Sự ảnh hưởng của ion eu2+ đến cường độ phổ phát quang của ion mn2+ trong một số vật liệu nền

Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đề tài: SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA ION Eu2+ ĐẾN CƯỜNG ĐỘ PHỔ PHÁT QUANG CỦA ION Mn2+ TRONG MỘT SỐ VẬT LIỆU NỀN Người thực : BÙI THỊ HỒNG HẠNH Người hướng dẫn : Th.S LÊ VĂN THANH SƠN Đà Nẵng, 05/2016 SVTH: Bùi Thị Hồng Hạnh Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đề tài: SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA ION Eu2+ ĐẾN CƯỜNG ĐỘ PHỔ PHÁT QUANG CỦA ION Mn2+ TRONG MỘT SỐ VẬT LIỆU NỀN Người thực Lớp Khóa Ngành Người hướng dẫn : BÙI THỊ HỒNG HẠNH : 12CVL : 2012-2016 : VẬT LÝ HỌC : Th.S LÊ VĂN THANH SƠN Đà Nẵng, 05/2016 SVTH: Bùi Thị Hồng Hạnh Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn khoa Vật Lý, trường Đại Học Sư Phạm Đại Học Đà Nẵng tạo điều kiện cho em thực đề tài khóa luận Em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Văn Thanh Sơn tận tình hướng dẫn, bảo em suốt trình trình thực đề tài Cảm ơn quý thầy cô giáo khoa Vật Lý giảng dạy, trang bị cho em kiến thức năm học vừa qua Mặc dù em cố gắng hoàn thành đề tài phạm vi khả cho phép hẳn khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận ý kiến thầy cô để báo cáo em tốt Đà Nẵng, tháng năm 2016 Sinh viên thực Bùi Thị Hồng Hạnh SVTH: Bùi Thị Hồng Hạnh Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục đích đề tài Nhiệm vụ nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Tính thực tiễn đề tài Cấu trúc nội dung đề tài A TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT PHÁT QUANG 1.1 Chất phát quang tượng phát quang 1.1.1 Chất phát quang 1.1.2 Hiện tượng phát quang 1.2 Phổ phát quang cường độ phát quang 1.3 Cơ chế tượng phát quang 1.3.1 Phát quang nguyên tử 1.3.2 Phát quang phân tử 1.4 Những định luật phát quang 1.4.1.Định luật khơng phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng kích thích 1.4.2 Định luật Stock-Lomem 1.5 Phân loại dạng phát quang 1.5.1 Phân loại theo tính chất động học trình xảy chất phát quang 1.5.2 Phân loại theo tính chất chuyển từ trạng thái kích thích trạng thái để phát xạ 1.5.3 Phân loại theo thời gian phát quang 1.5.4 Phân loại theo phương pháp kích thích 10 1.6 Sự truyền lượng 10 1.6.1 Lý thuyết chung truyền lượng 10 1.6.2 Sự truyền lượng tâm không giống 11 SƠ LƯỢC VỀ ION ĐẤT HIẾM VÀ ION KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP 13 2.1 Sơ lược nguyên tố đất 13 2.2 Lý thuyết ion Eu3+ 16 2.3 Lý thuyết ion Eu2+ 16 SVTH: Bùi Thị Hồng Hạnh Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn 2.4 Sơ lược kim loại chuyển tiếp 18 2.5 Lí thuyết ion Mn2+ 19 B THỰC NGHIỆM 21 Chế tạo mẫu 21 Kết 21 2.1 Mẫu vật liệu ZnAl2O4 21 2.2 Mẫu vật liệu SrAl2O4 25 2.3 Mẫu vật liệu CaSiO3 27 Thảo luận 29 KẾT LUẬN 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO 32 SVTH: Bùi Thị Hồng Hạnh Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn DANH MỤC HÌNH VẼ Hình Cơ chế phát quang nguyên tử Hình Cơ chế phát quang phân tử Hình Vị trí ngun tố đất bảng tuần hồn 13 Hình Cấu trúc nguyên tử ion đất 14 Hình Giản đồ mức lượng Dieke 15 Hình Sơ đồ mức lượng 4f7và 4f65d1ảnh hưởng trường tinh thể 17 Hình Sơ đồ mức lượng Eu2+ mạng 18 Hình Vị trí kim loại chuyển tiếp bảng tuần hồn 18 Hình Giản đồ Tanabe – Sugano cho cấu hình d5 19 Hình 10 Phổ phát quang mẫu ZnAl2O4: 2% MnCO3 .22 Hình 11 Phổ phát quang ZnAl2O4: 1% Eu2O3, 2% MnCO3 23 Hình 12 Phổ phát quang ZnAl2O4:1% Eu2O3, 2%MnCO3 phổ phát quang ZnAl2O4: 2% MnCO3 24 Hình 13 Phổ phát quang SrAl2O4: 1%Eu2O3 25 Hình 14 Phổ phát quang SrAl2O4: 1%Eu2O3, 2%MnCO3 .26 Hình 15 Phổ phát quang CaSiO3: 2%MnCO3 27 Hình 16 Phổ phát quang CaSiO3: % Eu2O3, 2%MnCO3 28 Hình 17 Phổ phát quang CaSiO3: % Eu2O3, 2% MnCO3 phổ phát quang CaSiO3: 2% MnCO3 29 SVTH: Bùi Thị Hồng Hạnh Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Chất phát quang hay vật liệu phát quang biết đến từ lâu đến ngày với phát triển khoa học công nghệ, vật liệu phát quang có bước tiến vượt bậc Từ ứng dụng thực tiễn chiếu sáng đèn huỳnh quang, đèn compact, đèn LED lĩnh vực hiển thị đèn hình CRT, hình plasma, hình phẳng…Vật liệu phát quang ln đóng vai trị quan trọng Vì việc tìm vật liệu phát quang có phổ phát quang phù hợp với mục đích sử dụng vấn đề nhà nghiên cứu quan tâm Theo hướng nghiên cứu vật liệu phát quang nhà khoa học quan tâm đến vật liệu Aluminate Silicate pha tạp nguyên tố đất ion kim loại chuyển tiếp Tuy nhiên có số ion kim loại chuyển tiếp cho cường độ phổ phát xạ yếu, người ta sử dụng phương pháp truyền lượng để làm tăng cường độ phổ phát xạ Đây phương pháp chế tạo vật liệu phát quang chế truyền lượng Vậy chế nào, điều kiện để xảy trình truyền lượng sao? Là câu hỏi đặt để chế tạo vật liệu phát quang với màu sắc mong muốn Đó lí mà tơi tìm hiểu thực đề tài này: “Sự ảnh hưởng ion Eu2+ đến cường độ phổ phát quang ion Mn2+ số vật liệu nền" Mục đích đề tài - Chế tạo vật liệu Aluminat Silicat đơn pha tạp đồng pha tạp ion đất Eu2+, ion Mn2+ - Khảo sát trình truyền lượng từ ion Eu2+ sang ion Mn2+ Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu vấn đề lí luận phát quang - Nghiên cứu ion đất hiếm, ion kim loại chuyển tiếp, vật liều - Nghiên cứu chế tạo vật liệu phát quang - Nghiên cứu cấu tạo nguyên tắc hoạt động máy đo phổ phát quang QE 65000 - Tiến hành thực nghiệm để thu thập kết SVTH: Bùi Thị Hồng Hạnh Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Ion đất hiếm: Eu2+, ion kim loại chuyển tiếp: Mn2+, vật liệu Aluminate Silicate - Phạm vi nghiên cứu: Chế tạo vật liệu phát quang khảo sát truyền lượng từ ion Eu2+ sang ion Mn2+ mạng chủ Phương pháp nghiên cứu a Lý thuyết: Nghiên cứu tài liệu báo, giáo trình Tài liệu Internet b Thực nghiệm: Tiến hành chế tạo vật liệu phịng thí nghiệm Đại Học Sư Phạm Đà Nẵng đo phổ phát quang Tính thực tiễn đề tài Qua đề tài rút được: Cách chế tạo vật liệu phát quang Khảo sát trình truyền lượng từ ion Eu2+ sang ion Mn2+ Từ nghiên cứu điều kiện để xảy trình nhận lượng ion Mn2+ Cấu trúc nội dung đề tài - Phần mở đầu: giới thiệu chung khóa luận - Phần lý thuyết: Gồm chương Chương 1: Tổng quan tượng phát quang Chương 2: Sơ lược ion đất ion kim loại chuyển tiếp - Phần thực nghiệm: Chương 1: Chế tạo mẫu Chương 2: Kết thảo luận - Phần kết luận SVTH: Bùi Thị Hồng Hạnh Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn A TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT PHÁT QUANG 1.1 Chất phát quang tượng phát quang [1] 1.1.1 Chất phát quang Những chất có khả hấp thụ lượng từ bên dùng lượng hấp thụ để đưa phân tử nguyên tử lên trạng thái kích thích Từ trạng thái kích thích phân tử, nguyên tử chuyển trạng thái xạ ánh sáng Những chất gọi chất phát quang Không phải tất chất có khả phát quang Đối với chất có khả phát quang, muốn quan sát ánh sáng phát quang nó, phải truyền cho lượng Vật liệu phát quang loại vật liệu chuyển đổi số dạng lượng kích thích thành dạng lượng khác dạng xạ điện từ thường nằm vùng khả kiến, nằm vùng tử ngoại hồng ngoại Vật liệu phát quang hệ gồm có mạng chủ tâm kích hoạt (tâm đơn kích hoạt hay đồng kích hoạt) Quá trình phát quang hệ xảy sau: Bức xạ kích thích hấp thụ tâm kích hoạt, tâm nâng lên tới trạng thái kích thích từ trạng thái chúng quay trở trạng thái đồng thời phát xạ xạ Hoặc hấp thụ ion khác ion tăng nhạy hay mạng chủ xảy q trình truyền lượng đến ion kích hoạt kích thích ion xạ quang học Bước sóng ánh sáng phát quang đặc trưng cho vật liệu phát quang, hồn tồn khơng phụ thuộc vào xạ chiếu lên 1.1.2 Hiện tượng phát quang Theo Vaviôp, 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 Sự phát quang kích thích nhiều loại lượng 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 SVTH: Bùi Thị Hồng Hạnh Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn Ngồi xạ phát quang cịn có xạ khác xạ nhiệt, ánh sáng phản xạ khuếch tán chiếu vật nguồn sáng bên ngoài…Các loại xạ nằm vùng quang học xạ phát quang 1.2 Phổ phát quang cường độ phát quang Phổ phát quang hàm số phân bố lượng chất phát quang xạ theo tần số theo bước sóng Phổ phát quang phổ hấp thụ xác định : - Thành phần, cấu trúc tâm phát quang Quyết định hình thành mức lượng, tính chất mức lượng, xác suất chuyển dời mức lượng, đặc biệt mức siêu bền - Mơi trường bên ngồi : Làm thay đổi vị trí mức tách mức, thay đổi xác suất chuyển dời đặc biệt làm mức chuyển dời bị cấm khơng cịn tác dụng thủ tiêu mức siêu bền tương ứng, giải phóng điện tử mức siêu bền cách chuyển lên mức lượng cao trao đổi nhiệt, phân bố lại tâm theo mức dao động có lượng khác Cường độ phát quang phụ thuộc vào xác suất chuyển dời số tâm nằm mức khởi điểm Trong đa số trường hợp, xác suất chuyển dời mức dao động ứng với trạng thái điện tử khác nên cường độ phát quang phụ thuộc vào số tâm nằm mức khởi điểm 1.3 Cơ chế tượng phát quang[2] 1.3.1 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 toàn 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 n ~ n0 e  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 SVTH: Bùi Thị Hồng Hạnh Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn Các kim loại chuyển tiếp có tính chất bản:  Tạo hợp chất có màu  Có thể có nhiều trạng thái oxi hóa khác  Là chất xúc tác tốt  Tạo phức chất 2.5 Lí thuyết ion Mn2+ Nguyên tố Mn nằm vị trí 25 bảng hệ thống tuần hồn Cấu hình điện tử ion Mn2+ : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 Hình Giản đồ Tanabe – Sugano cho cấu hình d5 SVTH: Bùi Thị Hồng Hạnh Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn Các mức 3d ion Mn2+ bị tách mạnh trường tinh thể Ion Mn2+ có phát xạ đám rộng, vị trí phụ thuộc mạnh vào mạng chủ Phát xạ thay đổi từ xanh đến đỏ xẫm tương ứng với dịch chuyển 4T1→ 6A1 Trong trường tinh thể yếu thường cho phát xạ xanh, trường tinh thể mạnh cho phát xạ da cam tới đỏ SVTH: Bùi Thị Hồng Hạnh Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn B THỰC NGHIỆM Chế tạo mẫu Các vật liệu pha tạp ion Eu2+ ion Mn2+ Aluminat Silicat chế tạo phương pháp phản ứng pha rắn, xuất phát từ vật liệu ban đầu Zn(CH3COO)22H2O, Al2O3, Eu2O3, CaCO3, SiO2, MnCO3, SrCO3 Tinh bột H3BO3 đưa vào hỗn hợp đóng vai trò chất khử chất chảy trình nung Tất chất cân theo tỉ lệ thích hợp, tiến hành nghiền vịng Sau mẫu đem nung mơi trường khí với nhiệt độ thích hợp Mẫu sau nung để nguội nhiệt độ phòng Tiến hành đo phổ phát quang hệ đo QE 65000 phịng thí nghiệm Vật Lý chun đề trường ĐHSP - ĐH Đà Nẵng Các mẫu chế tạo: Mẫu vật liệu Tỉ lệ Điều kiện nung ZnO Al2O3 MnCO3 1: 1,1: 2% 1300°C ZnO.Al2O3.Eu2O3.MnCO3 1:1,1:1%:2% 1300°C SrCO3.Al2O3.Eu2O3 1:1,1: 1% 1300°C SrCO3.Al2O3.Eu2O3.MnCO3 1:1,1:1%:2% 1300°C CaCO3.SiO2.MnCO3 1:1,1:2% 1050°C -2 Tăng lên 1200°C-4 CaCO3.SiO2.Eu2O3.MnCO3 1:1,1:1%:2% 1050°C -2 Tăng lên 1200°C-4 Kết 2.1 Mẫu vật liệu ZnAl2O4 Để kiểm tra truyền lượng từ ion Eu2+ đến ion Mn2+, tác giả tiến hành chế tạo mẫu vật liệu Aluminat thành phần hóa học có ion Mn2+ khơng có SVTH: Bùi Thị Hồng Hạnh Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn ion Eu2+ mẫu có pha tạp đồng thời ion Mn2+ ion Eu2+ Sau tiến hành so sánh hai kết với T1 - A1 ZnAl2O4: MnCO3 3000000 Intensity(a.u) 2000000 1000000 500 550 Wavelength(nm) Hình Phổ phát quang mẫu ZnAl2O4: 2% MnCO3 Nhận xét: Hình trình bày phổ phát quang vật liệu ZnAl2O4: 2%MnCO3 kích thích xạ có bước sóng 370nm Từ kết đo phổ phát quang nhận thấy phổ phát quang có dạng dải rộng Đỉnh phổ vị trí 511nm, tương ứng với chuyển dời từ 4T1g(G) 6A1g(S) ion Mn2+ mạng nền, nằm vùng ánh sáng xanh[5] SVTH: Bùi Thị Hồng Hạnh Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn Hình Phổ phát quang ZnAl2O4: 1% Eu2O3, 2% MnCO3 Nhận xét : Hình 12 trình bày phổ phát quang mẫu vật liệu ZnAl2O4: 1% Eu2O3, 2% MnCO3 kích thích xạ có bước sóng 370nm Từ kết đo phổ thấy phổ phát quang gồm vùng sau: - Dải phổ rộng có đỉnh vị trí bước sóng 510nm, đặc trưng cho chuyển dời từ trạng thái 4T1g 6A1g ion Mn2+ mạng nền, phát xạ vùng ánh sáng xanh[5] Các vạch phổ tương ứng với chuyển dời từ 5D0 tới mức 7F0, 7F1, 7F2, 7F3 ứng với bước sóng 579nm, 592nm, 611nm, 625nm ion Eu3+ Cực đại đỉnh bước sóng khoảng 611nm, nằm vùng ánh sáng đỏ SVTH: Bùi Thị Hồng Hạnh Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn ZnAl2O4:2% MnCO3 ZnAl2O4:1% Eu2O3,MnCO3 4000000 Intensity(a.u) 3000000 2000000 1000000 500 550 Wavelength(nm) Hình 10 Phổ phát quang ZnAl2O4:1% Eu2O3, 2%MnCO3 phổ phát quang ZnAl2O4: 2% MnCO3 Nhận xét: Hình 13 trình bày phổ phát quang mẫu vật liệu ZnAl2O4: 1% Eu2O3, 2% MnCO3 phổ phát quang ZnAl2O4: 2% MnCO3 kích thích xạ có bước sóng 370nm Từ kết đo phổ nhận xét thấy rằng: - Dạng phổ phát quang hai mẫu không thay đổi Đều gồm dãy phát xạ rộng có đỉnh bước sóng 510 nm tương ứng với chuyển dời từ 4T1g(G) 6A1g(S) ion Mn2+ mạng nền, nằm vùng ánh sáng xanh.[5] - Mẫu có pha thêm ion Eu2+ cường độ phát quang cao so với mẫu không pha ion Eu2+ SVTH: Bùi Thị Hồng Hạnh Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn 2.2 Mẫu vật liệu SrAl2O4 SrAl2O4: Eu2O3 10000 9000 4f 5d - 4f Intensity(a.u) 8000 D0- F2 D0- F4 7000 6000 5000 4000 D0- F1 D0 - F0 D0- F3 D0- F5 3000 2000 1000 500 600 700 Wavelength(nm) Hình 11 Phổ phát quang SrAl2O4: 1%Eu2O3 Nhận xét: Hình 14 trình bày phổ phát quang mẫu vật liệu SrAl2O4: 1% Eu2O3 kích thích xạ có bước sóng 370nm Từ kết đo phổ nhận xét thấy phổ phát quang gồm dải phổ rộng, vạch hẹp Dải phổ rộng có đỉnh bước sóng 490nm đặc trưng cho chuyển dời từ trạng thái kích thích 4f65d1 trạng thái 4f7 ion Eu2+ mạng nền, xạ ánh sáng xanh lam [6] Các vạch hẹp tương ứng với chuyển dời từ 5D0 tới mức 7F0, 7F1, 7F2, 7F3 , F4 ứng với bước sóng 578nm, 592nm, 611nm, 652nm, 690nm, 705nm ion Eu3+ Cực đại đỉnh bước sóng khoảng 611nm, xạ vùng ánh sáng đỏ SVTH: Bùi Thị Hồng Hạnh Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn Hình 12 Phổ phát quang SrAl2O4: 1%Eu2O3, 2%MnCO3 Nhận xét: Hình 15 trình bày phổ phát quang mẫu vật liệu SrAl2O4: 1% Eu2O3, 2%MnCO3 kích thích xạ có bước sóng 370nm Từ kết đo phổ nhận xét thấy phổ phát quang gồm dải phổ rộng vị trí 490nm, đặc trưng cho chuyển dời từ trạng thái kích thích 4f65d1 trạng thái 4f7 ion Eu2+ mạng nền, xạ ánh sáng xanh.[6] Kết thu không thấy xuất phổ phát quang ion Mn2+ Tuy nhiên có xuất hai đỉnh phổ lạ vị trí 430nm 458nm SVTH: Bùi Thị Hồng Hạnh Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn 2.3 Mẫu vật liệu CaSiO3 CaSiO3:MnCO3 7000 T1 - A1 6000 Intensity(a.u) 5000 4000 3000 2000 1000 400 500 600 Wavelenght(nm) Hình 13 Phổ phát quang CaSiO3: 2%MnCO3 Nhận xét: Hình 16 trình bày phổ phát quang mẫu vật liệu CaSiO3: 2%MnCO3 kích thích xạ có bước sóng 370nm Từ kết đo phổ nhận xét thấy phổ phát quang gồm dải phổ rộng Đỉnh phổ vị trí 600nm, tương ứng với dịch chuyển 4T1→ 6A1 Mn2+ mạng nền, xạ nằm vùng ánh sáng đỏ [5] SVTH: Bùi Thị Hồng Hạnh Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn 7 CaSiO3:Eu2O3, MnCO3 D0 - F2 80000 70000 60000 D0 - F1 Intensity(a.u) 50000 40000 5d - 4f 30000 D0 - F0 20000 D0 - F3 10000 -10000 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 Wavelength(nm) Hình 14 Phổ phát quang CaSiO3: 1% Eu2O3, 2%MnCO3 Nhận xét : Hình 17 trình bày phổ phát quang mẫu vật liệu CaSiO3: 1%Eu2O3 , 2%MnCO3 kích thích xạ có bước sóng 370nm Từ kết đo phổ nhận xét thấy phổ phát quang gồm dải phổ rộng vạch hẹp Dải phổ rộng có đỉnh bước sóng 426 nm, đặc trưng cho chuyển dời từ trạng thái kích thích 4f65d1 trạng thái 4f7 ion Eu2+ mạng nền, xạ ánh sáng xanh Có xuất đám phổ rộng ion Mn4+ [6] Các vạch hẹp tương ứng với chuyển dời từ 5D0 tới mức 7F0, 7F1, 7F2, 7F3 , ứng với bước sóng 577nm, 591nm, 610nm, 651nm ion Eu3+ Cực đại đỉnh bước sóng khoảng 610 nm, nằm vùng ánh sáng đỏ SVTH: Bùi Thị Hồng Hạnh Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn D0 - F2 CaSiO3: Eu2O3, MnCO3 CaSiO3: MnCO3 60000 Intensity(a.u) D0 - F1 5d - 4f 30000 D0 - F0 D0 - F3 400 500 600 Wavelength(nm) Hình 15 Phổ phát quang CaSiO3: 1% Eu2O3, 2% MnCO3 phổ phát quang CaSiO3: 2% MnCO3 Nhận xét : Hình 18 trình bày phổ phát quang mẫu vật liệu CaSiO3: 1%Eu2O3 , 2%MnCO3 phổ phát quang CaSiO3: 2% MnCO3 kích thích xạ có bước sóng 370nm Từ kết đo phổ nhận xét thấy phổ phát xạ ion Mn2+ yếu phổ phát xạ ion Eu3+ mạnh Do phổ phát xạ ion Eu3+ chồng lên phổ phát xạ ion Mn2+ vùng xạ ánh sáng đỏ nên không thấy xuất phổ phát quang ion Mn2+ mẫu vật liệu đồng pha tạp Thảo luận - Các ion Mn2+, Eu2+ thay cho ion kim loại kiềm mạng chủ - So sánh phổ phát quang mẫu đơn pha tạp Mn2+ mẫu đồng pha tạp Eu2+, Mn2+ cho thấy phổ phát quang chúng gồm dải phổ rộng có cực đại bước SVTH: Bùi Thị Hồng Hạnh Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn óng 510nm tương ứng với chuyển dời 4T1g(G) đến 6A1g(S) Mn2+ Cường độ mẫu đồng pha tạp ion Eu2+, Mn2+ mạnh so với mẫu đơn pha tạp - Điều chứng tỏ có truyền lượng từ ion Eu2+ sang ion Mn2+, thông qua phần hạt tải trạng thái kích thích 4f65d1 ion Eu2+ dịch chuyển sang trạng thái kích thích 4T2 ion Mn2+ mạng ZnAl2O4[6] - Ở mẫu đồng pha tạp ion Mn2+, Eu2+ SrAl2O4, xuất phổ phát quang gồm dải rộng, đỉnh phổ vị trí 490 nm, đặc trưng cho chuyển dời từ trạng thái kích thích 4f65d1 trạng thái 4f7 ion Eu2+ Do phổ phát xạ ion Eu2+ chồng lên phổ phát xạ ion Mn2+ vị trí bước sóng khoảng 520nm nên thấy xuất phổ phát quang ion Eu2+ gần không thấy xuất phổ phát quang ion Mn2+ mạng chủ Tuy nhiên có hai đỉnh phổ lạ vị trí 430nm 458 nm Điều cần phải tìm hiểu thêm[3] - Trong mẫu đồng pha tạp ion Mn2+, Eu2+ CaSiO3, thấy xuất phổ phát quang ion Eu2+ gần không thấy xuất phổ phát quang ion Mn2+ Mặc dù ion Eu3+ bị khử thành ion Eu2+, nhiên tỉ lệ khử chưa lớn Phổ phát xạ ion Mn2+ lại yếu phổ phát xạ ion Eu3+ mạnh Nên có chồng chặp phổ phát xạ ion Eu3+ phổ phát xạ ion Mn2+ lí khơng thấy xuất phổ phát xạ ion Mn2+ mạng chủ SVTH: Bùi Thị Hồng Hạnh Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn KẾT LUẬN Từ nghiên cứu kết đề tài có kết luận sau: Đã chế tạo thành công vật liệu đơn pha tạp ion Mn2+, ion Eu2+ đồng pha tạp ion Eu2+, Mn2+ mạng Aluminat Silicat phương pháp pha rắn theo màu sắc mong muốn, thích hợp việc chế tạo LED trắng dùng kĩ thuật chiếu sáng Có truyền lượng từ ion Eu2+ đến ion Mn2+ mạng nền, làm tăng cường độ phát quang ion Mn2+ Sự truyền lượng mạnh mạng ZnAl2O4 không rõ ràng SrAl2O4 CaSiO3 Điều mở rộng khả nghiên cứu trình truyền lượng từ ion đất sang ion kim loại chuyển tiếp mạng khác để tạo vật liệu phát quang với màu sắc mong muốn SVTH: Bùi Thị Hồng Hạnh Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình Vật liệu phát quang, lê Văn Thanh Sơn, Đại Học Sư Phạm Đà Nẵng [2] Phan Văn Thích, Hiện tượng huỳnh quang kỹ thuật phân tích huỳnh quang, Đại học tổng hợp Hà Nội [3] Shi Ye, Xiao – Ming Wang, and Xi – Ping Jing, Energy Transfer among Ce3+, Eu2+, and Mn2+ in CaSiO3, Journal of The Electrochemical Society (2008) [4] Đinh Thanh Khẩn (2008), Ảnh hưởng ion Mn2+ lên phổ phát quang vật liệu CaAl2O4, Hội nghị Sinh viên nghiên cứu khoa học thành phố Đà Nẵng lần thứ [5] Nguyễn Quang Vũ(2010), Chế tạo nghiên cứu phổ hấp thụ ion đất Dy3+ ion Mn2+ vật liệu thủy tinh Borate, khoa Vật Lý Đại Học Sư Phạm Đà Nẵng [6] Xuhui Xu, Yuhua Wang, Yanqin Li and Yu Gong, Energy Transfer between Eu2+ and Mn2+ in long – afterglow phosphor CaAl2O4:Eu2+,Nd3+, and Mn2+ of the Journal of Applied Physics (2009) SVTH: Bùi Thị Hồng Hạnh Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ………………………………………………………………… … …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… ………………………………………………………………… … ……………………………………………………………… …… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… ……………………………………………………………… …… …………………………………………………………… ……… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… Giáo viên phản biện (kí ghi rõ họ tên) SVTH: Bùi Thị Hồng Hạnh ... tài này: ? ?Sự ảnh hưởng ion Eu2+ đến cường độ phổ phát quang ion Mn2+ số vật liệu nền" Mục đích đề tài - Chế tạo vật liệu Aluminat Silicat đơn pha tạp đồng pha tạp ion đất Eu2+, ion Mn2+ - Khảo... NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đề tài: SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA ION Eu2+ ĐẾN CƯỜNG ĐỘ PHỔ PHÁT QUANG CỦA ION Mn2+ TRONG MỘT SỐ VẬT LIỆU NỀN Người thực Lớp Khóa Ngành Người... kết đo phổ nhận xét thấy phổ phát xạ ion Mn2+ yếu phổ phát xạ ion Eu3+ mạnh Do phổ phát xạ ion Eu3+ chồng lên phổ phát xạ ion Mn2+ vùng xạ ánh sáng đỏ nên không thấy xuất phổ phát quang ion Mn2+