Tôi tiến hành khảo sát tính chất quang của bột huỳnh quang chế tạo đƣợc thông qua phép đo phổ huỳnh quang (PL) và phổ kích thích huỳnh quang (PLE).
Hình 3.4 là kết quả đo phổ PL và PLE của bột ZnO pha tạp ion Eu3+
với nồng độ 10% khuếch tán ở nhiệt độ 1000oC trong thời gian 3 giờ. Quan sát trên phổ huỳnh quang (PL) thấy rằng dải phát xạ có độ rộng từ 400 – 800nm. Với các đỉnh đặc trƣng cho mạng nền ZnO tại bƣớc sóng 520 nm và các đỉnh phát xạ do chuyển mức phát xạ của ion Eu3+
trong mạng nền ZnO tại các đỉnh phát xạ 578, 590, 610, 689 và 704 nm. Các đỉnh phát xạ đặc trƣng của mạng nền ZnO có nguồn gốc từ các sai hỏng do các nút khuyết O hoặc Zn điền kẽ gây ra [4, 5]. Các đỉnh phát xạ đặc trƣng của ion Eu3+
trong trƣờng tinh thể của mạng nền ZnO là do sự dịch chuyển mức năng lƣợng của ion Eu3+
trạng thái kích thích 5
D0 về các trạng thái có mức năng lƣợng thấp hơn 7Fj (j = 0, 1, …6). Do đó, các đỉnh phát xạ tại các bƣớc sóng 578, 590, 610, 689 và 704nm có thể giải thích là do sự dịch chuyển mức năng lƣợng lần lƣợt từ
5 D07 F0, 5D07 F1, 5D07 F2, 5D07 F3 và 5D07 F4, trong các đỉnh này cƣờng độ phát xạ tại bƣớc sóng 610nm là mạnh nhất [9, 10]. Đỉnh phát xạ tại bƣớc sóng 610 nm tƣơng ứng với dịch chuyển mức năng lƣợng của ion Eu3+
từ trạng thái kích thích 5
D0 về trạng thái lƣỡng cực điện 7F2, đây là mức năng lƣợng có xác suất tích lũy điện tử lớn. Các quá trình dịch chuyển về các trạng thái còn lại bị cấm bởi quy tắc chẵn lẻ lƣợng tử, nhất là các dịch chuyển tƣơng ứng với các trạng thái lƣỡng cực từ.
Để khảo sát bƣớc sóng kích thích hiệu quả đối với hệ vật liệu ZnO: Eu3+, chúng tôi đo phổ kích thích huỳnh quang tại các đỉnh phát xạ đặc trƣng cho cả mạng nền và tạp chất tại các bƣớc sóng 520, 610 và 704 nm, kết quả cho thấy:
Phát xạ của mạng nền ZnO tại bƣớc sóng 520nm chủ yếu hấp thụ vùng kích thích dƣới 300nm.
Phổ PLE tại các bƣớc sóng 610nm và 704nm cho hấp thụ kích thích mạnh tại các bƣớc sóng 380nm, 393nm và 460 nm. Các hấp thụ kích thích tại 393nm (vùng NUV), 460nm (vùng ánh sáng xanh lam) điều này cho thấy bột ZnO: Eu3+
hoàn toàn có thể hấp thụ các kích thích ở vùng tử ngoại gần và vùng ánh sáng xanh lam cũng có nghĩa là bột ZnO: Eu3+ có thể ứng dụng trong công nghệ chiếu sáng LED sử dụng các chip LED NUV hoặc xanh lam.