Nghiên cứu chế tạo và sự truyền năng lượng giữa ion tb3+ và sm3+ trong thủy tinh tellurite

Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Trần Thị Hồng ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đề tài: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ SỰ TRUYỀN NĂNG LƯỢNG GIỮA ION Tb3+ VÀ Sm3+ TRONG THỦY TINH TELLURITE Người thực : NGUYỄN CAO VIỄN Lớp : 11SVL Khoá : 2011 – 2015 Nghành : SƯ PHẠM VẬT LÝ Người hướng dẫn : Th.S TRẦN THỊ HỒNG SVTH: Nguyễn Cao Viễn Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Trần Thị Hồng LỜI CẢM ƠN Trên thực tế khơng có thành công mà không gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp ngƣời khác Trong suốt thời gian từ bắt đầu học tập giảng đƣờng đại học đến nay, chúng em nhận đƣợc nhiều quan tâm, giúp đỡ quý Thầy Cô, gia đình bạn bè Với lịng biết ơn sâu sắc nhất, chúng em xin gửi đến quý Thầy Cô Khoa Vật Lý – Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Đà Nẵng với tri thức tâm huyết để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập trƣờng Em xin chân thành cảm ơn ThS.Trần Thị Hồng tận tâm hƣớng dẫn chúng em qua buổi học lớp nhƣ buổi nói chuyện Nếu khơng có lời hƣớng dẫn, dạy bảo Cơ em nghĩ thu hoạch em khó hồn thiện đƣợc Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn Cô Bài thu hoạch đƣợc thực khoảng thời gian gần tháng Bƣớc đầu vào thực tế, tìm hiểu lĩnh vực sáng tạo nghiên cứu khoa học, kiến thức em hạn chế nhiều bỡ ngỡ Do vậy, khơng tránh khỏi thiếu sót điều chắn, em mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp quý báu quý Thầy Cô bạn học lớp để kiến thức em lĩnh vực đƣợc hồn thiện Sau cùng, em xin kính chúc quý Thầy Cô Khoa Vật lý – Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Đà Nẵng Cô Trần Thị Hồng thật dồi sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực sứ mệnh cao đẹp truyền đạt kiến thức cho hệ mai sau Xin chân thành cảm ơn Đà Nẵng, tháng 04 năm 2015 Sinh viên NGUYỄN CAO VIỄN SVTH: Nguyễn Cao Viễn Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Trần Thị Hồng MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU .8 Lí chọn đề tài .8 Mục tiêu đề tài Phƣơng pháp nghiên cứu Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu 4.1 Đối tƣợng nghiên cứu 4.2 Phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu 10 CHƢƠNG TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 11 1.1 Cơ sở lý thuyết tƣợng phát quang 11 1.1.1 Khái niệm phát quang 11 1.1.2 Cơ chế trình phát quang 12 1.2 Quá trình truyền lƣợng tâm quang học 13 1.2.1 Các tâm quang học 13 1.2.1.1 Các tâm quang học mạng 13 1.2.1.2 Các tâm quang học thuộc nhóm kim loại chuyển tiếp 14 1.2.1.3 Các tâm quang học thuộc nhóm đất 14 1.2.1.4 Các tâm quang học thuộc nhóm tâm màu 15 1.2.2 Sự truyền lƣợng 16 1.2.3 Sự truyền lƣợng tâm phát quang khác 17 1.2.4 Sự truyền lƣợng tâm giống 19 1.3 Cơ sở lí thuyết thủy tinh đất 20 1.3.1 Lý thuyết thủy tinh 20 1.3.1.1 Khái niệm thủy tinh 20 1.3.1.2 Phân loại thủy tinh 21 1.3.1.3 Vai trò thủy tinh .22 SVTH: Nguyễn Cao Viễn Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Trần Thị Hồng 1.3.2 Lý thuyết đất 23 1.3.2.1 Sơ lƣợc nguyên tố đất 23 1.3.2.2 Lý thuyết nguyên tố đất Sm 26 1.3.2.3 Lý thuyết nguyên tố đất Tb .28 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 30 2.1 Quy trình chế tạo mẫu 30 2.2 Nghiên cứu cấu trúc 31 2.3 Các khảo sát quang phổ thảo luận kết .32 2.3.1 Phổ phát quang mẫu thủy tinh tellurite không pha tạp 33 2.3.2 Phổ hấp thụ mẫu thủy tinh pha tạp 33 2.3.3 Phổ phát quang mẫu thủy tinh pha tạpion Sm3+ .35 2.3.4 Phổ kích thích mẫu thủy tinh pha tạp ion Sm3+ 36 2.3.5 Phổ hấp thụ mẫu thủy tinh pha tạp ion Tb3+ 38 2.3.6 Phổ phát quang mẫu thủy tinh pha tạp ion Tb3+ .39 2.3.7 Phổ kích thích mẫu thủy tinh pha tạp ion Tb3+ 40 2.3.8 Khảo sát truyền lƣơng từ Tb3+- Sm3+ 41 2.3.8.1 Phổ phát quang mẫu đồng pha tạp Tb3+- Sm3+ 41 2.3.8.2 Phổ phát quang mẫu pha tạp Sm3+ kích thích bƣớc sóng 379nm 42 2.3.8.3 Phổ phát quang mẫu đồng pha tạp Tb3+- Sm3+ 43 2.4 Tọa độ màu .45 KẾT LUẬN .48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 SVTH: Nguyễn Cao Viễn Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Trần Thị Hồng DANH MỤC HÌNH VẼ Số hiệu Tên hình vẽ hình vẽ Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Sơ đồ phân loại xạ phát quang Các chuyển dời lƣợng trình huỳnhquang (a)và lân quang (b) Sự thiếu vắng ion mạng tạo nên tâm F Trang 11 13 16 Q trình kích thích (a)Kích thích trực tiếp lên tâm Hình 1.4 phát quang A (b) kích thích gián tiếp qua phần tử 17 nhạy sáng S, S truyền lƣợng cho tâm A (a) Sự truyền lƣợng tâm S A có Hình 1.5 khoảng cách R (trên) Sơ đồ mức lƣợng 18 Hamiltonien tƣơng tác (dƣới), (b) Sự che phủ phổ Hình 1.6 Hình 1.7 Hình 1.8 Một số hình ảnh thủy tinh Các nguyên tố đất ( bên trái )và quặng đất (bên phải) Giản đồ mức lƣợng Dieke 23 23 25 Các vịng trịn cấu hình điện tử Sm mẫu quặng Hình 1.9 Hình 1.10 có chứa Sm Các vòng tròn điện tử Tb (bên trái) mẫu quặng có chứa Tb (bên phải) 26 28 Hình 1.11 Sơ đồ tách mức lƣợng ion Tb3+do tƣơng tác 29 Hình 2.1 Một số hình ảnh mẫu thủy tinh chế tạo 31 Hình 2.2 Giãn đồ nhiễu xạ tia X 31 (a) hệ đo phổ kích thích phổ phát quang FL3-22 Hình 2.3 (b) hệ đo phổ hấp thụ UV.Vis.NIR Cary 5000 SVTH: Nguyễn Cao Viễn 32 Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Trần Thị Hồng Hình 2.4 Phổ phát quang mẫu T0 Hình 2.5 (a) Phổ hấp thụ ion vùng 300nm - 550nm 33 Hình 2.6 (b) Phổ hấp thụ ion vùng 900nm - 1700nm 34 Hình 2.7 Phổ phát quang mẫu thủy tinh pha tạp ion Sm3+ 33 35 Phổ kích thích mẫu thủy tinh pha tạp ion Sm3+ Hình 2.8 Hình 2.9 (λem= 601nm) vùng 300nm - 500nm Giản đồ mức lƣợng ion Sm3+ 36 37 Phổ hấp thụ mẫu thủy tinh pha tạp ion Tb3+ (330nm Hình 2.10 Hình 2.11 Hình 2.12 Hình 2.13 - 500nm) Phổ phát quang mẫu TTb đƣợc kích thích bƣớc sóng 379nm ( λex= 379nm) Phổ kích thích mẫu thủy tinh pha tạp ion Tb3+ (λem = 543nm) Giản đồ mức lƣợng ion Tb3+ 38 39 40 41 Phổ phát quang mẫu đồng pha tạp Tb3+- Sm3+ Hình 2.14 (λex=402nm) 41 Phổ phát quang mẫu pha tạp Sm3+ kích thích Hình 2.15 bƣớc sóng 379nm 42 Phổ phát quang mẫu đồng pha tạp Tb3+- Sm3+ đƣợc Hình 2.16 Hình 2.17 Hình 2.18 Hình 2.19 kích thích bƣớc sóng 379nm Giản đồ biểu diễn truyền lƣợng từ Tb3+ Sm3+ kích thích bƣớc sóng 379nm Tọa độ màu mẫu pha tạp Tb3+(Mẫu TTb) (λex=379nm) Tọa độ màu mẫu pha tạp sm3+ (Mẫu TSm) (λex=402nm) SVTH: Nguyễn Cao Viễn 43 44 45 46 Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Trần Thị Hồng Tọa độ màu mẫu đồng pha tạp Tb3+-Sm3+ Hình 2.20 (λex=379nm) (Mẫu TTb-Sm) SVTH: Nguyễn Cao Viễn 46 Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Trần Thị Hồng MỞ ĐẦU 1.Lí chọn đề tài Nghiên cứu phát triển vật liệu phát quang thu hút đƣợc quan tâm đặc biệt nhiều nhà khoa học giới, nghiên cứu dẫn đến nhiều ứng dụng thực tế nhƣ: truyền thông, phát quang chiếu sáng, thiết bị hiển thị, vật liệu laser…Nhiều nghiên cứu hƣớng tới quan tâm tới vật liệu phát quang vùng nhìn thấy dƣới kích thích tia tử ngoại, ánh sáng nhìn thấy, xạ có lƣợng lớn nhƣ tia X, tia gamma… Một vật liệu phát quang bao gồm mạng tâm quang học, tâm tham gia vào mạng nhƣ thành phần mạng Hai loại mạng đƣợc nhà khoa học đặc biệt quan tâm Đó thủy tinh tinh thể Thủy tinh loại vật liệu dễ chế tạo, dễ tạo dáng, dễ điều chỉnh thành phần, dễ pha tạp với chất có nồng độ biến thiên dãy rộng, dễ thu đƣợc mẫu khối Trong số loại thủy tinh thủy tinh oxide loại quan trọng số chất vô Các thủy tinh oxide đƣợc dùng ứng dụng quang tử nhƣ vật liệu laser lõi sợi quang Thủy tinh Tellurite đƣợc nghiên cứu nhiều tính chất đặc biệt nhƣ: lƣợng phonon thấp (650-750 ), độ bền hóa độ bền học cao Tâm quang học thông thƣờng ion (kim loại chuyển tiếp đất hiếm) Đối với ion đất hóa trị ba có cấu trúc điện tử , quang phổ có dạng vạch hẹp cƣờng độ mạnh, đặc trƣng cho chuyển dời túy điện tử Do đó, đất thƣờng đƣợc sử dụng khuếch đại quang,các vật liệu laser Đó lý chúng tơi chọn hai nguyên tố Sm Tb để pha vào Tellurite hai nguyên tố phát xạ hầu nhƣ đơn sắc vùng ánh sáng khả kiến dễ để nghiên cứu cấu trúc vật liệu Mặt khác, khả ứng dụng vật liệu đƣợc nghiên cứu dựa tính chất quang học Do nghiên cứu q trình truyền lƣợng tâm quang học vấn đề quan trọng vật liệu thủy tinh Tellurite Trên sở đó, Chúng tơi chọn đề tài khóa luận: SVTH: Nguyễn Cao Viễn Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Trần Thị Hồng “ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ SỰ TRUYỀN NĂNG LƢỢNG GIỮA ION Tb3+ VÀ Sm3+ TRONG THỦY TINH TELLURITE ’’ Mục tiêu đề tài - Nghiên cứu mẫu vật liệu thủy tinh Tellurite pha tạp , - Khảo sát đặc tính quang học ion đất thủy tinh Tellurite - Xác định tọa độ màu mẫu Với mục tiêu nhƣ trên, khóa luận gồm phần nhƣ sau: Mở đầu Nội dung Chƣơng Tổng quan lý thuyết Chƣơng Thực nghiệm Kết luận kiến nghị Phƣơng pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết: + Đi sâu tìm hiểu nội dung khóa luận qua sách báo, phƣơng tiện thơng tin đại chúng tài liệu tham khảo liên quan + Sử dụng phƣơng pháp phân tích, tổng hợp, so sánh, thống kê để làm rõ nội dung + Tiến hành thảo luận cở sở kết mẫu thuỷ tinh sau pha tạp - Nghiên cứu thực nghiệm: chế tạo mẫu thực số phép đo phổ phát quang, phổ kích thích, phổ hấp thụ, phép đo nghiên cứu cấu trúc… Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu 4.1 Đối tƣợng nghiên cứu - Các mẫu thuỷ tinh tellurite pha tạp nguyên tố đất SVTH: Nguyễn Cao Viễn Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Trần Thị Hồng 4.2 Phạm vi nghiên cứu - Các tính chất phát quang thuỷ tinh pha tạp nguyên tố đất - Tọa độ màu thuỷ tinh tellurite pha tạp nguyên tố đất Nội dung nghiên cứu - Tìm hiểuquy trình chế tạo mẫu nói (chủ yếu phƣơng pháp nóng chảy) vớicác nguyên tố đất khác tỉ lệ để thu đƣợc mẫu thủy tinh nhƣ mong muốn - Khảo sát cấu trúc mẫu thu đƣợc bao gồm nhiễu xạ tia X đánh giá cấu trúc mẫu - Khảo sát tính chất quang học vật liệu đƣợc chế tạo - Khảo sát truyền - Xác định tọa độ màu mẫu SVTH: Nguyễn Cao Viễn Trang 10 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Trần Thị Hồng G5/2→6H7/2 (601nm) 4 G5/2→6H9/2 (645nm) G5/2→6H11/2 (710nm) Trong số chuyển dời phát quang chuyển dời 4G5/2→6H7/2có cƣờng độ phát quang mạnh nhất, cịn chuyển dời 4G5/2→6H11/2 có cƣờng độ yếu Ở ta lƣu ý đến dịch chuyển 4G5/2→6H7/2, dịch chuyển phát quang màu cam Khi ion Sm3+ đƣợc kích thích lên mức lƣợng cao (6H5/2→4F7/2) nhanh chóng hồi phục mức lƣợng thấp (4G5/2) từ G5/2→6H5/2,7/2,9/2,11/2 vùng khả kiến 2.3.4 Phổ kích thích mẫu pha tạp ion Sm3+ (λem= 601nm) ( Mẫu TSm) Hình 2.8 Phổ kích thích mẫu thủy tinh pha tạp ion Sm3+ (λem= 601nm) vùng 300nm-500nm Nhận xét : Phổ kích thích đo nhiệt độ phòng mẫu thủy tinh pha tạp ion Sm3+đƣợc ghi từ tín hiệu phát quang 601nm ứng với chuyển dời 4G5/2→6H7/2bằng kỹ thuật thông thƣờng hệ FL3-22 ta dẽ dàng quan sát trực tiếp đƣợc dải kích thích: SVTH: Nguyễn Cao Viễn H5/2→ 4D3/2 (362nm) Trang 37 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Trần Thị Hồng H5/2→ 6P7/2 (375nm) 6 H5/2→ 4F7/2 (402nm) H5/2→ 6P5/2 (417nm) 6 H5/2→ 4G5/2 (439nm) H5/2→ 4I9/2, 11/2, 13/2 (477nm) Từ phổ kích thích (hình 2.8) phổ phát quang (hình 2.7), ta thiết lập đƣợc giản đồ mức lƣợng trạng thái kích thích, cấu trúc lƣợng cho phép ta hiểu tính chất cácchuyển dời phát xạ khơng phát xạ vật liệu Hình 2.9.Giản đồ mức lượng ion Sm3+ SVTH: Nguyễn Cao Viễn Trang 38 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Trần Thị Hồng 2.3.5 Phổ hấp thụ mẫu thủy tinh pha tạp ion Tb3+ (330nm-500nm) Hình 2.10 Phổ hấp thụ mẫu thủy tinh pha tạp ion Tb3+ (330nm-500nm) Nhận xét : Sau đo phổ hấp thụ ion vùng 330nm-500nm ta thu đƣợc dịch chuyển hấp thụ : SVTH: Nguyễn Cao Viễn F6→ 5D4 (488nm) F6→ 5G6 + 5D3 (379nm) F6→ 5L10 (370nm) F6→ 5G5 (360nm) F6→ 5D2 (359nm) F6→ 5G4 (354nm) F6→ 5L9 (350nm) Trang 39 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Trần Thị Hồng 2.3.6 Phổ phát quang ion Tb3+ (λex= 379nm) (MẪU TTb) Hình 2.11 Phổ phát quang mẫu TTb kích thích bước sóng 379nm Nhận xét : Khi ion Tb3+ đƣợc kích thích lên mức lƣợng cao (7F6 phục mức lƣợng thấp (5G6 D3 5D3 5 G6) nhanh hồi D4) từ 5D4 F6, 5, 4, vùng ánh sáng khả kiến, cụ thể : 5 D4→7F6 (488nm) D4→7F5 (543nm) D4→7F4 (586nm) D4→7F3(622nm) Trong đó, dịch chuyển từ 5D4→7F5 (543nm) phát quang màu xanh có cƣờng độ mạnh Dịch chuyển có ứng dụng quan trọng chiếu sáng hiển thị hình ảnh SVTH: Nguyễn Cao Viễn Trang 40 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Trần Thị Hồng 2.3.7.Phổ kích thích mẫu thủy tinh pha tạp ion Tb3+ (λem =543nm) Hình 2.12.Phổ kích thích mẫu thủy tinh pha tạp ion Tb3+ (λem =543nm) Nhận xét : Phổ kích thích mẫu thủy tinh pha tạp ion Tb3+ (ứng với xạ phát quang 543 nm) xuất đỉnh, với dịch chuyển kích thích: F6→ 5G6 (379nm) F6→ 5L10 (370nm) F6→ 5D2 (359nm) F6→ 5G4 (354nm) Các dịch chuyển kích thích 7F6→5G6 (379nm), 7F6→5L10 (370nm) có cƣờng độ lớn Chúng ta quan tâm đến dịch chuyển 7F6→5G6 (379nm) Từ phổ kích thích ta thiết lập đƣợc giãn đồ mức lƣợng trạng thái kích thích, cấu trúc lƣợng cho phép ta hiểu tính chất chuyển dời phát xạ không phát xạ vật liệu SVTH: Nguyễn Cao Viễn Trang 41 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Trần Thị Hồng Hình 2.13.Giản đồ mức lượng ion Tb3+ 2.3.8 Khảo sát truyền lƣơng từ Tb3+- Sm3+ [5] 2.3.8.1.Phổ phát quang mẫu đồng pha tạp Tb3+- Sm3+ (λex= 402nm) Hình 2.14 Phổ phát quang mẫu đồng pha tạp Tb3+- Sm3+ (λex=402nm) SVTH: Nguyễn Cao Viễn Trang 42 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Trần Thị Hồng Nhận xét : Sử dụng bƣớc sóng kích thích 402nm cho mẫu đồng pha tạp Tb3+- Sm3+ta thu đƣợc chuyển dời phát quang bƣớc sóng 562nm, 601nm, 645nm 710nm Khi so sánh phổ phát quang hai mẫu TSm (chỉ pha tạp Sm3+) TTb (chỉ pha tạp Tb3+) ta rút nhận xét: - Chuyển dời ứng với bƣớc sóng 562nm chuyển dời 4G5/2→6H5/2 Sm3+ - Chuyển dời ứng với bƣớc sóng 601nm chuyển dời 4G5/2→6H7/2 Sm3+ - Chuyển dời ứng với bƣớc sóng 645nm chuyển dời 4G5/2→6H9/2 Sm3+ - Chuyển dời ứng với bƣớc sóng 710nm chuyển dời 4G5/2→6H11/2 Sm3+ Kết việc đo phổ phát quang mẫu đồng pha tạp Tb3+- Sm3+ ứng với bƣớc sóng kích thích 402nm ta thu đƣợc chuyển dời đặc trƣng 4G5/2 → H5/2,7/2,9/2,11/2của Sm3+ mà khơng thấy có xuất chuyển dời Tb3+ Điều chứng tỏ khơng có truyền lƣợng từ Sm3+ sang Tb3+ kích thích bƣớc sóng 402nm 2.3.8.2 Phổ phát quang mẫu pha tạp Sm3+ ( =379nm) Hình 2.15 Phổ phát quang mẫu pha tạp Sm3+ kích thích bước sóng 379nm SVTH: Nguyễn Cao Viễn Trang 43 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Trần Thị Hồng Nhận xét: Phổ phát quang mẫu thủy tinh tellurite pha tap ion Sm3+ đƣợc đo nhiệt độ phịng kích thích bƣớc sóng 379nm Chúng quan sát đƣợc chuyển dời phát quang mạnh từ: G5/2→6H5/2 (562nm) G5/2→6H7/2 (601nm) 4 G5/2→6H9/2 (645nm) G5/2→6H11/2(710nm) Trong số chuyển dời phát quang chuyển dời 4G5/2→6H7/2có cƣờng độ phát quang mạnh nhất, cịn chuyển dời 4G5/2→6H11/2 có cƣờng độ yếu Khi ion Sm3+ đƣợc kích thích lên mức lƣợng cao (6H5/2→4F7/2) nhanh chóng hồi phục mức lƣợng thấp (4G5/2) từ G5/2→6H5/2,7/2,9/2,11/2 vùng khả kiến 2.3.8.3 Phổ phát quang mẫu đồng pha tạp Tb3+- Sm3+ (λex= 379nm) Hình 2.16 Phổ phát quang mẫu đồng pha tạp Tb3+- Sm3+ kích thích bước sóng 379nm SVTH: Nguyễn Cao Viễn Trang 44 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Trần Thị Hồng Nhận xét : Sử dụng bƣớc sóng kích thích 379nm cho mẫu đồng pha tạp Tb3+- Sm3+ta thu đƣợc chuyển dời phát quang bƣớc sóng 488nm,543nm, 562nm, 601nm, 645nm 710nm Khi so sánh phổ phát quang hai mẫu TSm (chỉ pha tạp Sm3+) TTb (chỉ pha tạp Tb3+) ta rút nhận xét: - Chuyển dời ứng với bƣớc sóng 488nm chuyển dời 5D4→ 7F6của Tb3+ - Chuyển dời ứng với bƣớc sóng 543nm chuyển dời 5D4→ 7F5của Tb3+ - Chuyển dời ứng với bƣớc sóng 562nm chuyển dời 4G5/2→6H5/2 Sm3+ - Chuyển dời ứng với bƣớc sóng 601nm chuyển dời 4G5/2→6H7/2 Sm3+ - Chuyển dời ứng với bƣớc sóng 645nm chuyển dời 4G5/2→6H9/2 Sm3+ - Chuyển dời ứng với bƣớc sóng 710nm chuyển dời 4G5/2→6H11/2 Sm3+ Hình 2.17 Giản đồ biểu diễn truyền lượng từ Tb3+ Sm3+ kích thích bước sóng 379nm SVTH: Nguyễn Cao Viễn Trang 45 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Trần Thị Hồng Nhận xét : Từhình 2.11, 2.15, 2.16khi sử dụng bƣớc sóng 379nm để kích thích cho mẫu đồng pha tạp Sm3+ - Tb3+thìcƣờng độ chuyển dời 5D4 F6 5D4 F5 Tb3+ giảm so với mẫu pha tạp Tb3+ kích thích bƣớc sóng 379nm, cịn chuyển dời4G5/2 → 6H5/2,7/2,9/2,11/2của Sm3+tăng lên rõ rệt so với mẫu pha tạp Sm3+khi kích thích bƣớc sóng 379nm Điều chứng tỏ có truyền lƣợng từ Tb3+ sang Sm3+ Hay nói cách khác có mặt Tb3+ phát quang Sm3+ tăng lên Ta lí giải điều nhƣ sau: Khi sử dụng bƣớc sóng 379nm để kích thích Tb3+ từ trạng thái 7F6 dịch chuyển lên 5G6, sau phục hồi trạng thái D4 Tb3+, nhƣng mức 5D4 nằm gần mức 4I11/2 Sm3+ Vì phần lƣợng Tb3+ truyền sang 4I11/2 Sm3+, từ trạng thái 4I11/2 dịch chuyển 4G5/2(dịch chuyển không xạ)và tiếp tục thực chuyển dời 4G5/2 → H5/2,7/2,9/2,11/2 2.4 Tọa độ màu Hình 2.18.Tọa độ màu mẫu pha tạp Tb3+ (Mẫu TTb) (λex=379nm) SVTH: Nguyễn Cao Viễn Trang 46 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Trần Thị Hồng Hình 2.19 Tọa độ màu mẫu pha tạp Sm3+ (Mẫu TSm) (λex=402nm) Hình 2.20.Tọa độ màu mẫu đồng pha tạp Tb3+- Sm3+ (λex=379nm) (Mẫu TTb-Sm) Nhận xét : - Mẫu TSm( kích thích 402nm) có tọa độ màu (R,G,B) (255, 18, 14) ứng với màu xanh đỏ SVTH: Nguyễn Cao Viễn Trang 47 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Trần Thị Hồng - Mẫu TTb (kích thích 379nm) có tọa độ màu (R, G, B) (65, 255, 61) ứng với màu xanh Vật liệu phát quang màu xanh kích hoạt Tb3+ đƣợc sử dụng thực tế đèn huỳnh quang ba màu, hình hiển thị - Mẫu TSm- Tb (kích thích 379nm) có tọa độ màu (R, G, B) (255, 212, 60) ứng với màu vàng cam - Sau đồng pha tạp Sm3+-Tb3+, mẫu phát quang màu vàng cam Đó pha trộn hai xạ: đỏ xanh cây, phát từ hai tâm Sm3+ Tb3+, màu đỏ Sm3+ dịch chuyển vùng có bƣớc sóng ngắn hơn, màu xanh Tb3+ dịch chuyển vùng có bƣớc sóng dài SVTH: Nguyễn Cao Viễn Trang 48 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Trần Thị Hồng KẾT LUẬN Sau nghiên cứu đề tài rút số nhận xét sau: - Chế tạo thành công mẫu thủy tinh tellurite pha tạp Sm3+ ; pha tạp Tb3+ ; đồng pha tạp Sm3+ - Tb3+, mẫu hoàn toàn suốt - Từ khảo sát phổ hấp thụ, phổ kích thích phổ phát quang mẫu: mẫu pha tạp Sm3+ ; mẫu pha tạp Tb3+ mẫu đồng pha tạp Sm3+ - Tb3+ ; cho biết có truyền lƣợng từ Tb3+ sang Sm3+mà khơng có truyền lƣợng từ Sm3+ sang Tb3+ - Có dịch chuyển tọa độ màu đồng pha tạp Sm3+ - Tb3+ Từ mở hƣớng nghiên cứu ta pha tạp thêm thành phần tọa độ màu dịch chuyển vùng ánh sáng trắng để chế tạo LED trắng Ý kiến đề xuất : Do khó khăn trang thiết bị phịng thí nghiệm nhƣ thời gian nghiên cứu đề tài nên chúng tơi chƣa có điều kiện sâu vào việc nghiên cứu cạnh tranh cƣờng độ hai xạ này, đồng thời thêm thành phần pha tạp để chế tạo vật liệu phát ánh sáng trắng SVTH: Nguyễn Cao Viễn Trang 49 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Trần Thị Hồng TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt : [1] Lê Văn Thanh Sơn (2009), Thí nghiệm quang phổ Đại học Sƣ Phạm Đà Nẵng [2] Phan Văn Thích (1973), Hiện tượng huỳnh quang kĩ thuật phân tích huỳnh quang (Giáo trình chuyên đề) Đại học tổng hợp Hà Nội [3] Phạm Thu Nga (1997), Vật liệu huỳnh quang Viện khoa học vật liệu Tiếng anh : [4] 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 [5] Chong – jian Zhao, Jia – li - Cai, Ruo - ying Li… White light emission from Eu3+/Tb3+/Tm3+ triply - doped aluminoborat glass, Journal of non – crytalline solids 358 (2012) 604 – 608 [6] N Wada; K Kojima; J of Luminescence 126, (2007); 53 – 62 [7] Judd B R (1962), Optical absorption intensities of Rare-Earth ion, ,Phys Rev Vol 127, No 3, pp 750-761 [8] McKeever S W.S (1985), Thermoluminescence of solids, Cambrige University Press [9] O.Ravi, C.Madhukar Reddy, L.Manoj, B.Deva Prasad Raju, Structural and optical studies of Sm3+ ions doped niobium borotellurite glasses, Journal of molecular strcture 1029 (2012) 53-59 [10] S Methfessel Ruhr University Bochum (1984), Structure and Magnetism in Metal glasses [11].Y.N.Ch.Ravi Babu, P.Sree Ram Naik, K.Vijaya Kumar, N.Rajesh kumar, A.Suresh Kumar, Spectra investigation of Sm3+ doped lead bismuth magnesium brophosphate glasses,Journal of Quantitative spectroscopy & Radiative Transfer 113 (2012) 1669-1675 SVTH: Nguyễn Cao Viễn Trang 50 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Cao Viễn GVHD: ThS Trần Thị Hồng Trang 51 ... GVHD: ThS Trần Thị Hồng “ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ SỰ TRUYỀN NĂNG LƢỢNG GIỮA ION Tb3+ VÀ Sm3+ TRONG THỦY TINH TELLURITE ’’ Mục tiêu đề tài - Nghiên cứu mẫu vật liệu thủy tinh Tellurite pha tạp , -... mẫu thủy tinh pha tạp 33 2.3.3 Phổ phát quang mẫu thủy tinh pha tạpion Sm3+ .35 2.3.4 Phổ kích thích mẫu thủy tinh pha tạp ion Sm3+ 36 2.3.5 Phổ hấp thụ mẫu thủy tinh pha tạp ion Tb3+. .. diệt mối để bảo vệ di tích lịch sử Trong phạm vi nghiên cứu chúng tôi, chọn nghiên cứu ion đất (Sm3+ Tb3+) pha tạp vào thủy tinh tellurite với hy vọng ứng dụng chế tạo vật liệu quang hữu ích 1.3.2.2