Chúng tôi tếp tục khảo sát ảnh hưởng của ion Eu3+đối với tính chất quang của vật liệu Y2O3:2% Sm3+, kết quả phổ huỳnh quang của vật liệu Y2O3:2%Sm3+,x % Eu3+ nung ở nhiệt độ 700oC được biểu diễn ở hình 3.15 và 3.16.
Hình 3.15: Phổ huỳnh quang của vật liệu Y2O3:2 % Sm3+ x % Eu3+nung ở 700oC trong 1 giờ với λEX=418 nm
Hình 3.16: Phổ huỳnh quang của vật liệu Y2O3:2 % Sm3+ x % Eu3+nung ở 700oC trong 1 giờ tại λEM=611,5 nm với λEX=418 nm(hình lớn) và sự phụ thuộc của cường độ huỳnh quang vào nồng độ Eu3+ (hình nhỏ)
Phổ huỳnh quang của vật liệu cho thấy huỳnh quang của vật liệu đều thể hiện các đỉnh huỳnh quang đặc trưng của Eu3+ và Sm3+, phổ huỳnh quang của vật liệu gồm một số đỉnh có bước sóng từ 580 đến 631nm. Trong đó huỳnh quang mạnh nhất tại bước sóng 611,5 nm ứng với chuyển mức 5D0-7F2 của Eu3+, còn huỳnh quang tại bước sóng 607 nm ứng với chuyển mức 4G5/2-6H7/2 của Sm3+ [8, 13, 22].Cường độ huỳnh quang tại bước sóng 607 nm giảm dần khi nồng độ pha tạp của Eu3+ tăng từ 0 % đến 5 %, còn tại bước sóng 611,5nm thì cường độ huỳnh quang của vật liệu tăng khi nồng độ pha tạp của Eu3+ tăng từ 0 đến 5 %. Điều đó chứng tỏ đã có quá trình truyền năng lượng từ Sm3+ sang Eu3+, tại bước sóng 607 nm do Sm3+ sau khi nhận năng lượng từ mạng chủ đã truyền năng lượng cho Eu3+ dẫn đến khả năng phát quang của Sm3+ giảm khi nồng độ pha tạp của Eu3+ tăng, còn tại bước sóng 611,5 nm khả năng phát quang của vật liệu tăng khi khi nồng độ pha tạp của Eu3+ tăng. Theo Park W và các cộng sự [20] quá trình truyền năng lượng từ Sm3+ sang Eu3+ được biểu diễn ở hình 3.17.
Hình 3.17:Sơ đồ truyền năng lượng của vật liệu Y2O3:2 % Sm3+ x % Eu3+
Phổ huỳnh quang ghi nhận các đỉnh phát xạ của Sm3+và Eu3+ trong vật liệu Y2O3:2 % Sm3+ x % Eu3+ đều thể hiện các đỉnh phát xạ đặc trưng của Sm3+ trong vật liệu Y2O3:2% Sm3+ và Eu3+ trong vật liệu Y2O3:2% Eu3+ Điều này cho thấy mạng chủ và quá trình pha tạp thêm các ion đất hiếm không ảnh hưởng đến bước sóng phát xạ của Sm3+ và Eu3+. Đây là đặc điểm không chỉ của riêng Eu3+ và Sm3+ mà còn là đặc điểm chung của các ion đất hiếm. Do có lớp vỏ 4f nằm sâu ở phía trong và được che chắn bởi lớp vỏ 5s và 5p nên huỳnh quang của các ion đất hiếm nói chung và ion Sm3+, Eu3+ nói riêng ít chịu ảnh hưởng của mạng chủ và các ion đất hiếm khác.
Sự có mặt của ion Eu3+ trong vật liệu Y2O3:2 % Sm3+ đã làm giảm khả năng phát quang của Sm3+ trong vật liệu, cường độ huỳnh quang của Sm3+ càng giảm khi nồng độ của Eu3+ càng tăng. Như vậy Eu3+ là yếu tố giảm nhạy đối vớikhả năng phát quang của vật liệu Y2O3:2 % Sm3+. Tuy nhiên do điều kiện của phòng thí nghiệm đo quang và thời gian nghiên cứu của chúng tôi còn nhiều hạn chế nên mới khảo sát được ảnh hưởng của ion Eu3+ đối với khả năng phát quang của ion Sm3+ trong vật liệu Y2O3:2 % Sm3+, còn ảnh hưởng của ion Sm3+ đến khả năng phát quang của ion Eu3+ trong vật liệu Y2O3:2 % Eu3+ chúng tôi chưa có điều kiện nghiên cứu.
KẾT LUẬN
Một số kết quả chính của luận văn là:
1. Đã tổng hợp thành công các vật liệu nano phát quang Y2O3:x% Ho3+, Y2O3:x%Sm3+, Y2O3:2% Sm3+, x % Bi3+; Y2O3:2% Sm3+, x% Eu3+ bằng phương pháp phản ứng nổ với quy trình tổng hợp vật liệu ổn định, vật liệu được nung ở các nhiệt độ khác nhau từ 500 đến 900 oC trong 1 giờ.
2. Kết quả nhiễu xạ tia X cho thấy, vật liệu tổng hợp được là đơn pha và có kích thước trung bình là 11,5 -25,5 nm và kích thước hạt tăng khi nhiệt độ nung mẫu tăng. Kết quả nghiên cứu vi hình thái cho thấy,hạt vật liệu có kích thước tương đối đồng đều trong khoảng 11 nm đến 25nm.
3. Phổ huỳnh quang của các vật liệu Y2O3:Ho3+ và Y2O3:Sm3+tương ứng thể hiện các phát xạ đặc trưng của các ion Ho3+ và Sm3+; cường độ huỳnh quang lớn nhất khi nồng độ pha tạp 2%; nhiệt độ nung mẫu cho cường độ phát quang lớn nhất ở khoảng 700-750oC.
4. Bước đầu nghiên cứu ảnh hưởng truyền năng lượng trong các mẫu Y2O3:2%Sm3+, x%Bi3+ và Y2O3:2%Sm3+,x%Eu3+:
+ Sự có mặt của Bi3+ trong thành phần vật liệu Y2O3:x % Sm3+ làm tăng cường độ huỳnh quang của vật liệu khi nồng độ của Bi3+ từ 1 đến 2% và làm giảm cường độ huỳnh quang của vật liệu khi nồng độ của Bi3+ từ 3 đến 5%.
+ Sự có mặt của Eu3+ trong thành phần vật liệu Y2O3:2% Sm3+ làm giảm cường độ huỳnh quang của Sm3+ trong vật liệu, nhưng bên cạnh đó lại thể hiện các phát xạ đặc trưng của Eu3+: cường độ huỳnh quang của Sm3+ giảm, của Eu3+ tăng khi nồng độ Eu3+ tăng.