate pha tạp Mn2+ 36 Bảng 4.2 Các thông số chuẩn hệ lục phƣơng (hexagonal) đơn tà (monoclinic) thuộc mẫu BaAl2Si2O8 pha tạp Mn2+: 3% Bảng 4.3 Các thông số mạng mẫu BaAl2Si2O8 phatạp Mn2+: 3% thuộc 38 hệ lục phƣơng Bảng 4.4 Các thông số mạng mẫu BaAl2Si2O8 phatạp Mn2+: 3% thuộc 39 hệ đơn tà Bảng 4.5 Các thông số chuẩn hệ lục phƣơng (hexagonal) đơn tà (monoclinic) thuộc mẫu BaAl2Si2O8 pha tạp Mn2+: 4% Bảng 4.6 40 Các thông số mạng mẫu BaAl2Si2O8 phatạp Mn2+: 4% thuộc 41 hệ lục phƣơng Bảng 4.7 37 Các thông số mạng mẫu BaAl2Si2O8 phatạp Mn2+: 4% thuộc hệ đơn tà 42 VI GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Thân Hà Diệu Hiền Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lý MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Vật liệu phát quang từ lâu đƣợc ứng dụng rộng rãi khoa học đời sống, ln chiếm vị trí quan trọng, đƣợc quan tâm nghiên cứu suốt chục năm qua Vì đạt đƣợc nhiều thành tựu to lớn, góp phần phát triển khơng khoa học cơng nghệ, mà cịn lĩnh vực kinh tế - xã hội Đây đƣợc xem cách mạng lớn công nghiệp điện tử nhƣ nhiều ngành khoa học công nghệ khác Để chế tạo vật liệu phát quang chất kích hoạt chất đóng vai trị quan trọng, ảnh hƣởng đến yếu tố nhƣ: cấu trúc tinh thể, số mạng, kích thƣớc hạt, phổ nhiễu xạ… mà mục đích nhằm tăng hiệu suất phát quang vật liệu Việc xác định kiểu mạng tinh thể đơn chất hợp chất điều cần thiết phải biết đƣợc giá trị số mạng Vì biết đƣợc điều này, suy đốn đƣợc chất liên kết nguyên tử vật rắn Vì nhừng lý mà khóa luận này, em chọn đề tài: “Xác định số mạng tinh thể BaAl2Si2O8” Mục đích nghiên cứu Tính tốn số mạng tinh thể BaAl2Si2O8 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Đối tƣợng nghiên cứu: tinh thể BaAl2SiO8và ion đất - Phạm vi nghiên cứu: Các tính chất phát quang, cấu trúc tinh thể BaAl2Si2O8 pha tạp nguyên tố đất Mn2+ Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu vấn đề phát quang - Tìm hiểu cấu trúc tinh thể BaAl2Si2O8 - Nghiên cứu chế tạo vật liệu phát quang - Tính tốn số mạng tinh thể BaAl2Si2O8 Phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp phân tích tổng hợp lý thuyết - Phƣơng pháp thực nghiệm GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Thân Hà Diệu Hiền Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lý PHẦN A: LÝ THUYẾT CHƢƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ HIỆN TƢỢNG PHÁT QUANG 1.1 Hiện tƣợng phát quang [3][6] Bức xạ quang học chất phát quang sau đƣợc kích thích đƣợc gọi tƣợng phát quang Sự phát quang đƣợc kích thích nhiều loại lƣợng nằm vùng quang học nghĩa từ tử ngoại đến hồng ngoại Nếu dùng xạ hạt để kích thích phát quang xạ nằm vùng tử ngoại Tuy nhiên bên cạnh xạ phát quang cịn có xạ khác nhƣ xạ nhiệt, ánh sáng phản xạ khuếch tán chiếu vật nguồn sáng bên ngoài…Các loại xạ nằm vùng quang học nhƣ xạ phát quang Vì việc nhận xạ phát quang gặp nhiều khó khăn 1.2 Phân loại dạng phát quang [3] 1.2.1 Phân loại theo tính chất động học q trình xảy chất phát quang - Phát quang tâm bất liên tục: loại phát quang mà trình diễn biến từ hấp thụ lƣợng đến xạ xảy tâm định Tâm phân tử, tập hợp phân tử hay ion Những trình xảy tâm bất liên tục hoàn toàn độc lập với Sự tƣơng tác tâm liên tục nhƣ ảnh hƣởng mơi trƣờng bên ngồi chúng nói chung khơng đáng kể Đặc trƣng loại phát quang khả phát quang trình xảy nội tâm phát quang quy định mà khơng có tham gia tác nhân bên - Phát quang tái hợp: Là loại phát quang trình chuyển hóa lƣợng kích thích sang xạ quang học có tham gia tồn chất phát quang Trong trƣờng hợp vị trí kích thích khơng trùng GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Thân Hà Diệu Hiền Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lý Đại lƣợng thừa số tán xạ nguyên tử f mô tả hiệu hiệu suất tán xạ hƣớng riêng biệt đƣợc xác định tỷ số sau: Giá trị f số điện tử tromg nguyên tử =0, hay f = Z nguyên tử số, song giá trị giảm tang hay λ giảm Nhiễu xạ tia X ô mạng Xét ảnh hƣởng vị trí ngun tử đến biên độ sóng tán xạ Vì phần tử nhỏ lặp lại tuần hoàn tinh thể nên bƣớc cuối trình tự xác định cƣờng độ tia nhiễu xạ Phƣơng pháp tính tốn tƣơng tự nhƣ tán xạ điện tử vị trí khác nguyên tử, song có khác pha nguyên tử vị trí khác Cƣờng độ nhiễu xạ có công thức: Ig = ( )2 α ( Fg )2 Với: hàm sóng chùm nhiễu xạ, Fg thừa số cấu trúc (hay gọi xác suất phản xạ tia X), đƣợc cho bởi: Fg = ∑ , đây, g vectơ tán xạ chùm nhiễu xạ, ri vị trí nguyên tử thứ i ô đơn vị, fi khả tán xạ ngun tử Tổng đƣợc lấy tồn đơn vị Cƣờng độ nhiễu xạ không phụ thuộc vào thừa số cấu trúc mà phụ thuộc vào thừa số khác, biễu diễn biểu thức tổng quát sau: I= 2p( ) Trong p thừa số lặp, thừa số nhiệt, thừa số Lorentz 31 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Thân Hà Diệu Hiền Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lý 3.4 Các phƣơng pháp phân tích tinh thể nhiễu xạ tia X [2][4][7] 3.4.1 Nhiễu xạ đơn tinh thể Hai phƣơng pháp để thực nhiễu xạ đơn tinh thể phƣơng pháp ảnh Laue phƣơng pháp xoay đơn tinh thể Để thõa mãn điều kiện nhiễu xạ Bragg nλ = 2dhklsinθ, phƣơng pháp xoay đơn tinh thể chùm tia X đơn sắc (λ không đổi) đƣợc chiếu lên đơn tinh thể quay (θ thay đổi) quanh phƣơng thể đó, phƣơng pháp ảnh Laue, phƣơng pháp ảnh Laue chùm xạ phổ liên tục (λ thay đổi) đƣợc rọi lên đơn tinh thể đứng yên (θ không đổi) a) Phƣơng pháp ảnh Laue Hình 3.3: Mơ tả phƣơng phap Laue Chùm tia X liên tục đƣợc chiếu lên mẫu đơn tinh thể tia nhiễu xạ đƣợc ghi nhận vết nhiễu xạ phim Bức xạ tia X liên tục cho giải bƣớc sóng cần thiết chắn thõa mãn định luật Bragg cho mặt phẳng 32 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Thân Hà Diệu Hiền Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lý Hình 3.5: Phim đặt sau tinh Hình 3.4: Mặt cầu thể để chụp tia X Ewald Trên ảnh Laue ta thấy vết nhiễu xạ phân bố theo đƣờng cong dạng elip, parabol, hypebol Các đƣờng cong gọi đƣơng vùng đƣờng cong chứa vết ngiễu xạ mặt thuộc vùng mặt phẳng tinh thể Bằng phƣơng pháp vẽ cầu Ewald dễ dàng thấy mặt phẳng pháp tuyến vùng cắt cầu Ewald theo dƣờng tròn giao tuyến nút đảo nằm giao tuyến cho nhiễu xạ Nhƣ tia nhiễu xạ tạo nên hìn trịn tia có trục trục vùng góc mờ 2θ, θ góc tạo tia X trục vùng Khi θ < 450 đƣờng vùng có dạng elip (H.3.4), ảnh truyền qua mẫu mỏng Nếu θ = 450 đƣờng vùng parabol (H.3.5) Khi θ > 450 đƣờng vùng có dạng hypebol θ = 900 mặt nón trở thành mặt phẳng, đƣờng vùng đƣờng thẳng, ảnh Laue ngƣợc trƣờng hợp mẫu dày Bởi vậy, ảnh Laue đƣợc tạo nên tập đƣờng vùng phân bố vết nhiễu xạ vùng mặt phẳng tƣơng ứng tinh thể 33 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Thân Hà Diệu Hiền Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lý 3.4.2 Phƣơng pháp đơn tinh thể quay Hình 3.6: Máy nhiễu xạ phƣơng pháp xoay đơn tinh thể cấu tạo Giữ nguyên bƣớc sóng λ thay đổi góc tới θ Phim đƣợc đặt vào mặt buồng hình trụ cố định Một đơn tinh thể đƣợc gắn quay đồng trục với buồng Chùm tia X đơn sắc tới bị nhiễu xạ họ mặt nguyên tử tinh thể với khoảng cách mặt d trình quay xuất giá trị thõa mãn điều kiện Bragg Tất mặt nguyên tử song song với trục quay tạo nên vết nhiễu xạ mặt phẳng nằm ngang Phổ nhiễu xạ phụ thuộc vào cƣờng độ nhiễu xạ vào góc quay 3.4.3 Phƣơng pháp bột Mẫu dƣới dạng bột, tức dƣới dạng tinh thể nhỏ, đƣợc nén vào ống thành mỏng đặt cố định vị trí Chùm tia X chiếu vaco mẫu chùm đơn sắc Trong số lớn hạt tinh thể nhỏ, ln ln tìm thấy hạt định hƣớng với góc tới θ thõa mãn định luật Bragg Vì mẫu gồm số lớn hạt tinh thể nhỏ xếp hỗn độn, nên có nhiều mặt phản xạ tinh thể nhỏ khác hợp với tia tới góc θ nhƣ nhau, thõa mãn điều kiện Bragg Khi có tia nhiễu xạ khỏi mẫu dọc theo đƣờng sin hình nón (hình 3.7a) Trục hình nón trùng với phƣơng chùm tia tới, góc trục đƣờng sin hình nón 34 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Thân Hà Diệu Hiền Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lý 2θ Những mặt nón tạo phim vết có dạng cung trịn đồng tâm (hình 3.7b) Hình 3.7: Sơ đồ phƣơng pháp bột; a - ghi hình nhiễu xạ phim; b ghi hình nhiễu xạ đầu thu xạ (ống đếm photon) Để ghi hình ảnh nhiễu xạ, ngày ngƣời ta khơng dùng phim ảnh mà dùng đầu thu xạ (ống đếm photon) Đầu thu xạ dịch chuyển cung trịn (hình 2.12b) Tín hiệu từ đầu thu xạ đƣợc ghép nối xử lý máy tính điện tử cho ta phụ thuộc cƣờng độ tia nhiễu xạ góc 2θ (hình 2.13b) 35 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Thân Hà Diệu Hiền Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lý PHẦN B: THỰC NGHIỆM 4.1 Chế tạo mẫu Các mẫu đƣợc chế tạo phƣơng pháp pha rắn: Mẫu nền: BaAl2Si2O8 Mẫu Các mẫu pha ban đầu Nồng độ % mol Mn2+ Thời gian nghiền Điều kiện nung Gia tốc nhiệt M1 BaCO3, SiO2, Al2O3, Eu2O3, MnO2, H3BO3 3% 13000C/4giờ 100C/phút M2 BaCO3, SiO2, Al2O3, Eu2O3, MnO2, H3BO3 4% 13000C/4giờ 100C/phút Bảng 4.1: Các mẫu vật liệu Silicate pha tạp Mn2+ Quy trình thực hiện: Các mẫu vật liệu đƣợc nghiền nung nhiệt độ 13000C với gia tốc nhiệt 100C/phút, sau để nguội làm tiến hành đo nhiễu xạ tia X máy XRD D8 ADVANCE ECO phịng thí nghiệm khoa Vật Lý trƣờng Đại học Sƣ phạm – Đại học Đà Nẵng để kiểm tra mẫu (chất mong muốn) xác định cấu trúc mẫu vật liệu 36 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Thân Hà Diệu Hiền Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lý 4.2 Kết thảo luận 4.2.1 Mẫu BaAl2Si2O8 phatạp Mn2+: 3% 4.2.1.1 Phổ nhiễu xạ tia X mẫu BaAl2Si2O8phatạp Mn2+: 3% Hình 4.1: Phổ nhiễu xạ tia X mẫu BaAl2Si2O8 pha tạp Mn2+: 3% Bảng 4.2: Các thông số chuẩn hệ lục phƣơng (hexagonal) đơn tà (monoclinic) thuộc mẫu BaAl2Si2O8 pha tạp Mn2+: 3% 37 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Thân Hà Diệu Hiền Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lý Nhận xét: - Từ ảnh nhiễu xạ tia X ta thấy đƣợc mẫu BaAl2Si2O8 pha tạp Mn2+: 3% tồn đồng thời hai pha: lục phƣơng đơn tà (dựa vào cấu trúc BaAl2Si2O8 file PDF 01-088-1048 file PDF 00-038-1450) - Với góc 2ϴ nhƣng pha lục phƣơng có cƣờng độ nhiễu xạ lớn pha đơn tà 4.2.1.2 Hằng số mạng Việc tính tốn số mạng dựa vào thông số “chuẩn” mẫu BaAl2Si2O8 pha tạp Mn2+: 3% nhƣ bảng 4.2 a) Pha lục phƣơng Các thông số mạng hệ lục phƣơng đƣợc tính theo cơng thức: = ( )+ a(Å) b(Å) c(Å) 5.29859 5.29858 7.80605 5.29914 5.29914 7.60618 5.29684 5.29684 7.79672 hkl 2ϴ d(Å) 001 11.3263062 7.80605 110 33.8065308 2.64929 002 23.371712 3.80309 300 60.4707609 1.52973 004 46.5559934 1.949178 200 39.2480873 2.2936 Bảng 4.3: Các thông số mạng mẫu BaAl2Si2O8 phatạp Mn2+: 3% thuộc hệ lục phƣơng 38 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Thân Hà Diệu Hiền Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lý Nhận xét: Hằng số mạng trung bình hệ lục phƣơng mẫu BaAl2Si2O8: aAVG = bAVG = 5.29819 + 0.0009 Å, cAVG = 7.73631 + 0.08676 Å Với kết tính tốn đƣợc cho ta thấy thơng số mạng gần nhƣ tƣơng đƣơng với thông số chuẩn nhƣ bảng 4.2 b) Pha đơn tà Các thông số số mạng hệ đơn tà đƣợc tính theo cơng thức: = ( ) hkl 2ϴ d(Å) 020 13.5418651 6.53349 200 22.7163462 3.91131 021 19.1824669 4.62315 -202 27.3037687 3.26368 020 13.5418651 6.53349 200 22.7163462 3.91131 041 30.5784486 2.92122 -202 27.3037687 3.26368 a(Å) 8.59952 8.60812 (0 ) b(Å) c(Å) 13.06698 7.19257 114.542 13.06698 7.18161 114.667 Bảng 4.4: Các thông số mạng mẫu BaAl2Si2O8 phatạp Mn2+: 3% thuộc hệ đơn tà Nhận xét: Hằng số mạng trung bình hệ lục phƣơng mẫu BaAl2Si2O8: aAVG = 8.60382 + 0.0043 Å, bAVG = 13.06698 Å, cAVG = 7.18709 + 0.00548 Å, AVG= 114.604 + 0.0625 Với kết tính tốn đƣợc cho ta thấy thông số mạng hệ gần nhƣ tƣơng đƣơng với thông số chuẩn nhƣ bảng 4.2 39 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Thân Hà Diệu Hiền Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lý 4.2.2 Mẫu BaAl2Si2O8 phatạp Mn2+: 4% 4.2.2.1 Phổ nhiễu xạ tia X mẫu BaAl2Si2O8 phatạp Mn2+: 4% Hình 4.2: Phổ nhiễu xạ tia X mẫu BaAl2Si2O8 pha tạp Mn2+: 4% Bảng 4.5: Các thông số chuẩn hệ lục phƣơng (hexagonal) đơn tà (monoclinic) mẫu BaAl2Si2O8 pha tạp Mn2+: 4% 40 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Thân Hà Diệu Hiền Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lý Nhận xét: Từ ảnh nhiễu xạ tia X ta thấy đƣợc mẫu BaAl2Si2O8 pha tạp Mn2+: 4% tồn đồng thời hai pha: lục phƣơng tam tà (dựa vào cấu trúc BaAl2Si2O8 file PDF 01-072-7502 fie PDF 00-038-1450) Với góc 2ϴ nhƣng pha lục phƣơng có cƣờng độ nhiễu xạ lớn pha đơn tà 4.2.2.2 Hằng số mạng mẫu BaAl2SiO8 phatạp Mn2+: 4% Việc tính tốn số mạng dựa vào thông số “chuẩn” mẫu BaAl2Si2O8 pha tạp Mn2+: 4% nhƣ bảng 4.5 a) Pha lục phƣơng Các thơng số mạng hệ lục phƣơng đƣợc tính theo công thức: = ( hkl 2ϴ d(Å) 001 11.3448205 7.79336 110 33.8692331 2.64453 002 22.828801 3.8923 300 60.5295107 1.52838 004 46.6175645 1.94674 200 39.2604995 2.29291 )+ a(Å) b(Å) c(Å) 5.28906 5.28906 7.79336 5.29446 5.29446 7.7846 5.29525 5.29525 7.78696 Bảng 4.6: Các thông số mạng mẫu BaAl2Si2O8 phatạp Mn2+: 4% thuộc hệ lục phƣơng 41 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Thân Hà Diệu Hiền Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lý Nhận xét: Hằng số mạng trung bình hệ lục phƣơng mẫu BaAl2Si2O8: aAVG = bAVG = 5.29292 + 0.0026 Å, cAVG = 7.78831 + 0.05012 Å Với kết tính tốn đƣợc cho ta thấy thông số mạng gần nhƣ tƣơng đƣơng với thông số chuẩn nhƣ bảng 4.5 b) Pha đơn tà Các thông số số mạng hệ đơn tà đƣợc tính theo cơng thức: = hkl 2ϴ ( d(Å) 020 13.5570032 6.52623 200 22.747275 3.90606 021 19.3491601 4.5837 -202 27.3157735 3.26227 020 13.5570032 6.52623 200 22.747275 3.90606 041 30.639569 2.91553 -202 27.3157735 3.26227 ) (0 ) a(Å) b(Å) c(Å) 8.64329 13.05246 7.12442 115.333 8.61475 13.05246 7.1589 114.929 Bảng 4.7: Các thông số mạng mẫu BaAl2Si2O8 pha tạp Mn2+: 4% thuộc hệ đơn tà Nhận xét: Hằng số mạng trung bình hệ lục phƣơng mẫu BaAl2Si2O8: aAVG = 8.62902 + 001427 Å, bAVG = 13.05246 Å, cAVG = 7.14166 + 0.01724 Å, AVG = 115.131 + 0.202 Với kết tính tốn đƣợc cho ta thấy thông số mạng hệ gần nhƣ tƣơng đƣơng với thông số chuẩn nhƣ bảng 4.4 42 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Thân Hà Diệu Hiền Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lý 4.2.3 So sánh hai mẫu BaAl2SiO8 phatạp Mn2+: 3% mẫu BaAl2SiO8 phatạp Mn2+: 4% Với chất BaAl2Si2O8 nhƣng nồng độ pha Mn2+ khác cho kết hình dạng nhiễu xạ hai mẫu tƣơng đối giống Cƣờng độ nhiễu xạ hai pha (lục phƣơng đơn tà) thuộc mẫu BaAl2Si2O8 pha tạp Mn2+: 3% có phần cao so với mẫu BaAl2Si2O8 pha tạp Mn2+: 4% Khi tăng nồng độ % Mn2+ từ 3% lên 4% ta thấy đƣợc tỉ số % pha lục phƣơng tăng từ 77.1% lên 87.1% tỉ số % pha đơn tà giảm từ 22.9% xuống 12.9% 4.3 Kết luận Từ giản đồ phổ nhiễu xạ kết tính tốn số mạng hai mẫu ta thấy kết tính tốn đƣợc gần nhƣ tƣơng đƣơng với kết mẫu chuẩn, từ ta thấy đƣợc chất BaAl2Si2O8 phù hợp Việc thay đổi nồng độ % Mn2+ ảnh hƣởng đến nồng độ % pha cƣờng độ nhiễu xạ pha 43 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Thân Hà Diệu Hiền Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lý TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] GS Phan Văn Tƣờng, Vật liệu vô (Phần lý thuyết sở), Đại học quốc gia Hà Nôi (2007) [2] Nguyễn Ngọc Long, Vật lý chất rắn (Cấu trúc tính chất vật rắn), Đại học quốc gia Hà Nơi (2007) [3] Phan Văn Thích, Hiện tƣợng huỳnh quang kỹ thuật phân tích huỳnh quang, Đại học tổng hợp Hà Nội [4] Lê Đình, Vật lý chất rắn bán dẫn, Đại học sƣ phạm Huế (1999) [5] Huỳnh Huệ, Quang học, Đại học Sƣ phạm Hà Nội (1981) [6] G Blasse, B.C Gramaier, Luminescent materials Berli – 1994 [7] William D Nesse, Introduction to mineralogy, Oxford University Press (2000) 44 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Thân Hà Diệu Hiền Khóa luận tốt nghiệp Khoa Vật lý Ý KIẾN CỦA NGƢỜI HƢỚNG DẪN Nhận xét: (Về chất lƣợng khóa luận cần) ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Ý kiến: Đánh dấu (x) vào ô lựa chọn Đồng ý thông qua báo cáo Không đồng ý thông qua báo cáo Đà Nẵng, ngày tháng năm 2019 NGƢỜI HƢỚNG DẪN (Ký rõ họ tên) 45 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn SVTH: Thân Hà Diệu Hiền ... này, em chọn đề tài: ? ?Xác định số mạng tinh thể BaAl2Si2O8? ?? Mục đích nghiên cứu Tính tốn số mạng tinh thể BaAl2Si2O8 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Đối tƣợng nghiên cứu: tinh thể BaAl2SiO8và ion... tự nhƣ điểm hệ thống Cách xếp xác định cấu trúc tinh thể Mạng lƣới không gian vật tinh thể lý tƣởng 2.2 Tế bào mạng lƣới [4] Mỗi chất tinh thể có mạng lƣới tinh thể riêng đƣợc đặc trƣng yếu tố:... (1 ̅ 1), (11 ̅ )) Trong mạng lập phƣơng hƣớng tinh thể thẳng góc với mặt phẳng tinh thể có số - Trong mạng lập phƣơng hƣớng tinh thể thẳng góc với mặt phẳng tinh thể có số 15 GVHD: Th.S Lê Văn