Khảo sát sự phát quang của vật liệu đồng pha tạp tb3+, ce3+ và mn2+ trong nền tinh thể

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT SỰ PHÁT QUANG CỦA VẬT LIỆU ĐỒNG PHA TẠP Tb3+, Ce3+ VÀ Mn2+ TRONG NỀN TINH THỂ Người thực : LÊ THỊ LY LY Lớp : 12CVL Khóa : 2012 - 2016 Ngành : VẬT LÝ HỌC Người hướng dẫn : Th.S LÊ VĂN THANH SƠN Đà Nẵng, 04/2016 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn đến Khoa Vật lý trường Đại học Sư Phạm – Đại học Đà Nẵng tạo điều kiện cho em thực đề tài khóa luận tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn đến thầy cô khoa tận tình dạy bảo trang bị cho em kiến thức vô quý báu suốt thời gian em học tập rèn luyện trường Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Lê Văn Thanh Sơn tận tình quan tâm, giúp đỡ, giải đáp thắc mắc em để em hồn thành tốt khóa luận tốt nghiệp Tiếp đến, em xin cảm ơn bạn nhóm nghiên cứu nhiệt tình hỗ trợ em suốt thời gian làm khóa luận Cuối em xin chân thành cảm ơn đến gia đình, bạn bè ủng hộ, động viên em thời gian em học làm khóa luận trường Mặc dù cố gắng hồn thành khóa luận phạm vi khả cho phép chắn không tránh khỏi thiếu sót, kính mong bảo tận tình góp ý q thầy bạn Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 27 tháng 04 năm 2015 Sinh viên thực LÊ THỊ LY LY SVTH: LÊ THỊ LY LY Trang GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu, đối tượng, nội dung, cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 2.1 Mục tiêu đề tài 2.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 2.2.1 Đối tượng nghiên cứu 2.2.2 Phạm vi nghiên cứu 2.3 Nội dung nghiên cứu 2.4 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 2.4.1 Cách tiếp cận 2.4.2 Phương pháp nghiên cứu 10 NỘI DUNG 11 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 11 1.1 Cơ sở lý thuyết tượng phát quang: [1], [2], [5], [6], [7] 11 1.1.1 Hiện tượng phát quang 11 1.1.2 Cơ chế trình phát quang 13 1.1.3 Phân loại tượng phát quang 14 1.1.3.1 Phân loại theo tính chất động học q trình xảy chất phát quang 14 1.1.3.2 Phân loại theo phương pháp kích thích 14 1.1.3.3 Phân loại theo thời gian phát quang kéo dài sau ngừng kích thích 14 1.1.3.4 Phân loại theo kích thích chuyển dời từ trạng thái kích thích trạng thái cho xạ phát quang 15 1.1.4 Vật liệu phát quang 15 1.2 Lý thuyết kim loại chuyển tiếp ion đất hiếm: [10] 16 1.2.1 Sơ lược kim loại chuyển tiếp 16 1.2.1.1 Lý thuyết Mangan (Mn) 17 SVTH: LÊ THỊ LY LY Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn 1.2.1.2 Lý thuyết Mn2+ 17 1.2.2 Sơ lược ion đất hiếm: [8] 18 1.2.2.1 Lý thuyết nguyên tố đất Ce 21 1.2.2.2 Lý thuyết nguyên tố đất Tb 23 1.3 Sự phát quang phosphor tinh thể: [2], [3] 24 1.3.1 Hiện tượng phát quang phosphor tinh thể 24 1.3.2 Thành phần cấu trúc phosphor tinh thể 25 1.3.2.1 Thành phần phosphor tinh thể 25 1.3.2.2 Cấu trúc phosphor tinh thể 26 1.3.3 Phổ hấp thụ phosphor tinh thể 26 1.3.4 Phổ xạ phosphor tinh thể 27 1.3.5 Sự liên hệ phổ hấp thụ phổ xạ 28 1.3.6 Bản chất phát quang phosphor tinh thể 28 1.3.6.1 Sự phát quang phosphor tinh thể phát quang tái hợp 28 1.3.6.2 Những sở thuyết vùng để giải thích phát quang phosphor tinh thể 29 1.4 Tổng quan truyền lượng 32 1.4.1 Sự truyền lượng 32 1.4.2 Sự truyền lượng tâm phát quang khác 34 1.4.3 Sự truyền lượng tâm giống 36 CHƯƠNG II : THỰC NGHIỆM 37 2.1 Quy trình chế tạo mẫu 37 2.2 Các phương pháp đo 39 2.3 Các khảo sát quang phổ thảo luận kết 40 2.3.1 Mẫu 1: 1CaO.1,1SiO2: 0,01Tb3+ 40 2.3.1.1 Phổ kích thích (PLE) mẫu (λEm =542nm) 40 2.3.1.2 Phổ phát quang (PL) mẫu vật liệu mẫu 1(λEx=376nm) 41 2.3.2 Mẫu 2: 1ZnO.1,1Al2O3:0,01Ce3+ 42 2.3.2.1 Phổ PLE mẫu (λEm=382nm) 42 2.3.2.2 Phổ PL mẫu (λEx=320nm) 43 SVTH: LÊ THỊ LY LY Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn 2.3.3 Mẫu 3: 1ZnO.1,1Al2O3: 0,01Mn2+ 43 2.3.3.1 Phổ PLE mẫu (λEm =510nm) 43 2.3.3.2 Phổ PL mẫu (λEx= 425nm) 44 2.3.4 Mẫu 4: 1ZnO.1,1Al2O3:0,01Mn2+.0,01Ce3+ 45 2.3.5 Mẫu 5: 1CaO.1,1SiO2:0,01Tb3+.0,01Ce3+ 47 2.3.5 Mẫu 6: 1CaO 1,1Al2O3: 0,01Tb3+.0,01Ce3+ 49 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 SVTH: LÊ THỊ LY LY Trang GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Tên hình ảnh đồ thị STT Trang Hình 1.1 Sơ đồ phân loại xạ phát quang 12 Hình 1.2 Các chuyển dời lượng trình huỳnh quang (a) lân quang (b) 13 Hình 1.3 Vị trí ngun tố kim loại bảng hệ thống tuần hoàn 16 Hình 1.4 Quặng Mangan 18 Hình 1.5 Giản đồ Tanabe-Sugano cho cấu hình d5 (Mn2+ ) 18 Hình 1.6 Các nguyên tố đất (a) quặng đất (b) 19 Hình 1.7 Giản đồ mức lượng Dieke 20 Hình 1.8 Các vịng trịn cấu hình điện tử Ce (a) mẫu Xeri Oxit(b) 22 Hình 1.9 Sơ đồ mức lượng giản hóa ion Ce3+ 22 Hình 1.10 Các vịng trịn điện tử Tb (a) mẫu quặng có chứa Tb (b) 23 Hình 1.11 Sơ đồ tách mức lượng ion Tb3+ tương tác 24 Hình 1.12 Phổ xạ phosphor tinh thể 28 Hình 1.13 Kích thích trực tiếp lên tâm phát quang A 34 Kích thích gián tiếp qua phần tử nhạy sáng S, S truyền lượng cho tâm A 34 (a) Sự truyền lượng tâm S A có khoảng Hình 1.15 cách R (trên), sơ đồ mức lượng Hamiltonien tương tác (dưới) (b) Sự che phủ phổ 35 Hình 1.14 Hình 2.1 Cân điện tử 38 Hình 2.2 Cối sứ 38 SVTH: LÊ THỊ LY LY Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn Hình 2.3 Tủ sấy 38 Hình 2.4 Lị nung điện 39 Hình 2.5 Hệ đo phổ kích thích phổ phát quang FL3-22 40 Hình 2.6 Phổ PLE mẫu vùng 320nm – 400nm (λEm=542nm) 40 Hình 2.7 Phổ PL mẫu kích thích bước sóng 376nm (λEx=376nm ) 41 Hình 2.8 Giản đồ mức lượng ion Tb3+ 42 Hình 2.9 Phổ PLE mẫu vùng 200nm– 360nm (λEm=382nm) 42 Hình 2.10 Phổ PL mẫu với bước sóng kích thích (λEx=320nm) 43 Hình 2.11 Phổ PLE mẫu vùng 340nm– 500nm (λEm=545nm) 43 Hình 2.12 Phổ PL mẫu kích thích bước sóng (λEx=425nm) 44 Hình 2.13 Phổ PL mẫu kích thích bước sóng (λEx=320nm) 45 Hình 2.14 Phổ PL mẫu phổ PL mẫu kích thích bước sóng (λEx= 320nm) 45 Hình 2.15 Phổ PL mẫu phổ PLE mẫu 46 Hình 2.16 Phổ PL mẫu kích thích bước sóng (λEx=320nm) 47 Hình 2.17 Phổ PL mẫu phổ PL mẫu kích thích bước sóng (λEx= 320nm) 48 Hình 2.18 Phổ PL Ce3+ mẫu phổ PLE Tb3+ mẫu 48 Phổ PL mẫu kích thích bước sóng (λEx=320nm) 49 Phổ PL mẫu CaO.Al2O3:Tb3+ phổ PL mẫu Hình 2.20 kích thích bước sóng (λEx= 320nm) 50 Hình 2.19 SVTH: LÊ THỊ LY LY Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn Hình 2.21 Tọa độ màu mẫu pha tạp Tb3+ Hình 2.22 Tọa độ màu mẫu đồng pha tạp Tb3+ Ce3+ (λEx=320nm) 50 51 Hình 2.23 Tọa độ màu mẫu pha tạp Mn2+ 51 Tọa độ màu mẫu đồng pha tạp Mn2+ Ce3+ Hình 2.24 (λEx=320nm) 51 SVTH: LÊ THỊ LY LY Trang GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Vật liệu phát quang đời sớm chúng có mặt lĩnh vực đời sống, từ ứng dụng lĩnh vực chiếu sáng đèn huỳnh quang, đèn LED (Light emitting diode) lĩnh vực điện tử, truyền thông, đo xạ… Chính tiềm lớn chúng thúc đẩy người nghiên cứu chế tạo vật liệu phát quang với đặc tính tốt nhằm đáp ứng yêu cầu ngày cao xã hội Vì việc tìm vật liệu phát quang có phổ phát quang thích hợp với mục đích sử dụng vấn đề nhóm nghiên cứu tồn giới quan tâm Truyền lượng phương pháp chế tạo vật liệu phát quang có màu sắc mong muốn Đó phương pháp sử dụng hệ thống vật liệu phát quang biết để chế tạo chất phát quang chế truyền lượng Trong chế này, tâm tăng nhạy sử dụng lượng phát xạ để kích thích phát xạ tâm kích hoạt khác để tạo chất phát quang với yêu cầu đặc biệt màu sắc Chính lý mà chọn đề tài: “Khảo sát phát quang vật liệu đồng pha tạp Tb3+, Ce3+ Mn2+ tinh thể” Mục tiêu, đối tượng, nội dung, cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 2.1 Mục tiêu đề tài - Nghiên cứu chế tạo mẫu vật liệu tinh thể đồng pha tạp Ce3+, Tb3+ Mn2+ theo công thức CaO.Al2O3: 0.02Mn2+, 0.01( Tb3+,Ce3+) - Khảo sát tính chất quang học mẫu tinh thể chế tạo - Phân tích tính chất quang, tìm hiểu thơng số phát quang - Nghiên cứu truyền lượng tâm quang học chất khác chất Với mục tiêu trên, khóa luận gồm phần sau : Mở đầu Nội dung SVTH: LÊ THỊ LY LY Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn Chương 1: Tổng quan lý thuyết Chương 2: Thực nghiệm Kết luận kiến nghị 2.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 2.2.1 Đối tượng nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Ion đất hiếm: Ce3+, Tb3+, ion kim loại chuyển tiếp: Mn2+ tinh thể - Các mẫu tinh thể có pha tạp Mn2+, Tb3+, Ce3+ chế tạo - Quá trình truyền lượng ion 2.2.2 Phạm vi nghiên cứu Chế tạo vật liệu huỳnh quang đồng pha tạp Ce3+, Tb3+, Mn2+ tinh thể 2.3 Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu vấn đề lí luận phát quang, truyền lượng ion đất ion kim loại chuyển tiếp - Nghiên cứu ion đất (Ce3+,Tb3+), kim loại chuyển tiếp (Mn2+) - Khảo sát tính chất quang học vật liệu chế tạo - Tiến hành thực nghiệm để thu thập kết 2.4 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 2.4.1 Cách tiếp cận - Tìm hiểu chế tạo mẫu vật liệu phương pháp phản ứng pha rắn phịng thí nghiệm khoa Vật lý ĐHSP - Tiếp cận số phép đo quang học, hệ máy chuyên dùng để đo phổ quang học - Các báo nghiên cứu nhà khoa học lĩnh vực nghiên cứu - Xử lí số liệu phần mềm Origin SVTH: LÊ THỊ LY LY Trang GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp F6→ 5L10 (369nm) F6→ 5D2 (357nm) F6→ 5G4 (353nm) Các dịch chuyển kích thích 7F6→5G6 (376nm), 7F6→5L10 (369nm) có cường độ lớn Chúng ta quan tâm đến dịch chuyển 7F6→5G6 (376nm) Intensity (a.u) 2.3.1.2 Phổ phát quang (PL) mẫu vật liệu mẫu 1(λEx=376nm) 3.5x10 3.0x10 2.5x10 2.0x10 1.5x10 1.0x10 5.0x10 5 CaO.SiO2: Tb3+ D4 - F D4- F6 D4- F4 D4 - F 0.0 500 600 Wavelength (nm) Hình 2.7 Phổ PL mẫu kích thích bước sóng ( λEx=376nm) Nhận xét: Khi ion Tb3+ kích thích lên mức lượng cao (7F6 chuyển mức lượng thấp (5G6 D3 5D3 5 G6) nhanh chóng D4) từ 5D4 F6, 5, 4, vùng ánh sáng khả kiến, cụ thể : 5 D4→7F6 (486nm) D4→7F5 (542nm) D4→7F4 (584nm) D4→7F3 (621nm) Trong đó, dịch chuyển từ 5D4→7F5 (542nm) phát quang màu xanh có cường độ mạnh Dịch chuyển có ứng dụng quan trọng chiếu sáng hiển thị hình ảnh SVTH: LÊ THỊ LY LY Trang 41 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp Hình 2.8 Giản đồ mức lượng ion Tb3+ 2.3.2 Mẫu 2: 1ZnO.1,1Al2O3:0,01Ce3+ 2.3.2.1 Phổ PLE mẫu (λEm=382nm) 3+ ZnO.Al2O3:Ce Intensity (a.u) 4000000 3000000 2000000 1000000 200 220 240 260 280 300 320 340 360 Wavelength (nm) Hình 2.9 Phổ PLE mẫu vùng 200nm – 360nm (λEm=382nm) SVTH: LÊ THỊ LY LY Trang 42 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp 2.3.2.2 Phổ PL mẫu (λEx=320nm) 140000 ZnAl2O4:Ce Ex=320nm 3+ Intensity(a.u) 120000 100000 80000 60000 40000 20000 340 360 380 400 420 440 460 480 500 Wavelength(nm) Hình 2.10 Phổ PL mẫu với bước sóng kích thích (λEx=320nm) Nhận xét: Mẫu vật liệu 1ZnO.1,1Al2O3: 0,01Ce3+ kích thích bước sóng 320nm cho phổ phát quang bước sóng λ= 382nm ứng với dịch chuyển từ 5d→4f, phổ dạng đám kép 2.3.3 Mẫu 3: 1ZnO.1,1Al2O3: 0,01Mn2+ 2.3.3.1 Phổ PLE mẫu (λEm =510nm) ZnO.Al2O3: Mn A1/ E(G) A1(S) 2+ Intensity (a.u) 4.00E+007 T2(G) 2.00E+007 T2(D) E(D) 0.00E+000 300 350 400 450 Wavelength (nm) Hình 2.11 Phổ PLE mẫu vùng 300nm – 500nm ( λEm= 510nm ) SVTH: LÊ THỊ LY LY Trang 43 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp Nhận xét: Phổ kích thích mẫu vật liệu 1ZnO.1,1Al2O3: 0,01Mn2+ ứng với xạ phát quang 510nm) xuất đỉnh, với dịch chuyển kích thích: 6 A1→ 4T2(G) (455nm) A1→ 4A1/4E(G) (425nm) A1→ 4T2(D) (384nm) A1→ 4E(D) (360nm) Các dịch chuyển kích thích 6A1→ 4A1/4E(G) (425nm), có cường độ lớn.Chúng ta quan tâm đến dịch chuyển 6A1→ 4A1/4E(G) (425nm) 2.3.3.2 Phổ PL mẫu (λEx= 425nm) T1g(G) A1g(S) 2+ ZnAl2O4:Mn Intensity(a.u) 3000000 2000000 1000000 500 550 600 Wavelength(nm) Hình 2.12 Phổ PL mẫu kích thích bước sóng (λEx= 425nm) Nhận xét: Phổ phát quang vật liệu 1ZnO.1,1Al2O3: 0,01Mn2+ sử dụng bước sóng kích thích 425nm, cường cong phát quang dải phổ rộng có đỉnh phát quang λmax= 510nm tương ứng với dịch chuyển từ 4T1(G) → 6A1(S) cho ánh sang màu xanh SVTH: LÊ THỊ LY LY Trang 44 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp 2.3.4 Mẫu 4: 1ZnO.1,1Al2O3:0,01Mn2+.0,01Ce3+ A1g(S) T1g(G) ZnO.Al2O3: Mn 2+ Ce 3+ Intensity(a.u) 10000000 5000000 500 550 600 650 Wavelength(nm) Hình 2.13 Phổ PL mẫu kích thích bước sóng (λEx= 320nm ) Nhận xét: Phổ phát quang vật liệu 1ZnO.1,1Al2O3: 0,01Mn2+.0,01Ce3+ sử dụng bước sóng kích thích 320nm, cường cong phát quang dải phổ rộng có đỉnh phát quang λmax= 510nm tương ứng với dịch chuyển từ 4T1(G) → 6A1(S) cho ánh sang màu xanh T1g(G) A1g(S) 2+ ZnO.Al2O3: Mn Ce 10000000 Intensity(a.u) ZnO.Al2O3: Mn 3+ 2+ 5000000 500 550 600 650 Wavelength(nm) Hình 2.14 Phổ PL mẫu phổ PL mẫu kích thích bước sóng (λEx= 320nm ) SVTH: LÊ THỊ LY LY Trang 45 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp Nhận xét: Khi sử dụng bước sóng 320nm để kích thích cho mẫu mẫu cường độ phổ phát xạ mẫu đồng pha tạp Mn2+-Ce3+ (mẫu 4) cao nhiều so với cường độ phổ phát xạ mẫu pha tạp Mn2+ (mẫu 3) Điều chứng tỏ có truyền lượng từ Ce3+ sang Mn2+ Hay nói cách khác có mặt Ce3+ phát quang Mn2+ tăng lên 4 A1/ E(G) A1(S) 3+ PL ZnO.Al2O3:Ce PLE ZnO.Al2O3: Mn Intensity (a.u) 4.00E+007 2+ T2(G) 2.00E+007 T2(D) E(D) 0.00E+000 350 400 450 Wavelength (nm) Hình 2.15 Phổ PL mẫu phổ PLE mẫu Nhận xét: Có chồng phổ phát xạ Ce3+ lên phần phổ kích thích Mn2+ Chứng tỏ truyền lượng từ Ce3+ sang Mn2+ có sở SVTH: LÊ THỊ LY LY Trang 46 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn 2.3.5 Mẫu 5: 1CaO.1,1SiO2:0,01Tb3+.0,01Ce3+ Hình 2.16 Phổ PL mẫu kích thích bước sóng (λEx= 320nm) Nhận xét: Sử dụng bước sóng kích thích 320nm cho mẫu ta thu chuyển dời phát quang bước sóng 382nm, 485nm, 540nm, 583nm, 620nm Khi so sánh phổ phát quang hai mẫu 1(chỉ pha tạp Tb3+) mẫu (chỉ pha tạp Ce3+) ta rút nhận xét: - Chuyển dời ứng với bước sóng 382nm chuyển dời 5d→ 4f Ce3+ - Chuyển dời ứng với bước sóng 485nm chuyển dời 5D4→ 7F6 Tb3+ - Chuyển dời ứng với bước sóng 530nm chuyển dời 5D4→ 7F5 Tb3+ - Chuyển dời ứng với bước sóng 583nm chuyển dời 5D4→ 7F4 Tb3+ - Chuyển dời ứng với bước sóng 620nm chuyển dời 5D4→ 7F3 Tb3+ SVTH: LÊ THỊ LY LY Trang 47 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp CaO.SiO2: Tb 400000 CaO.SiO2: Tb 3+ 3+ Ce 3+ 350000 Intensity (a.u) 300000 250000 200000 150000 100000 50000 400 500 600 Wavelength (nm) Hình 2.17 Phổ PL mẫu phổ PL mẫu kích thích bước sóng (λEx= 320nm) Nhận xét: Khi sử dụng bước sóng kích thích 320nm cho mẫu mẫu cường độ phổ phát xạ mẫu cao so với cường độ phổ phát xạ mẫu Điều chứng tỏ có truyền lượng từ Ce3+ sang Tb3+ Hay nói cách khác có mặt Ce3+ phát quang Tb3+ tăng lên 3+ PL Ce 3+ PLE Tb 30000000 Intensity (a.u) 25000000 20000000 15000000 10000000 5000000 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 Wavelength (nm) Hình 2.18 Phổ PL Ce3+ mẫu phổ PLE Tb3+ mẫu SVTH: LÊ THỊ LY LY Trang 48 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn Nhận xét: Phổ phát xạ Ce3+ chồng lên phổ kích thích Tb3+ (hình 2.18) Chứng tỏ truyền lượng từ Ce3+ sang Mn2+ có sở 2.3.5 Mẫu 6: 1CaO 1,1Al2O3: 0,01Tb3+.0,01Ce3+ Hình 2.19 Phổ PL mẫu kích thích bước sóng (λEx= 320nm) Nhận xét: Sử dụng bước sóng kích thích 320nm cho mẫu ta thu chuyển dời phát quang bước sóng 382nm, 486nm, 542nm, 584nm, 621nm - Chuyển dời ứng với bước sóng 382nm chuyển dời 5d→ 4f Ce3+ - Chuyển dời ứng với bước sóng 486nm chuyển dời 5D4→ 7F6 Tb3+ - Chuyển dời ứng với bước sóng 542nm chuyển dời 5D4→ 7F5 Tb3+ - Chuyển dời ứng với bước sóng 584nm chuyển dời 5D4→ 7F4 Tb3+ - Chuyển dời ứng với bước sóng 621nm chuyển dời 5D4→ 7F3 Tb3+ SVTH: LÊ THỊ LY LY Trang 49 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp CaO.Al2O3: Tb Intensity (a.u) 400000 CaO.Al2O3: Tb 3+ 3+ Ce 3+ 200000 400 500 600 Wavelength (nm) Hình 2.20 Phổ PL mẫu CaO.Al2O3:Tb3+ phổ PL mẫu kích thích bước sóng (λEx= 320nm) Nhận xét: Khi sử dụng bước sóng kích thích 320nm cho mẫu mẫu cường độ phổ phát xạ mẫu cao so với cường độ phổ phát xạ mẫu Điều chứng tỏ có truyền lượng từ Ce3+ sang Tb3+ Hay nói cách khác có mặt Ce3+ phát quang Tb3+ tăng lên 2.4 Tọa độ màu Hình 2.21.Tọa độ màu mẫu pha tạp Tb3+ SVTH: LÊ THỊ LY LY Trang 50 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn Hình 2.22.Tọa độ màu mẫu đồng pha tạp Tb3+ Ce3+ Hình 2.23.Tọa độ màu mẫu pha tạp Mn2+ Hình 2.24.Tọa độ màu mẫu đồng pha tạp Mn2+ Ce3+ SVTH: LÊ THỊ LY LY Trang 51 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn Nhận xét: - Mẫu (kích thích 376nm) có tọa độ màu (R,G,B) (48, 255, 72) ứng với màu xanh - Mẫu sau đồng pha tạp Tb3+ Ce3+ (kích thích 320nm) có tọa độ màu (R, G, B) (41, 255, 74) ứng với màu xanh - Mẫu (kích thích 425nm) có tọa độ màu (R, G, B) (0, 255, 53) ứng với màu vàng xanh - Mẫu sau đồng pha tạp Mn2+ Ce3+ (kích thích 320nm) có tọa độ màu (R, G, B) (0, 255, 48) ứng với màu vàng xanh SVTH: LÊ THỊ LY LY Trang 52 GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Từ kết quả, tác giả rút số nhận xét sau : - Nội dung khóa luận giúp có nhìn tổng qt tượng phát quang - Chế tạo thành công mẫu vật liệu phương pháp pha rắn - Từ khảo sát phổ kích thích phổ phát quang mẫu vật liệu cho biết có truyền lượng từ Ce3+ sang Tb3+ truyền lượng từ Ce3+ sang Mn2+ đặt biệt truyền lượng từ Ce3+ sang Tb3+, truyền lượng không xảy vật liệu Silicate mà xảy vật liệu Aluminate - Phổ phát quang Ce3+ nằm vùng bước sóng 370nm-390nm trùng với phổ kích thích Tb3+ Mn2+ - Từ kết tọa độ màu ta thấy ion Mn2+ thay cho ion Tb3+ việc chế tạo chất phát quang màu xanh Ý kiến đề xuất : Do khó khăn trang thiết bị phịng thí nghiệm thời gian nghiên cứu đề tài nên tác giả chưa có điều kiện sâu vào việc nghiên cứu so sánh truyền lượng từ Ce3+ sang Tb3+ truyền lượng từ Ce3+ sang Mn2+, từ ứng dụng để thay Mn2+ cho Tb3+ số vật liệu phát quang thích hợp SVTH: LÊ THỊ LY LY Trang 53 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt : [1] Lê Văn Thanh Sơn (2009), Thí nghiệm quang phổ Đại học Sư Phạm Đà Nẵng [2] Lê Văn Thanh Sơn (2013), Vật lý phát quang Đại học Sư Phạm Đà Nẵng [3] Phạm Thu Nga (1997), Vật liệu huỳnh quang Viện khoa học vật liệu [4] Vũ Xuân Quang (2001), Quang phổ tâm điện tử vật rắn, Viện khoa học vật liệu, Viện Khoa học công nghệ Việt Nam Tiếng anh: [5] McKeever S W.S (1985), Thermoluminescence of solids, Cambrige University Press [6] G Blasses, B.C Grabmair, Luminescence materials, Stringer_Verlag, Berlin Heidelberg, 1994 [7] Michael D Lumb, Luminescence Spectrorcopy, Academic Press INC.(Londen), 1978 [8] Judd B R (1962), Optical absorption intensities of Rare-Earth ion, Phys Rev Vol 127, No 3, pp 750-761 [9] Shi Ye, et al Energy transfer among Ce3+, Eu2+and Mn2+ in CaSiO3, Journal of The Electrochemical Society, 155 (6) (2008) J143-J147 [10] S Methfessel Ruhr University Bochum (1984), Structure and Magnetism in Metal glasses SVTH: LÊ THỊ LY LY Trang 54 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Đà Nẵng, ngày 12 tháng 05 năm 2016 Xác nhận GV phản biện Nguyễn Bá Vũ Chính SVTH: LÊ THỊ LY LY Trang 55 ... tạo mẫu vật liệu tinh thể đồng pha tạp Ce3+, Tb3+ Mn2+ theo công thức CaO.Al2O3: 0.0 2Mn2+, 0.01( Tb3+ ,Ce3+) - Khảo sát tính chất quang học mẫu tinh thể chế tạo - Phân tích tính chất quang, tìm... kích thích phát xạ tâm kích hoạt khác để tạo chất phát quang với yêu cầu đặc biệt màu sắc Chính lý mà chọn đề tài: ? ?Khảo sát phát quang vật liệu đồng pha tạp Tb3+, Ce3+ Mn2+ tinh thể? ?? Mục tiêu,... Ce3+, Tb3+, ion kim loại chuyển tiếp: Mn2+ tinh thể - Các mẫu tinh thể có pha tạp Mn2+, Tb3+, Ce3+ chế tạo - Quá trình truyền lượng ion 2.2.2 Phạm vi nghiên cứu Chế tạo vật liệu huỳnh quang đồng