2.3.1. Phương pháp phổ hấp thụ
Phổ hấp thụ là một cơng cụ hữu ích trong việc nghiên cứu sự tương tác của vật liệu với ánh sáng chiếu vào, qua đĩ, cĩ thể biết được thơng tin về các quá trình hấp thụ xảy ra tương ứng với các chuyển dời quang học từ một số trạng thái cơ bản ni đến một số trạng thái kích thích nj, từ đĩ cĩ thể xác định được bước sĩng kích thích hiệu quả cho quá trình quang huỳnh quang (j–i) quan tâm.
Mơi trường vật chất hấp thụ ánh sáng tuân theo định luật Beer-Lambert: I(ν) = Io(ν).exp(-αd) (2.7) Hệ số hấp thụα(ν) được xác định bằng cách lấy ln hai vế (2.7), được:
d v I
I ( )/( ( )] ( ).
ln[ 0 ν ν =α (2.8)
Phổ hấp thụ là biểu diễn đồ thị hệ số hấp thụ α (hay độ hấp thụ A) theo bước sĩng hay năng lượng của photon đi qua vật chất. Như vậy, hệ số hấp thụ lớn tại một bước sĩng nào đĩ cho thấy photon cĩ năng lượng tương ứng bị vật chất hấp thụ mạnh, phần ánh sáng truyền qua cĩ cường độ yếu. Ý nghĩa của
hệ số hấp thụ bằng 1 là khi ánh sáng truyền qua một mơi trường cĩ độ dày 1 cm, cường độ sẽ bị suy giảm đi e (~2,7) lần.
Để dễ hình dung về mức độ suy giảm ánh sáng khi đi qua một vật liệu (độ hấp thụ), người ta biến đổi cơng thức (2.7) như sau:
d v I
I ( )/( ( )] ( ).
ln[ 0 ν ν =α =ln10.lg[I0(ν)/(I(ν)]=2,3.A (2.9) Trong đĩ A = lg[I0/I] được gọi là độ hấp thụ (absorbance), là đại lượng khơng cĩ thứ nguyên, liên hệ với hệ số hấp thụα bằng biểu thức:
d v A( ) ( ). . 3 , 2 ν =α (2.10) Nếu d lấy bằng 1 cm thì độ hấp thụ bằng 1, cĩ nghĩa khi ánh sáng truyền qua vật liệu cĩ độ dày 1cm thì cường độ ánh sáng bị giảm đi 10 lần (thay vì 2,7 lần khi sử dụng hệ số hấp thụ α); độ hấp thụ bằng 2 tương ứng với cường độ ánh sáng giảm 100 lần. Vì vậy, khi đo độ hấp thụ, người ta pha lỗng vật liệu đểđộ hấp thụ nằm trong khoảng dưới 1, tránh hiện tượng tái hấp thụ hoặc bão hịa tín hiệu, gây sai số.
Các phổ hấp thụ được trình bày trong luận án được tiến hành trên hệ đo iHR550 tại phịng Vật liệu quang điện tử thuộc Viện Khoa học Vật liệu. Hình 2.12 trình bày sơ đồ khối của một hệ đo phổ hấp thụ. Nguồn sáng được sử dụng là đèn hydrogen cơng suất 50 mW phát xạ trong vùng nhìn thấy, máy đơn sắc lựa chọn bước sĩng hay tần số, thiết bị thu tín hiệu CCD Synapse biến đổi tín hiệu thành tín hiệu điện đưa vào máy tính. Bằng cách ghi phổ trải trong vùng năng lượng photon rộng, cĩ thể biết được các quá trình hấp thụ xảy ra tương ứng với các chuyển dời quang học.