Phổ phỏt quang của ion Ce3+
trong nền thủy tinh BLN được kớch thớch bằng đốn tử ngoại 365 nm ở nhiệt độ phũng được thể hiện ở Hỡnh 3 4
32 400 450 500 550 600 650 700 0.00 2.50x104 5.00x104 7.50x104 1.00x105 0.5Ce C-ờng độ phá t qua ng (đv tđ) B-ớc sóng (nm)
Hỡnh 3 4: Phổ quang phỏt quang của ion Ce3+ trong thủy tinh BLN
Ta thấy rằng phổ cú dạng đặc trưng dải rộng (phổ đỏm), cú vị trớ cực đại ở 404 nm (phỏt quang màu tớm), đõy là đặc trưng cho chuyển dời 4f-5d. Cỏc nghiờn cứu về sự phỏt quang của ion Ce3+
trong nền thủy tinh đều chỉ ra rằng: Cỏc chuyển dời 4f-5d là cỏc chuyển dời cú năng lượng cao thường quan sỏt được ở cỏc ion đất hiếm như Ce3+
, Pr3+[4], [6]. Hỡnh 3 3 biểu diễn sự tỏch mức năng lượng do trường tinh thể của hai mức năng lượng 4f1
(2F5/2, 2F7/2) và 5d1 (2D3/2, 2D5/2) cấu hỡnh điện tử của ion Ce3+ Trong quang phổ thực nghiệm khụng quan sỏt được chuyển dời đến 2
D5/2 vỡ nú nằm ở trạng thỏi năng lượng quỏ cao Cỏc nghiờn cứu cũng chỉ ra rằng sự phỏt quang của ion Ce3+
cú thể xuất hiện trong khoảng từ 300 đến 500 nm, tựy thuộc vào trường tinh thể của mạng nền mà trong đú cỏc ion đất hiếm được đưa vào, do tỏc động của trường tinh thể vào trạng thỏi kớch thớch 5d1
là khỏ lớn
33 400 450 500 550 600 650 700 0.0 2.0x104 4.0x104 6.0x104 8.0x104 1.0x105 1.2x105 1.4x105 C - ờ n g đ ộ ( đ v tđ ) B-ớc sóng (nm) 0.5Ce 1.0Ce 2.0Ce
Phổ phỏt quang của thủy tinh BLN pha tạp ion Ce3+ với cỏc nồng độ khỏc nhau cũng được tiến hành nghiờn cứu Quan sỏt phổ phỏt quang của hệ mẫu ta thấy cỏc đỉnh phỏt quang dịch nhẹ về bước súng đỏ (Red – shift) khi tăng nồng độ ion Ce3+ từ 0,5 1,0 2,0.
Mặt khỏc, sự thay đổi cường độ phỏt quang theo nồng độ cũng được ước tớnh và biểu diễn trờn hỡnh 3 6 Dựa vào biểu đồ này cú thể thấy sự phụ thuộc (thực tế là giảm dần) của cường độ phỏt quang vào nồng độ của Ce3+ (tăng dần từ 0,5 1,0 2,0). 0 1 2 3 0.0 2.0x104 4.0x104 6.0x104 8.0x104 1.0x105 1.2x105 1.4x105 C - ờ n g đ ộ ( c h u ẩ n h ó a ) Giá trị x Hỡnh 3 5: Phổ phỏt quang của hệ thủy tinh BLN pha tạp Ce3+ với cỏc nồng độ khỏc nhau
Hỡnh 3 6: Sự thay đổi cường độ đỉnh Ce3+
34
KẾT LUẬN
Sau một thời gian thực hiện đề tài khúa luận “Ch tạo thủy tinh Borate pha tạp Ce3+
và hảo s t t nh chất quang nhằm ứng dụng trong đốn LED”, chỳng tụi đó thu được một số kết quả:
- Chế tạo thành cụng thủy tinh Borate pha tạp Ce3+ tại Phũng thớ nghiệm Vật lớ Trường Đại học Quảng Bỡnh bằng phương phỏp núng chảy
- Cấu trỳc của cỏc mẫu thủy tinh BLN pha tạp Ce3+ đó chế tạo được nghiờn cứu bằng phương phỏp nhiễu xạ tia X Kết quả thu được chứng tỏ thủy tinh BLN pha tạp Ce3+
cú cấu trỳc vi tinh thể cho cỏc đỉnh mở rộng và khụng đổi
- Phõn tớch phổ hấp thụ của cỏc mẫu cho kết quả thủy tinh BLN pha tạp Ce3+ hấp thụ mạnh vựng bước súng 240 nm – 400 nm (vựng tử ngoại) Phổ hấp thụ cú dạng đỏm rộng đặc trưng cho chuyển dời 4f – 5d. Ion Ce+3
hấp thụ cỏc photon vựng tử ngoại để thực hiện cỏc chuyển dời từ trạng thỏi cơ bản 4
F5/2 lờn cỏc trạng thỏi cao hơn
- Phổ phỏt quang của cỏc mẫu thủy tinh BLN pha tạp Ce3+ cho thấy phổ cú dạng đặc trưng dải rộng (phổ đỏm), cú vị trớ cực đại ở 404nm (phỏt quang màu tớm), đõy là đặc trưng cho chuyển dời 4f-5d.
Mặt khỏc, so sỏnh phổ phỏt quang của cỏc mẫu thủy tinh BLN pha tạp Ce3+ với nồng độ khỏc nhau chỳng tụi thấy rằng cỏc đỉnh phỏt quang dịch nhẹ về bước súng đỏ (Red – shift) khi tăng nồng độ ion Ce3+ từ 0,5 1,0 2,0 và sự phụ thuộc của cường độ phỏt quang vào nồng độ của Ce3+
35
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Trần Ngọc, Bài giảng Lớ thuyết thủy tinh; Trường Đại học Quảng Bỡnh
2 Trần Thị Hoài Giang (2009), Ảnh hưởng cỏc tõm bẫy đến hiện tượng
phỏt quang của vật liệu aluminate kiềm thổ, Luận văn Thạc sĩ khoa học, Đại
học Huế
3 Trần Văn Phỳ (2014), Chế tạo và nghiờn cứu tớnh chất quang của thủy
tinh Borate kiềm pha tạp đất hiếm, Luận văn Thạc sĩ khoa học, Trường Đại
học Khoa học Huế
Tài iệu Ti ng Anh:
4. Christane Gửrller, Walrand and K. Binnemans, “Handbook on the
Physics and Chemistry of Rare Earths”. Vol.25, pp 101 – 252.
5. Hirokazu Masai and Takayuki Yanagida (2015), “Emission property
of Ce3+ - doped Li2O - B2O3 - SiO2 glasses”.
6. Judd B.R. (1962), Optical absorption intensities of Rare – Earth ion, Phys. Rev. Vol. 127, No3, pp. 750 – 761.