Điều kiện hình thành eu2+ và eu3+ trong các chất nền khác nhau

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KHOA VẬT LÝ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: ĐIỀU KIỆN HÌNH THÀNH Eu2+ VÀ Eu3+ TRONG CÁC CHẤT NỀN KHÁC NHAU Sinh viên thực : Phạm Thị Minh Trang Lớp : 12CVL Khóa : 2012 - 2016 GVHD : ThS Lê Văn Thanh Sơn Đà Nẵng – Năm 2016 Khóa luận tốt nghiệp GVHD:ThS Lê Văn Thanh Sơn Lời cảm ơn Lời em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô giáo khoa Vật Lý – Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng tận tình dạy dỗ truyền đạt kiến thức quý báu suốt thời gian em học tập rèn luyện trường Em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến thầy Lê Văn Thanh Sơn – cảm ơn thầy tận tình quan tâm, giúp đỡ, giải đáp thắc mắc tạo điều kiện thuận lợi cho em Nhờ đó, em hồn thành tốt khóa luận tốt nghiệp Tiếp đến, xin gửi lời cảm ơn đến bạn em sinh viên nhóm nghiên cứu nhiệt tình tham gia nghiên cứu hỗ trợ tơi suốt thời gian làm khóa luận Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình bạn bè giúp đỡ tơi suốt thời gian học tập trường Em xin chân thành cảm ơn! Đà nẵng, tháng năm 2016 Sinh viên thực Phạm Thị Minh Trang SVTH: Phạm Thị Minh Trang Trang i Khóa luận tốt nghiệp GVHD:ThS Lê Văn Thanh Sơn MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1.Lý chọn đề tài 2.Mục đích đề tài 3.Đối tƣợng nghiên cứu 4.Nhiệm vụ nghiên cứu 5.Phƣơng pháp nghiên cứu 6.Cấu trúc nội dung đề tài NỘI DUNG CHƢƠNG I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Tổng quan tƣợng phát quang 1.1.1.Hiện tượng phát quang 1.1.2.Phân loại dạng phát quang 1.1.2.1.Phân loại theo tính chất động học q trình xảy chất phát quang 1.1.2.2.Phân loại theo thời gian phát quang kéo dài 1.1.2.3.Phân loại theo phương pháp kích thích 1.1.3.Sự phát quang phosphor tinh thể 1.1.3.1.Hiện tượng phát quang phosphor tinh thể 1.1.3.2.Cấu trúc phosphor tinh thể 1.1.3.3.Phổ hấp thụ phosphor tinh thể 1.1.3.4.Phổ xạ phosphor tinh thể 1.1.3.5.Bản chất phát quang phosphor tinh thể 1.2 Lân quang dài 11 1.2.1.Hiện tượng lân quang dài 11 1.2.2.Các bẫy điện tử bẫy lỗ trống 12 1.2.2.1.Tâm bắt khuyết tật khuyết tật liên quan đến tâm bắt 12 1.2.2.2.Các tâm bắt đồng pha tạp 12 1.2.2.3.Cơ chế bẫy khử bẫy 12 1.2.3.Động học trình bẫy 12 1.2.4.Cơ chế khử bẫy 13 1.3 Lý thuyết kim loại chuyển tiếp ion đất 14 1.3.1.Sơ lược kim loại chuyển tiếp 14 1.3.1.1.Lý thuyết mangan (Mn) 15 SVTH: Phạm Thị Minh Trang Trang ii Khóa luận tốt nghiệp GVHD:ThS Lê Văn Thanh Sơn 1.3.1.2.Lý thuyết ion Mn2+ 15 1.3.2.Sơ lược ion đất 16 1.3.2.1.Lý thuyết nguyên tố đất Europi (Eu) 17 1.3.2.2.Lý thuyết ion Eu3+ 17 1.3.2.3.Lý thuyết ion Eu2+ 19 CHƢƠNG II: CHẾ TẠO MẪU VÀ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 20 2.1 Các bƣớc chế tạo mẫu 20 2.2 Các mẫu chế tạo 22 2.2.1.Các nhóm vật liệu aluminate 22 2.2.2.Các nhóm vật liệu silicate 22 2.3 Các phƣơng pháp đo 23 2.3.1.Phổ huỳnh quang 23 2.3.2.Phổ huỳnh quang kích thích 23 CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 24 3.1 Kết đo phổ huỳnh quang aluminate 24 3.1.1.Kết đo phổ huỳnh quang 24 3.1.1.1.Mẫu 1SrO.1,1Al2O3.1%Eu2O3 24 3.1.1.2.Mẫu 1BaO.1,1Al2O3.1%Eu2O3 25 3.1.2.Kết đo phổ huỳnh quang kích thích 26 3.1.2.1.Mẫu 1SrO.1,1Al2O3.1%Eu2O3 26 3.1.2.2.Mẫu 1BaO.1,1Al2O3.1%Eu2O3 27 3.2 Kết đo phổ huỳnh quang silicate 28 3.2.1.Mẫu 1CaO.1,1SiO2.1%Eu2O3 28 3.2.2.Mẫu 1SrO.1,1SiO2.1%Eu2O3 29 3.2.3.Mẫu 1CaO.1,1SiO2.2%MnCO3 0.5%Eu2O3 30 3.3 Thảo luận kết 31 KẾT LUẬN 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO 33 SVTH: Phạm Thị Minh Trang Trang iii Khóa luận tốt nghiệp GVHD:ThS Lê Văn Thanh Sơn DANH MỤC HÌNH CHƢƠNG I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT Hình 1.1: Cơ chế phát quang cưỡng Hình 1.2: Phổ xạ phosphor tinh thể Hình 1.3: Vị trí ngun tố kim loại chuyển tiếp hệ thống tuần hoàn 14 Hình 1.4: Quặng Mangan 15 Hình 1.5: Giản đồ Tanabe – Sugano cho cấu hình d5 16 CHƢƠNG II: CHẾ TẠO MẪU VÀ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 20 Hình 2.1: Cân điện tử + Hình 2.2: Cối sứ 20 Hình 2.3: Tủ sấy + Hình 2.4: Lị nung điện 21 Hình 2.5: Hệ đo QE 65000 21 CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 24 Hình 3.1: Phổ huỳnh quang SrAl2O4:1%Eu2O3 24 Hình 3.3: Phổ huỳnh quang kích thích SrAl2O3:1%Eu2O3 26 Hình 3.4: Phổ huỳnh quang kích thích BaAl2O4 :1%Eu2O3 27 Hình 3.5: Phổ huỳnh quang CaSiO3 :1%Eu2O3 28 Hình 3.6: Phổ huỳnh quang SrSiO3 :1%Eu2O3 29 Hình 3.8 : Phổ huỳnh quang CaSiO3 :2%MnCO3 :0.5% 30 SVTH: Phạm Thị Minh Trang Trang iv Khóa luận tốt nghiệp GVHD:ThS Lê Văn Thanh Sơn DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Nhóm vật liệu aluminate pha tap Eu2O3 25 Bảng 1.2 Nhóm vật liệu silicste pha tạp Eu2O3 MnCO3 25 SVTH: Phạm Thị Minh Trang Trang v Khóa luận tốt nghiệp GVHD:ThS Lê Văn Thanh Sơn MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Chất phát quang phát chế tạo cách hàng trăm năm, nhiên năm gần đây, ngành vật lý phát quang có bước phát triển nhanh chóng thu hút ý nhiều nhà khoa học toàn giới Hiện xuất nhiều sản phẩm hữu ích từ vật liệu phát quang đồng hồ nhìn đêm, đồ trang trí, công tắc đèn điện, mực phát sáng, laser đặc biệt việc chế tạo LED (Light emitting diode), phát kiến giúp nhà khoa học chế tạo hình tivi, hình plasma đáp ứng nhu cầu tinh thần ngày cao người Với thành công đạt nghiên cứu vật liệu phát quang, nhiều nhà nghiên cứu hướng đến số loại vật liệu lân quang dài để thay phần vật liệu sáng sử dụng điện để giảm tải công suất sử dụng điện Vật liệu lân quang dài có độ chói cao tinh thể pha tạp ion đất (Eu2+, RE3+) quan tâm nghiên cứu Loại vật liệu phát xạ vùng nhìn thấy có nhiều ưu điểm vượt trội, độ chói cao, thời gian lân quang dài hẳn vật liệu truyền thống, không gây độc hại cho người môi trường Từ nghiên cứu trước điều kiện có phịng thí nghiệm trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng, tiến hành chế tạo vật liệu nghiên cứu, phân tích phổ ghi nhận vật liệu để tìm vật liệu thích hợp lượng kích thích (hấp thụ) tối ưu để hình thành Eu2+ Eu3+ phục vụ cho việc chế tạo LED trắng vật liệu lân quang dài Chính lý mà tơi chọn đề tài: “Điều kiện hình thành Eu2+ Eu3+ chất khác nhau” Mục đích đề tài Chế tạo vật liệu aluminate, silicate có pha tạp ion Eu3+, Eu2+ Mn2+ Khảo sát bước sóng phát xạ ion Eu3+ Eu2+ vật liệu aluminate, silicate thông qua phổ huỳnh quang kích thích Phân tích phổ ghi nhận vật liệu để tìm vật liệu thích hợp hình thành Eu3+ Eu2+ phục vụ cho việc chế tạo LED trắng lân quang dài SVTH: Phạm Thị Minh Trang Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD:ThS Lê Văn Thanh Sơn Đối tƣợng nghiên cứu Lý thuyết phát quang, lý thuyết tượng hấp thụ Các mẫu vật liệu silicate aluminate pha tạp ion Eu3+ Eu2+ Nhiệm vụ nghiên cứu Tổng hợp kiến thức lý thuyết phát quang Xác định phương pháp quy trình chế tạo vật liệu Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động, hướng dẫn sử dụng thiết bị phục vụ cho trình chế tạo mẫu máy đo quang phổ Tìm hiểu khả ứng dụng vật liệu Xử lý số liệu thực nghiệm rút kết luận Phƣơng pháp nghiên cứu Chế tạo mẫu vật liệu phương pháp pha rắn Sử dụng phần mềm Origin để xử lý số liệu Cấu trúc nội dung đề tài - Phần mở đầu: Gồm trang giới thiệu chung khóa luận - Phần nội dung: Gồm chương Chương I: Tổng quan lý thuyết Chương II: Chế tạo mẫu nghiên cứu thực nghiệm Chương III: Kết thảo luận - Phần kết luận SVTH: Phạm Thị Minh Trang Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD:ThS Lê Văn Thanh Sơn NỘI DUNG CHƢƠNG I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Tổng quan tƣợng phát quang 1.1.1 Hiện tƣợng phát quang Sự phát quang dạng phát ánh sáng phổ biến tự nhiên Phát quang tên gọi chung tượng phát ánh sáng chất sau hấp thụ lượng bên ngồi Khi kích thích xạ số vật liệu số lượng hấp thụ tái phát xạ dạng photon có bước sóng dài Bước sóng ánh sáng phát quang đặc trưng cho vật liệu phát quang, hồn tồn khơng phụ thuộc vào xạ chiếu lên Đa số nghiên cứu tượng phát quang quan tâm đến xạ vùng khả kiến, bên cạnh có số tượng xạ có bước sóng thuộc vùng hồng ngoại tử ngoại Có nhiều nguồn xạ kích thích khác nhau, quang phát quang phát quang tác dụng photon ánh sáng, điện phát quang phát quang tác dụng lượng điện, phát quang tia âm cực dùng tia âm cực chùm electron có lượng đủ lớn để gây phát quang, phát sáng kéo dài 10-8 giây sau ngừng kích thích gọi phát huỳnh quang Như vậy, phát huỳnh quang dừng lại hẳn sau lấy nguồn kích thích Nếu sau lấy nguồn kích thích mà phát sáng kéo dài tiếp tục (hàng giây, hàng phút, hàng giờ) gọi tượng phát lân quang [1] Một định nghĩa khác tượng phát quang mà theo Vavilôp là: “Hiện tượng phát quang xạ dư xạ nhiệt trường hợp xạ cịn dư kéo dài khoảng thời gian 10-10 (s) lớn hơn” 1.1.2 Phân loại dạng phát quang 1.1.2.1 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 lượng đến xạ xảy tâm định SVTH: Phạm Thị Minh Trang Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD:ThS Lê Văn Thanh Sơn - Phát quang tái hợp: loại phát quang q trình chuyển hóa lượng kích thích sang xạ quang học có tham gia toàn chất phát quang Trong hai loại phát quang q trình có xảy vị trí hay nhiều vị trí trung gian, giai đoạn cuối khâu chuyển từ trạng thái kích thích trạng thái để phát xạ Tính chất chuyển có khác nhau, dựa vào tính chất để phân loại hẹp Có thể chia làm loại sau: - Phát quang tự phát: xảy phân tử trạng thái kích thích chuyển trạng thái tác dụng trường nội phân tử Đặc điểm phát quang tự phát khơng phụ thuộc vào tác dụng yếu tố bên - Phát quang cưỡng bức: phát quang xảy tác dụng yếu tố bên ngồi Nó bao gồm hai giai đoạn Giai đoạn chuyển điện tử từ mức siêu bền III lên mức II tác dụng bên Giai đoạn chuyển điện tử từ mức II mức I II (1) III (2) I Hình 1.1: Cơ chế phát quang cƣỡng 1.1.2.2 Phân loại theo thời gian phát quang kéo dài - Huỳnh quang (Fluorescence): phát quang mà đó, phân tử chất dịch quang hấp thụ lượng kích thích, chuyển hóa lượng kích thích thành lượng electron số trạng thái lượng tử có mức lượng cao khơng bền phân tử Để sau electron rơi trạng thái cũ gần tức thì, khiến photon giải phóng Như vậy, chất dịch quang SVTH: Phạm Thị Minh Trang Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD:ThS Lê Văn Thanh Sơn hiếm, làm cho hàm sóng ion bị nhiễu loạn gây tương tác mức - Tách mức tương tác spin: ion đất có lớp 4f chưa lấp đầy, dẫn tới hình thành cấu hình điện tử khác với mức lượng khác tương tác spin – spin tương tác spin – quỹ đạo 1.3.2.3 Lý thuyết ion Eu2+ Cấu hình điện tử : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f6 5s2 5p6 5d1 Europi hóa trị +2 tác nhân khử nhẹ Trong điều kiện yếm khí dạng hóa trị đủ ổn định, có xu hướng hợp vào khoáng vật canxi kim loại kiềm thổ khác SVTH: Phạm Thị Minh Trang Trang 19 Khóa luận tốt nghiệp GVHD:ThS Lê Văn Thanh Sơn CHƢƠNG II: CHẾ TẠO MẪU VÀ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 2.1 Các bƣớc chế tạo mẫu Các mẫu vật liệu chế tạo phương pháp phản ứng pha rắn phịng thí nghiệm trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng Các bước trình chế tạo mẫu vật liệu: Bƣớc 1: Chuẩn bị khuôn Khuôn chén sứ rửa sấy khô tủ sấy nhiệt độ khoảng 500C Bƣớc 2: Cân nghiền hóa chất Cân hóa chất theo tỉ lệ tính thực cân điện tử có độ xác 0,001 gam Tổng khối lượng hóa chất mẫu vật liệu 1,5 gam Các mẫu vật liệu liệu aluminate silicate pha thêm vào chất chảy H3BO3(5%) tinh bột (20%) riêng mẫu vật liệu CaSiO3 :2%MnCO3 :0.5% Eu2O3 pha với chất chảy H3BO3(5%) tinh bột (30%) Hóa chất sau cân xong nghiền mịn trộn cối sứ Hình 2.1: Cân điện tử Bƣớc 3: Sấy hóa chất Hình 2.2: Cối sứ Hóa chất sau trộn cho vào cốc nung sấy khô tủ sấy nhiệt độ khoảng 500C Bƣớc 4: Nung mẫu - Nhóm vật liệu aluminate SVTH: Phạm Thị Minh Trang Trang 20 Khóa luận tốt nghiệp GVHD:ThS Lê Văn Thanh Sơn Hóa chất sau sấy khơ cho vào lị điện nung nhiệt độ 13000C giờ, để nguội tự nhiên vài - Nhóm vật liệu silicate Hóa chất sau sấy khơ cho vào lò điện nung nhiệt độ 10500C sau đưa lên 12000C để nguội tự nhiên vài Hình 2.3: Tủ sấy Hình 2.4: Lị nung điện Hình 2.5: Hệ đo QE 65000 SVTH: Phạm Thị Minh Trang Trang 21 Khóa luận tốt nghiệp GVHD:ThS Lê Văn Thanh Sơn Bƣớc 5: Ghiền mẫu vật liệu Các mẫu sau làm nguội ghiền nhỏ để tiến hành đo phổ 2.2 Các mẫu chế tạo 2.2.1 Các nhóm vật liệu aluminate Bảng 1.1 Nhóm vật liệu aluminate pha tạp Eu Chất % nồng độ Tinh bột Điều kiện nung Eu 1SrO.1,1Al2O3 1% 20% 1BaO.1,1 Al2O3 1% 20% 13000C(2 giờ) 13000C(2 giờ) 2.2.2 Các nhóm vật liệu silicate Bảng 1.2 Nhóm vật liệu silicate pha tap Eu Mn Chất % nồng độ % nồng độ Eu Mn Tinh bột Điều kiện nung 10500C(2 giờ) 1CaO.1,1SiO2 1% 0% 20% 12000C(2 giờ) 10500C(2 giờ) 1SrO.1,1SiO2 1% 0% 20% 12000C(2 giờ) 10500C(2 giờ) 1CaO.1,1SiO2 0,5% 2% 30% 12000C(2 giờ) SVTH: Phạm Thị Minh Trang Trang 22 Khóa luận tốt nghiệp GVHD:ThS Lê Văn Thanh Sơn 2.3 Các phƣơng pháp đo 2.3.1 Phổ huỳnh quang Phổ huỳnh quang tiến hành đo hệ đo huỳnh quang QE 65000 trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng hệ đo FL3 – 22 trường Đại học Duy Tân Đà Nẵng 2.3.2 Phổ huỳnh quang kích thích Phổ huỳnh quang tiến hành đo hệ đo FL3 – 22 trường Đại học Duy Tân Đà Nẵng SVTH: Phạm Thị Minh Trang Trang 23 Khóa luận tốt nghiệp GVHD:ThS Lê Văn Thanh Sơn CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết đo phổ huỳnh quang aluminate 3.1.1 Kết đo phổ huỳnh quang Phổ huỳnh quang ion Eu3+ Eu2+ aluminate ghi lại hình vẽ 3.1 3.2 3.1.1.1 Mẫu 1SrO.1,1Al2O3.1%Eu2O3 4f 5d -4f 350000 300000 Intensity(a.u) 250000 200000 150000 100000 D0- F1 50000 D0- F2 -50000 350 400 450 500 550 600 650 700 Wavelength(nm) Hình 3.1: Phổ huỳnh quang SrAl2O4:1%Eu2O3 Nhận xét: Phổ phát quang vật liệu 1SrO.1,1Al2O3.1%Eu2O3 với bước sóng kích thích 370nm phát quang đám phổ rộng Eu2+ nhiều dải phổ hẹp Eu3+  Bước sóng cỡ 488nm ứng với dịch chuyển từ 4f 65d1 – 4f Eu2+  Bước sóng cỡ 590nm ứng với dịch chuyển từ 5D0 - 7F1 Eu3+  Bước sóng cỡ 613nm ứng với dịch chuyển từ 5D0 - 7F2 Eu3+ SVTH: Phạm Thị Minh Trang Trang 24 Khóa luận tốt nghiệp GVHD:ThS Lê Văn Thanh Sơn 3.1.1.2 Mẫu 1BaO.1,1Al2O3.1%Eu2O3 4f 5d -4f 700000 600000 Intensity(a.u) 500000 400000 300000 200000 D0- F2 100000 -100000 350 400 450 500 550 600 650 700 Wavelength(nm) Hình 3.2: Phổ huỳnh quang BaAl2O4 :1%Eu2O3 Nhận xét : Phổ phát quang vật liệu 1BaO.1,1Al2O3.1%Eu2O3 với bước sóng kích thích 370nm phát quang đám phổ rộng Eu2+ đỉnh Eu3+ có cường độ yếu  Bước sóng cỡ 490nm ứng với dịch chuyển từ 4f 65d1 - 4f Eu2+  Bước sóng cỡ 613nm ứng với dịch chuyển từ 5D0 - 7F2 Eu3+ SVTH: Phạm Thị Minh Trang Trang 25 Khóa luận tốt nghiệp GVHD:ThS Lê Văn Thanh Sơn 3.1.2 Kết đo phổ huỳnh quang kích thích Phổ kích thích ion Eu3+, Eu2+ ion Dy3+trong aluminate ghi lại hình vẽ từ 3.3 3.4 3.1.2.1 Mẫu 1SrO.1,1Al2O3.1%Eu2O3 4f -4f 5d 12000000 10000000 Intensity(a.u) 8000000 6000000 4000000 2000000 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 Wavelength(nm) Hình 3.3: Phổ huỳnh quang kích thích SrAl2O3:1%Eu2O3 Nhận xét : Phổ huỳnh quang kích thích vật liệu 1SrO.1,1Al2O3.1%Eu2O3 đám phổ rộng có đỉnh bước sóng 350nm ứng với dịch chuyển 4f 7- 4f 65d1 Eu2+ SVTH: Phạm Thị Minh Trang Trang 26 Khóa luận tốt nghiệp GVHD:ThS Lê Văn Thanh Sơn 3.1.2.2 Mẫu 1BaO.1,1Al2O3.1%Eu2O3 4f -4f 5d 7000000 6000000 Intensity(a.u) 5000000 4000000 3000000 2000000 1000000 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 Wavelength(nm) Hình 3.4: Phổ huỳnh quang kích thích BaAl2O4 :1%Eu2O3 Nhận xét : Phổ huỳnh quang kích thích vật liệu 1BaO.1,1Al2O3.1%Eu2O3 đám phổ rộng có đỉnh bước sóng 360nm ứng với chuyển dời 4f 7- 4f 65d1 Eu2+ SVTH: Phạm Thị Minh Trang Trang 27 Khóa luận tốt nghiệp GVHD:ThS Lê Văn Thanh Sơn 3.2 Kết đo phổ huỳnh quang silicate 3.2.1 Mẫu 1CaO.1,1SiO2.1%Eu2O3 D0- F2 Intensity(a.u) 8000 6000 D0- F1 D0- F0 4000 D0- F3 D0- F4 2000 540 630 720 Wavelength(nm) Hình 3.5: Phổ huỳnh quang CaSiO3 :1%Eu2O3 Nhận xét : Phổ phát quang vật liệu 1CaO.SiO2.1%Eu2O3 với bước sóng kích thích 370nm phát quang dải vạch hẹp Eu3+ khơng có xuất Eu2+  Bước sóng cỡ 577nm ứng với chuyển dời từ 5D0 - 7F0  Bước sóng cỡ 590nm ứng với chuyển dời từ 5D0 - 7F1  Bước sóng cỡ 608nm ứng với chuyển dời từ 5D0 - 7F2  Bước sóng cỡ 651nm ứng với chuyển dời từ 5D0 - 7F3  Bước sóng cỡ 703nm ứng với chuyển dời từ 5D0 - 7F4 Trong phát quang cực đại ứng với bước sóng 608nm SVTH: Phạm Thị Minh Trang Trang 28 Khóa luận tốt nghiệp GVHD:ThS Lê Văn Thanh Sơn 3.2.2 Mẫu 1SrO.1,1SiO2.1%Eu2O3 4000 D0- F2 12000 7 D0- F0 D0- F1 Intensity(a.u) Intensity(a.u) 3500 3000 8000 4f 5d -4f 600 650 700 Wavelength(nm) 4000 500 600 700 Wavelength(nm) Hình 3.6: Phổ huỳnh quang SrSiO3 :1%Eu2O3 Nhận xét : Phổ phát quang vật liệu 1SrO.SiO2.1%Eu2O3 với bước sóng kích thích 370nm phát quang nhiều dải vạch hẹp Eu3+ hai đỉnh phổ Eu2+  Bước sóng vùng 460nm ứng với chuyển dời từ 4f 65d1 - 4f Eu2+  Bước sóng cỡ 578nm ứng với chuyển dời từ 5D0 - 7F0 Eu3+  Bước sóng cỡ 590nm ứng với chuyển dời từ 5D0 - 7F1 Eu3+  Bước sóng cỡ 608nm ứng với chuyển dời từ 5D0 - 7F2 Eu3+ SVTH: Phạm Thị Minh Trang Trang 29 Khóa luận tốt nghiệp GVHD:ThS Lê Văn Thanh Sơn 3.2.3 Mẫu 1CaO.1,1SiO2.2%MnCO3 0.5%Eu2O3 80000 D0- F2 70000 60000 Intensity(a.u) 50000 D0- F1 40000 4f 5d -4f 30000 D0- F0 D0- F3 20000 10000 -10000 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 Wavelength(nm) Hình 3.8 : Phổ huỳnh quang CaSiO3 :2%MnCO3 :0.5% Eu2O3 Nhận xét : Phổ phát quang vật liệu 1CaO.SiO2.2%MnCO3.0.5%Eu2O3 với bước sóng kích thích 370nm phát quang vạch phổ ion Eu2+ nhiều dải phổ hẹp ion Eu3+  Bước sóng cỡ 428nm ứng với chuyển dời từ 4f 65d- 4f Eu2+  Bước sóng cỡ 578nm ứng với chuyển dời từ 5D0 - 7F0 Eu3+  Bước sóng cỡ 590nm ứng với chuyển dời từ 5D0 - 7F1 Eu3+  Bước sóng cỡ 610nm ứng với chuyển dời từ 5D0 - 7F2 Eu3+  Bước sóng cỡ 651nm ứng với chuyển dời từ 5D0 - 7F3 Eu3+ SVTH: Phạm Thị Minh Trang Trang 30 Khóa luận tốt nghiệp GVHD:ThS Lê Văn Thanh Sơn 3.3 Thảo luận kết Với kết thu sau khảo sát phổ phát quang mẫu vật liệu silicate aluminate trên, tác giả đưa số nhận xét sau : - Phổ phát quang ion Eu2+ chất khác đám phổ rộng ion Eu3+ dãy vạch hẹp - Phát quang ion Eu3+ phát quang tương ứng với chuyển dời từ mức D0 tới mức 7FJ (J = 0,1,2,3,4,5,6) Trong vạch phát quang cao ứng bước sóng có cường độ cực đại khoảng 610nm ứng với dịch chuyển 5D0 - 7F2 - Phát quang ion Eu2+ phát quang tương ứng với chuyển dời từ 4f 65d1 xuống mức 4f Sự dịch chuyển bước sóng có cường độ cực đại khoảng 490nm - Phổ huỳnh quang MAl2O4 :1%Eu2O3 ( M : Sr, Ba) có phát quang ion Eu2+ ion Eu3+ cường độ Eu2+ lớn Eu3+ yếu - Phổ huỳnh quang CaSiO3 :1%Eu2O3 với bước sóng kích thích 370nm phát quang đầy đủ chuyển dời Eu3+ không xuất đỉnh phổ Eu2+ - Phổ huỳnh quang vật liệu CaSiO3 :2%MnCO3 :0.5% Eu2O3 tăng tinh bột (30%) với bước sóng kích thích 370nm vừa cho phát quang ion Eu2+ ion Eu3+ đỉnh phổ ion Eu2+ yếu Vậy thấy mẫu silicate tăng thêm tinh bột (30%) cho phổ phát quang vừa có chuyển dời ion Eu3+ ion Eu2+ SVTH: Phạm Thị Minh Trang Trang 31 Khóa luận tốt nghiệp GVHD:ThS Lê Văn Thanh Sơn KẾT LUẬN Từ kết ta đến số kết luận: Nội dung khóa luận giúp có nhìn tổng quan tượng phát quang, ứng dụng vật lý phát quang vào đời sống, kĩ thuật Chế tạo thành công vật liệu aluminate gồm SrAl2O4, BaAl2O4 pha tap Eu2O3, vật liệu silicate gồm CaSiO3, SrSiO3 pha tạp Eu2O3 mẫu vật liệu CaSiO3 pha tạp Eu2O3, MnCO3 Có nhiều cách khử Eu3+ Eu2+ người ta dẫn vào hỗn hợp khí H2(5%) N2(95%) trình nung mẫu với điều kiện thực tế phịng thí nghiệm cách khơng thể áp dụng nên, sử dụng cacbon để khử Eu3+ thu số kết sau : - Mẫu vật liệu MAl2O4 :1%Eu2O3 (M : Sr, Ba) với 20% tinh bột cho phát quang chủ yếu ion Eu2+ - Mẫu vật liệu MSiO3 :1% Eu2O3 (M : Ca, Sr) với 20% tinh bột cho phát quang chủ yếu ion Eu3+ - Mẫu vật liệu CaSiO3 :2%MnCO3 :0.5% Eu2O3 với 30% tinh bột vừa cho phát quang ion Eu3+ ion Eu2+ với cường độ tương đối lớn Vậy mẫu vật liệu cần nghiên cứu nhiều với nồng độ tinh bột thay đổi chọn chất phù hợp để khử Eu3+ Eu2+ SVTH: Phạm Thị Minh Trang Trang 32 Khóa luận tốt nghiệp GVHD:ThS Lê Văn Thanh Sơn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phan Văn Tường (2007), Vật liệu vô cơ, Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội [2] Vũ Xuân Quang (2012), Quang phổ tâm điện tử vật rắn, Trung tâm Khoa học tự nhiên công nghệ Quốc gia [3] Phan Văn Thích , Hiện tượng huỳnh quang kỹ thuật phân tích huỳnh quang, Đại học tổng hợp Hà Nội [4] Phạm Thu Nga (1997), Vật liệu huỳnh quang ( dựa vào sách Grabmaier B.C (1994)) [5] Nguyễn Thị Xn Tín (2013), Hồn thiện quy trình chế tạo vật liệu phát quang màu đỏ cam, ứng dụng cơng nghệ sản xuất LED trắng (Khóa luận tốt nghiệp) [6] Shi Ye, Xiao – Ming Wang, and Xi – Ping Jing, Energy Transfer among Ce3+, Eu2+, and Mn2+ in CaSiO3, Journal of The Electrochemical Society (2008) SVTH: Phạm Thị Minh Trang Trang 33 ... (hấp thụ) tối ưu để hình thành Eu2+ Eu3+ phục vụ cho việc chế tạo LED trắng vật liệu lân quang dài Chính lý mà tơi chọn đề tài: ? ?Điều kiện hình thành Eu2+ Eu3+ chất khác nhau? ?? Mục đích đề tài... tính chất chu kỳ thành phần mạng Thường chất phần lớn phosphor tinh thể xếp theo hình lập phương Tuy nhiên, phosphor tinh thể cịn có chất kích hoạt chất chảy nên mạng tinh thể chất vi phạm tính chất. .. MnCO3 Có nhiều cách khử Eu3+ Eu2+ người ta dẫn vào hỗn hợp khí H2(5%) N2(95%) trình nung mẫu với điều kiện thực tế phịng thí nghiệm cách khơng thể áp dụng nên, sử dụng cacbon để khử Eu3+ thu số