Khảo sát sự phát quang của tb3+ trong vật liệu nền thủy tinh borate

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S ĐINH THANH KHẨN ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KHOA VẬT LÝ  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đề tài: KHẢO SÁT SỰ PHÁT QUANG CỦA TB3+ TRONG VẬT LIỆU NỀN THỦY TINH BORATE Ngƣời thực Lớp Khoá Ngành Ngƣời hƣớng dẫn : NGUYỄN THỊ DIỄM : 12CVL : 2012- 2016 : VẬT LÝ HỌC : T.S ĐINH THANH KHẨN Đà Nẵng, 05/2016 SVTH: NGUYỄN THỊ DIỄM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S ĐINH THANH KHẨN Lời cảm ơn Lời xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô giáo khoa Vật Lý – Trƣờng Đại học Sƣ phạm – Đại học Đà Nẵng tận tình dạy dỗ truyền đạt kiến thức quý báu suốt thời gian học tập rèn luyện trƣờng Tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn sâu sắc đến thầy Lê Văn Thanh Sơn thầy Đinh Thanh Khẩn – cảm ơn thầy tận tình quan tâm , giúp đỡ, giải đáp thắc mắc tạo điều kiện thuận lợi cho Nhờ đó, tơi hồn thành tốt đƣợc khóa luận tốt nghiệp Tiếp đến, tơi xin gửi lời cảm ơn đến bạn em sinh viên nhóm nghiên cứu nhiệt tình tham gia nghiên cứu hỗ trợ suốt thời gian làm khóa luận Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình bạn bè giúp đỡ suốt thời gian học tập trƣờng Đà Nẵng, ngày 19 tháng 04 năm 2014 Sinh viên thực Nguyễn Thị Diễm SVTH: NGUYỄN THỊ DIỄM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S ĐINH THANH KHẨN MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH MỞ ĐẦU A NỘI DUNG Phần I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƢỢNG PHÁT QUANG 1.1.1 Hiện tượng phát quang 1.1.2 Phân loại tượng phát quang 1.1.3 Cơ chế tượng phát quang: 1.1.4 Những định luật phát quang 1.2 LÂN QUANG DÀI 1.2.1 Đồng pha tạp 1.2.2 Sự truyền lượng phát quang 1.2.3 Các vật liệu pha tạp đa tâm 1.2.4 Tổng quan vật liệu lân quang dài 1.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA THỦY TINH VÀ CÁC NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM 11 1.3.1 Cơ sở lý thuyết thủy tinh 11 1.3.2 Sơ lược nguyên tố đất 13 1.4 TỔNG QUAN VỀ SỰ TRUYỀN NĂNG LƢỢNG VÀ MÔ HÌNH INOKUTIHIRAYAMA 13 1.4.1 Sự truyền lượng 13 1.4.2 Sự truyền lượng tâm phát quang khác 13 1.4.3 Sự truyền lượng tâm giống 20 1.4.4 Mơ hình Inokuti Hirayama 21 Phần II: THỰC NGHIỆM 23 CHẾ TẠO MẪU 23 CÁC MẪU ĐÃ CHẾ TẠO 24 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25 B KẾT LUẬN 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO 33 SVTH: NGUYỄN THỊ DIỄM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S ĐINH THANH KHẨN DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Cơ chế phát quang nguyên tử Hình 1.2 Cơ chế phát quang phân tử Hình 1.3 Giản đồ mức lượng Dieke 14 Hình 1.4 Các vịng trịn điện tử Tb 15 Hình 1.5 Các vịng trịn cấu hình điện tử Eu 16 Hình 1.6 Các bước trình truyền lượng khơng xạ 17 Hình 2.1 Phổ kích thích ion Eu3+ (λem=610nm) 25 Hình 2.2 Phổ kích thích ion Tb3+ (λem= 543 nm) 26 Hình 2.3 Phổ phát quang vật liệu ứng với bước sóng kích thích 390nm (λex= 390 nm)… 27 Hình 2.4 Phổ phát quang vật liệu ứng với bước sóng kích thích 370nm (λex= 370 nm)… 28 Hình 2.5 Tọa độ màu mẫu vật liệu ứng với bước sóng kích thích 390 nm 30 Hình 2.6 Tọa độ màu mẫu vật liệu ứng với bước sóng kích thích 370 nm 31 SVTH: NGUYỄN THỊ DIỄM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S ĐINH THANH KHẨN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Vật liệu phát quang ứng dụng rộng rãi khoa học đời sống: kĩ thuật chiếu sáng, kĩ thuật hiển thị cảnh báo, đo xạ ion…Vì việc tìm vật liệu phát quang có phổ phát quang thích hợp với mục đích sử dụng vấn đề nhà khoa học 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 Câu hỏi đặt ion Tb3+ pha với Eu3+ nồng độ khác thì phổ phát quang thay đổi Chính từ câu hỏi tác giả tiến hành khảo sát phổ phát quang hai ion đất Tb3+ Eu3+ thủy tinh Borate Đó lý chọn đề tài “Khảo sát phát quang Tb3+ vật lệu thủy tinh Borate” Đ i tượng phạ vi nghi n cứu - Đối tượng nghi n cứu: kim loại đất Terbi Europi, vật liệu SiO2, BaCO3 - Phạm vi nghi n cứu: Khảo sát phát quang Tb3+ vật liệu thủy tinh Borate y dựng giả thiết hoa học Sự phát quang Tb3+ vật liệu thủy tinh orate thay đổi nồng độ khác Nhiệ v nghi n cứu a Nghi n cứu vấn đề lý luận phát quang b Nghi n cứu chế tạo vật liệu phát quang Dự thảo nội dung nghi n cứu Phầ A: Cơ sở thuyết KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S ĐINH THANH KHẨN Chương 1: Tổng quan lý thuyết phát quang 1.1 Khái niệm 1.2 Phân loại tượng phát quang 1.3 Các định luật phát quang 1.4 Cơ chế phát quang Chương 2: Tổng quan vật liệu 2.1 Vật liệu thủy tinh 2.2 Ion kim loại đất Phần B : Thực nghiệm Chương : Chế tạo mẫu Chương : Tiến hành đo kết thực nghiệm K t uậ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S ĐINH THANH KHẨN A NỘI DUNG Phần I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƢỢNG PHÁT QUANG [1], [2] 1.1.1 Hiệ tƣợng phát quang Theo Vavilôp, tượng phát quang tượng chất phát quang phát xạ dư xạ nhiệt trường hợp mà xạ cịn dư kéo dài khoảng thời gian 10-16 s lớn 1.1.2 Phân loại hiệ tƣợng phát quang  Phân loại theo tính chất động học trình xảy chất phát quang + Phát quang tâm bất liên tục: loại phát quang mà trình từ hấp thụ lượng đến xạ xảy tâm định Khả phát quang trình xảy nội tâm phát quang khơng có tham gia yếu tố bên + Phát quang tái hợp: loại phát quang mà q trình chuyển hố lượng kích thích sang xạ quang học xảy với tham gia toàn chất phát quang Trong phát quang tái hợp vị trí kích thích khơng trùng với vị trí xạ, trao đổi lượng từ vị trí kích thích đến vị trí xạ phải qua trình trung gian  Phân loại theo tính chất chuyển từ trạng thái kích thích trạng thái để phát xạ + Phát quang tự phát: phát quang tự phát không phụ thuộc vào tác động yếu tố bên ngoài, xảy nguyên tử chuyển từ trạng thái kích thích trạng thái tác dụng nội trường phân tử + Phát quang cƣỡng bức: xảy tác dụng yếu tố bên ngoài, bao gồm hai giai đoạn Giai đoạn chuyển điện tử từ mức siêu bền lên mức kích thích yếu tố kích thích b n ngồi, giai đoạn chuyển từ mức kích thích mức + Phát quang tái hợp: kết hợp lại thành phần tâm phát quang bị tách bị kích thích KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S ĐINH THANH KHẨN  Phân loại theo thời gian phát quang + Huỳnh quang: phát quang mà phân tử chất huỳnh quang hấp thụ lượng kích thích, chuyển hố lượng kích thích thành lượng electron số trạng thái lượng tử có mức lượng cao khơng bền phân tử Sau đó, electron rơi trạng thái cũ gần tức khiến photon giải phóng Kết phát quang chất huỳnh quang kết thúc ngừng kích thích + Lân quang: phát quang mà phân tử chất lân quang hấp thụ lượng kích thích, chuyển hố lượng kích thích thành lượng electron số trạng thái lượng tử có mức lượng cao bền vững phân tử Sau đó, electron rơi trạng thái có mức lượng thấp cách chậm chạp, giải phóng phần lượng dạng photon Kết phát quang chất lân quang kéo dài lâu sau ngừng kích thích  Phân loại theo phương pháp ích thích + Quang phát quang: tượng phát quang kích thích ánh sáng vùng quang học + Phóng xạ phát quang: tượng phát quang kích thích chất phóng xạ + Hố phát quang: tượng phát quang kích thích phản ứng hố học + Điện phát quang: tượng phát quang kích thích điện trường + Tia X phát quang: tượng phát quang kích thích tia X + Âm, dƣơng cực phát quang: tượng phát quang kích thích âm, dương cực 1.1.3 Cơ ch hiệ tƣợng phát quang:  Phát quang nguyên tử Các điện tử nguyên tử tồn trạng thái dừng có lượng xác định số lượng tử: số lượng tử n, số lượng tử quỹ đạo l, số lượng tử momen tồn phần j Để giải thích chế phát quang nguyên tử ta sử dụng sơ đồ mức lượng Sự phân bố mức lượng tuân theo phân bố Maxwell – Boltzman KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S ĐINH THANH KHẨN n ~ n0 e Trong đó:  Ei kT Ei lượng trạng thái i có nhiệt độ tuyệt đối T n0 số điện tử trạng thái n số điện tử trạng thái có mức lượng Ei Ví dụ nhiệt độ phòng, hầu hết electron mức E0 Khi bị kích thích electron chuyển lên mức lượng cao hơn, theo phân bố Maxwell – Boltzman, electron có xu hướng chuyển mức lượng thấp - Nếu khoảng cách mức đủ hẹp electron trạng thái bản, không phát quang mà phát phonon - Nếu khoảng cách mức đủ lớn (lớn giá trị ngưỡng đó, giá trị phụ thuộc vào chất nguyên tử) trình chuyển dời kèm theo phát photon E5 E4 E3 E2 E1 E0 Phát xạ photon Phát xạ phonon Hình 1.1 Cơ chế phát quang nguyên tử + Quá trình chuyển dời mức lượng để phát xạ photon phải tuân theo hai quy tắc chọn lựa - Đối với số lượng tử quỹ đạo l : l  1 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S ĐINH THANH KHẨN - Đối với số lượng tử momen toàn phần j: j  0;1  Phát quang phân tử Như biết lượng phân tử tổng lượng điện tử, lượng dao động hạt nhân lượng quay phân tử Trong đó, lượng địên tử lớn lượng quay phân tử bé nhất, tất lượng bị lượng tử hoá Gọi I, II trạng thái trạng thái kích thích phân tử Ta đặt 0’’, 0’ mức dao động thấp hai trạng thái Mỗi giá trị lượng điện tử ứng với số lượng dao động Nếu bỏ qua lượng quay ứng với trạng thái I II có số mức lượng 0’’, 1’’, 2’’, 3’’, 4’’ 0’, 1’, 2’, 3’, 4’ Sự phân bố phân tử nằm mức dao động trạng thái tính theo cơng thức Boltzman N  N0e  Ei kT (1) Ni số phân tử mức i N0 tổng số phân tử Ei lượng dao động ứng với mức i 4’ 3’ 2’ II 1’ 0’ 4’’ 3’’ 2’’ I 1’’ 0’’ Hình 1.2 Cơ chế phát quang phân tử KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S ĐINH THANH KHẨN + Đối với tương tác đa cực điện, phụ thuộc khoảng cách cho Rn với n = 6, 8, 10… tương ứng với tương tác lưỡng cực - lưỡng cực (d – d), lưỡng cực - tứ cực, (d – q), tứ cực – tứ cực (q – q), … + Đối với tương tác trao đổi, phụ thuộc khoảng cách hàm e mũ tương tác trao đổi đòi hỏi che phủ hàm sóng Để có đƣợc tốc độ truyền cao, địi hỏi phải thoả mãn: * Sự cộng hưởng lớn, tức mức độ che phủ phổ xạ tâm D phổ hấp thụ tâm A cần phải lớn * Sự tương tác mạnh, tương tác loại đa cực-đa cực tương tác trao đổi Trong vài trường hợp đặc biệt ta biết cụ thể loại tương tác Cường độ dịch chuyển quang xác định độ lớn tương tác đa cực điện Tốc độ truyền lớn đạt dịch chuyển quang học liên quan dịch chuyển lưỡng cực điện cho phép Nếu cường độ hấp thụ triệt tiêu tốc độ truyền tương tác đa cực điện triệt tiêu theo Tuy nhiên, tốc độ truyền tổng cộng khơng thiết triệt tiêu có đóng góp tương tác trao đổi Tốc độ truyền tương tác trao đổi phụ thuộc vào che phủ hàm sóng khơng phụ thuộc vào đặc trưng phổ dịch chuyển liên quan Để xác định khoảng cách tới hạn để xảy truyền lượng, ta cần hiểu hạn chế tâm lượng với tốc độ chuyển trạng thái bản: Nếu trình truyền hồi phục xạ với tốc độ xạ bỏ qua hồi phục khơng xạ khoảng cách tới hạn truyền lượng Khi R > phát xạ D thắng thế; R< truyền lượng từ D đến A chiếm ưu Nếu dịch chuyển D A dịch chuyển lưỡng cực điện có độ che phủ khơng đáng kể khoảng cách 30 Nếu dịch chuyển bị cấm ta cần có tương tác trao đổi để xảy truyền lượng 5-8 Tuy nhiên che phủ đáng kể dải phổ xạ lên dải phổ hấp thụ cho phép có truyền lượng xạ đáng kể 1.4.3 Sự truyề 20 ă g ƣợng tâm giống KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S ĐINH THANH KHẨN Trong trường hợp tâm D giống nhau, truyền lượng bước mà dường trình gồm nhiều bước nối tiếp lượng kích thích truyền xa vị trí mà hấp thụ Nói cách khác có lan truyền lượng hay dịch chuyển lượng Theo cách này, lượng kích thích q trình lan truyền bị suy giảm truyền tới vị trí bị mà khơng cho xạ (gọi vị trí dập tắt killer site), hiệu suất phát quang hợp chất thấp Hiện tượng gọi dập tắt nồng độ Loại dập tắt khơng xuất nồng độ tâm phát quang thấp, lúc khoảng cách trung bình ion S đủ lớn, lan truyền lượng không bị cản trở vị trí dập tắt khơng tạo thành Nếu ta quan tâm tới trường hợp ion S tuân theo sơ đồ tương tác yếu, trường hợp ion RE3+ q trình có tốc độ chậm tương tác chúng yếu lớp điện tử 4f che chắn tốt lớp lấp đầy bên Tuy nhiên, tốc độ xạ nhỏ che phủ phổ lớn, nên vạch xạ hấp thụ trùng khớp Hơn nữa, tốc độ xạ nhỏ nên tốc độ truyền dễ dàng vượt trội so với tốc độ xạ Do đó, lan truyền lượng nhiều hợp chất chứa RE dập tắt nồng độ thường xảy nồng độ vài phần trăm nguyên tử ion pha tạp Tóm lại q trình truyền lượng có ý nghĩa làm tăng hiệu suất vật liệu phát quang Hiện việc nghiên cứu q trình truyền lượng theo mơ hình Inokuti Hirayama nhận quan tâm nhiều nhà khoa học giới 1.4.4 Mơ hình Inokuti Hirayama Thực t suy giảm cƣờ g độ phát qua g theo thời gia đƣợc biểu diễ bằ g hàm e mũ: I = I0.e-At Tuy nhiên nồng độ tạp lớn ( (1.5) ) suy giảm cường độ phát quang theo thời gian khơng cịn tn theo quy luật Theo mơ hình Inokuti - Hirayama suy giảm cường độ phát quang theo thời gian biểu diễn cơng thức: I(t) = I(0) exp [Trong đó: 21 - Г(1- ) ( )3/S] (1.6) KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S ĐINH THANH KHẨN Г(x) : hàm gama C: nồng độ tâm acceptor A C0: nồng độ ngưỡng tâm acceptor S: hệ số (bằng tương tác d – d, tương tác d – q 10 tương tác q – q) Bằng việc làm khớp đường cong thực nghiệm theo phương trình (1.6) xác định chế tương tác nồng độ ngưỡng C0 Trong trường hợp vật liệu có loại tâm quang học, lúc xảy trình truyền lượng tâm chất, nồng độ đủ lớn ( trình mô tả theo công thức sau: I(t) = I(0) exp { với Q thông số truyền lượng, – Q ( )3/S ) (1.7) thời gian sống riêng tạp khơng có truyền lượng Bằng việc làm khớp đường cong thực nghiệm, xác định chế tương tác khoảng cách ngưỡng R0 theo công thức: Q= Г ( - ) N0 R03 (1.8) Như mơ hình Inokuti Hirayama có ý nghĩa quan trọng thực tế, giúp hiểu rõ chế tương tác, khoảng cách ngưỡng, xác suất truyền lượng, từ tìm cách tăng hiệu suất vật liệu phát quang Để góp phần làm phong phú thêm hiểu biết trình truyền lượng ion Eu3+ vật liệu chế tạo 22 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S ĐINH THANH KHẨN Phần II: THỰC NGHIỆM 2.1 - CHẾ TẠO MẪU Các mẫu vật liệu chế tạo phương pháp phản ứng pha rắn phòng thí nghiệm trường Đại học Sư Phạm - ĐHĐN - Quy trình chế tạo mẫu:  ước 1: Chuẩn bị hóa chất BaO, B2O3, SiO2, Tb4O7, Eu2O3  ước 2: Chuẩn bị khuôn Khuôn chén sứ rửa sấy khô tủ sấy nhiệt độ khoảng 500C  ước 3: Cân nghiền hóa chất + Hóa chất cân theo tỉ lệ tính cân điện tử với độ xác 0,991 gam Tổng khối lượng hóa chất mẫu 1,5 gam + Hóa chất sau cân xong cho vào cối sứ để trộn nghiền thời gian khoảng tiếng  ước 4: Sấy hóa chất Hóa chất sau nghiền cho vào khuôn sấy khô tủ sấy nhiệt độ khoảng 500C  ước 5: Chế tạo mẫu Hóa chất sấy khơ cho vào lị nung nhiệt độ thích hợp giờ, để nguội tự nhiên vài  ước 6: Xử lí mẫu Mẫu sau làm nguội mài để tách mẫu khỏi khuôn, sau mài phẳng đánh bóng để đo phổ 23 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 2.2 GVHD: T.S ĐINH THANH KHẨN CÁC MẪU ĐÃ CHẾ TẠO Mẫu vật liệu BaO.SiO2.B2O3.Eu2O3 Tỉ lệ Điều kiện nung 4:6:90:0,5 13000C BaO.SiO2.B2O3.Eu2O3.Tb4O7 4:6:90:0,5:0,25 13000C BaO.SiO2.B2O3.Eu2O3.Tb4O7 4:6:90:0,5:0,5 13000C 24 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 2.3 GVHD: T.S ĐINH THANH KHẨN KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN F1 - D3 7 F0 - G4 F1 - D4 8000000 F0 - D4 Intensity (a.u) 16000000 F1 - L6 F0 - D2 F0 - L6 2.3.1 Phổ kích thích Eu3+ 360 420 Wavelength (nm) Hình 2.1 Phổ kích thích ion Eu3+ (λem=610nm) Nhận xét: Phổ kích thích Eu3+thể chuyển dời: 25  F0 – 5D4 (360nm)  F1 – 5D4 (365nm)  F0 – 5G4 (377nm)  F0 – 5L6 (392nm)  F1 – 5L6 (399nm)  F1 – 5D3 (413nm)  F0 – 5D2 (463nm) KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S ĐINH THANH KHẨN Tại đỉnh có bước sóng 392 nm ứng với bước dịch chuyển 7F0 – 5L6 phổ kích thích Eu3+ có cường độ mạnh F6 - G6 7 F6 - L10 2.3.2 Phổ kích thích Tb3+ [7] F6 - D2 18000000 9000000 Intensity (a.u) 12000000 F6 - G4 15000000 6000000 3000000 350 400 Wavelength (nm) Hình 2.2 Phổ kích thích ion Tb3+ (λem= 543 nm) Nhận xét: Phổ kích thích Tb3+ thể chuyển dời: • F6 – 5G4 (354nm) • F6 – 5D2 (358nm) • F6 – 5L10(370nm) • F6 – 5G6 (379nm) 26 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S ĐINH THANH KHẨN Tại đỉnh có bước sóng 379 nm ứng với bước dịch chuyển 7F6 – 5G6 phổ kích thích Tb3+ có cường độ mạnh 2.3.3 Phổ phát quang BaO.SiO2.B2O3.Eu2O3 ( λex= 390 nm) Hình 2.3 Phổ phát quang vật liệu ứng với bước sóng kích thích 390nm (λex= 390 nm) Nhận xét : - Dưới ánh sáng kích thích có bước sóng 390nm có Eu3+ phát quang, cịn Tb3+ khơng phát quang 27 KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP - GVHD: T.S ĐINH THANH KHẨN Khi tăng nồng độ Tb3+ cường độ phát quang Eu3+ tăng, có dạng giống - Ta quan sát rõ chuyển dời Eu3+: D0→7F0 (579 nm) D0→7F1 (590 nm) D0→7F2 (612 nm) D0→7F3 (649 nm) D0→7F4 (700 nm) 2.3.4 Phổ phát quang BaO.SiO2.B2O3.Eu2O3 ( λex= 370 nm) Hình 2.4 Phổ phát quang vật liệu ứng với bước sóng kích thích 370nm (λex= 370 nm) Nhận xét : 28 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S ĐINH THANH KHẨN - Phổ phát quang mẫu BaCO3.SiO2.H3BO3.Eu2O3.Tb4O7 nồng độ khác có dạng giống nhau, nhi n tăng nồng độ Tb3+ xảy tượng truyền lượng từ Tb3+ sang Eu3+ nên phổ phát quang Eu3+ tăng l n - Dưới ánh sáng kích thích có bước sóng 370nm phổ phát quang Tb3+ gồm đỉnh: + Đỉnh phổ ứng với bước sóng 488nm ứng với dịch chuyển từ 5D4→7F6 ion Tb3+ + Đỉnh phổ ứng với bước sóng 543nm ứng với dịch chuyển từ 5D4→7F5 ion Tb3+ Trong đó, dịch chuyển từ 5D4→7F5 (543nm) phát quang màu xanh có cường độ mạnh - Dưới ánh sáng kích thích có bước sóng 370nm phổ phát quang Eu3+ gồm đỉnh: + Đỉnh phổ ứng với bước sóng 590 nm ứng với dịch chuyển từ 5D0→7F1 ion Eu3+ + Đỉnh phổ ứng với bước sóng 612 nm ứng với dịch chuyển từ 5D0→7F2 ion Eu3+ + Đỉnh phổ ứng với bước sóng 650 nm ứng với dịch chuyển từ 5D0→7F3 ion Eu3+ + Đỉnh phổ ứng với bước sóng 700 nm ứng với dịch chuyển từ 5D0→7F4 ion Eu3+ Trong đó, dịch chuyển từ 5D0→7F2 (543nm) phát quang màu đỏ có cường độ mạnh - Ngồi cịn có chồng phổ Tb3+ Eu3+ ứng với chuyển dời D4→7F4 (586nm) 5D4→7F3 (622nm) Tb3+ bị chồng chuyển dời D0→7F1 (590nm) 5D0→7F2 (612nm) nên ta khơng nhìn thấy đỉnh Tb3+ chứng tỏ có truyền lượng từ Tb3+ sang Eu3+ 29 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S ĐINH THANH KHẨN 2.3.5 Tọa độ màu mẫu vật liệu ứng với bƣớc sóng kích thích 390 nm 1: 0.5% Eu3+ 2: 0.5% Eu3+/0.25 Tb3+ 3: 0.5% Eu3+/0.5 Tb3+ Hình 2.5 Tọa độ màu mẫu vật liệu ứng với bước sóng kích thích 390 nm Nhận xét : Tọa độ màu ánh sáng phát quang ứng với bước sóng kích thích 390 nm chủ yếu nằm vào vùng ánh sáng đỏ nên khơng thích hợp dùng làm LED trắng 30 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S ĐINH THANH KHẨN 2.3.6 Tọa độ màu mẫu vật liệu ứng với bƣớc sóng kích thích 370 nm 1: 0.5% Eu3+ 2: 0.5% Eu3+/0.25 Tb3+ 3: 0.5% Eu3+/0.5 Tb3+ Hình 2.6 Tọa độ màu mẫu vật liệu ứng với bước sóng kích thích 370 nm Nhận xét : Tọa độ màu ánh sáng phát quang ứng với bước sóng kích thích 370 nm nằm lân cận vùng ánh sáng trắng nên ta thay đổi nồng độ phù hợp để dịch chuyển tọa độ màu vùng ánh sáng trắng, phù hợp để chế tạo LED trắng 31 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S ĐINH THANH KHẨN B KẾT LUẬN - Củng cố lại lý thuyết vật lý phát quang - Chế tạo thành công mẫu vật liệu đồng pha tạp Tb3+ Eu3+ thủy tinh Borate - Phổ phát quang mẫu vật liệu BaO.SiO2.B2O3.Tb4O7.Eu2O3 xuất vạch hẹp - Tăng nồng độ Tb3+, cường độ phát quang tăng n n có truyền lượng từ Tb3+ sang Eu3+ Màu ánh sáng phát quang thay đổi thay đổi tỉ lệ mol Tb3+ Eu3+ - Việc pha tạp ion Tb3+ Eu3+ với tỉ lệ thích hợp sử dụng bước sóng kích thích phù hợp tạo phát quang ánh sáng trắng 32 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: T.S ĐINH THANH KHẨN TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phan Văn Thích, Hiện tƣợng huỳnh quang kỹ thuật phân tích huỳnh quang, Đại học tổng hợp Hà Nội [2] L Văn Thanh Sơn (2009), Thí nghiệm quang phổ Đại học Sư Phạm Đà Nẵng [3] S Methfessel Ruhr University Bochum (1984), Structure and Magnetism in Metal glasses [4] Judd B R (1962), Optical absorption intensities of Rare-Earth ion, ,Phys Rev Vol 127, No 3, pp 750-761 [5] Babu S S., Babu P., Jayasankar C.K., SieversW., Trooster Th., Wortmann G (2007) Optical absorption and photoluminescence studies of Eu3+-doped phosphate and fluorophosphate glasses, J Lumin Vol 126, pp 109–120 [6] M.Inokuti, F.Hirayama, Influece of Energy transfer by the exchange mechanison on donor luminescence, Jour Chem phys, 43(1965) 1979-1989 [7] Nguyễn Cao Viễn (2011), Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Đà nẵng 33 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 34 GVHD: T.S ĐINH THANH KHẨN ... loại đất Terbi Europi, vật liệu SiO2, BaCO3 - Phạm vi nghi n cứu: Khảo sát phát quang Tb3+ vật liệu thủy tinh Borate y dựng giả thiết hoa học Sự phát quang Tb3+ vật liệu thủy tinh orate thay đổi... Chính từ câu hỏi tác giả tiến hành khảo sát phổ phát quang hai ion đất Tb3+ Eu3+ thủy tinh Borate Đó lý chọn đề tài ? ?Khảo sát phát quang Tb3+ vật lệu thủy tinh Borate? ?? Đ i tượng phạ vi nghi n cứu... tượng phát quang kích thích chất phóng xạ + Hố phát quang: tượng phát quang kích thích phản ứng hoá học + Điện phát quang: tượng phát quang kích thích điện trường + Tia X phát quang: tượng phát quang