Hình 3.12và 3.13 là phổ huỳnh quang của vật liệu Y2O3:2%Sm3+,x%Bi3+ nung ở nhiệt độ 700oC trong 1 giờ dưới kích thích 418 nm. Phổ huỳnh quang của vật liệu thể hiện các đỉnh huỳnh quang đặc trưng của ion Sm3+ tương tự như trong phổ huỳnh quang của vật liệu Y2O3:2 % Sm3+. Nhưng có thể dễ dàng nhận thấy rằng, cường độ huỳnh quang của vật liệu có pha tạp Bi3+ ở các nồng độ 1 và 2 % Bi3+ đều cao hơn cường độ huỳnh quang của vật liệu không pha tạp Bi3+, còn cường độ huỳnh quang của vật liệu khi pha tạp Bi3+ ở các nồng độ 3, 4 và 5 % Bi3+ đều thấp hơn khi không pha tạp Bi3+. Điều đó cho thấy sự có mặt của Bi3+ trong thành phần vật liệu với nồng độ pha tạp 1 % Bi3+ và 2 % Bi3+ đã làm tăng cường độ huỳnh quang của vật liệu.
Hình 3.12: Phổ huỳnh quang của vật liệu Y2O3:2 % Sm3+ x % Bi3+nung ở 700oC trong 1 giờ với λEX=418 nm
Hình 3.13: Phổ huỳnh quang của vật liệu Y2O3:2 % Sm3+ x % Bi3+nung ở nhiệt độ 700oC trong 1 giờ tại λEM=607,7 nm với λEX=418 nm
Theo Guifang Ju và cộng sự [13], nguyên nhân của hiện tượng này là do có sự truyền năng lượng cộng hưởng giữa Bi3+ và Sm3+. Quá trình truyền năng lượng trong vật liệu Y2O3:2 % Sm3+ x % Bi3+được biểu diễn qua sơ đồ trong hình 3.14. Sơ đồ cho thấy: sau khi nhận năng lượng truyền từ mạng chủ và bức xạ kích thích, Bi3+ truyền năng lượng hấp thụ được cho Sm3+ và phát xạ ánh sáng màu xanh. Quá trình truyền năng lượng từ Bi3+ đến Sm3+ làm giảm năng lượng của Bi3+ do đó các đỉnh huỳnh quang của Bi3+ gần như không ghi nhận được.
Hình 3.14: Sơ đồ truyền năng lượng trong vật liệu Y2O3:2 % Sm3+ x % Bi3+
Phổ huỳnh quang của vật liệu Y2O3:2 % Sm3+ x % Bi3+còn cho thấy rằng: khi nồng độ Bi3+ tăng từ 1 đến 2 % cường độ huỳnh quang của vật liệu tăng lên, nhưng khi nồng độ Bi3+ tiếp tục tăng từ 3 đến 5 % cường độ huỳnh quang lại giảm.Theo Guifang Ju và cộng sự [13] khi nồng độ Bi3+ tăng cao, nồng độSm3+ không đổi làm cho khoảng cách giữa Bi3+ và Bi3+ trong mạng tinh thể giảm xuống do đó làm ảnh hưởng đến quá trình cộng hưởng truyền năng lượng từ Bi3+ đến Bi3+ , kết quả là làm giảm cường độ huỳnh quang của vật liệu. Kết quả này một lần nữa khẳng định vai trò của Bi3+ đối với tính chất quang của vật liệu