A. Kết quả nghiên cứu tính chất và ứng dụng của vật liệu CaAl4O7 pha
3.5. Phổ huỳnh quang (PL) và phổ kích thích huỳnh quang (PLE) của
3.5. Phổ huỳnh quang (PL) và phổ kích thích huỳnh quang (PLE) của vật liệu SrAl4O7 pha tạp Mn4+ liệu SrAl4O7 pha tạp Mn4+
Phổ hình kích thích huỳnh quang đo tại bƣớc sóng 658 nm của vật liệu SrAl4O7 pha tạp 0,1%Mn4+ đƣợc chế tạo bằng phƣơng pháp pha rắn và thiêu kết ở nhiệt độ 1500 oC trong môi trƣờng không khí đƣợc trình bày hình 3.12.
Hình 3.12. Phổ kích thích huỳnh quang của mẫu SrAl4O7: 0,1%Mn4+ thiêu kết ở 1500
oC với thời gian 5 giờ trong môi trƣờng không khí
Tƣơng tự nhƣ phổ kích thích huỳnh quang của vật liệu CaAl4O7 pha tạp Mn4+, vật liệu SrAl4O7 pha tạp Mn4+ cũng hấp thụ mạnh ở 2 vùng 260 - 430 nm và 430 - 540 nm với bƣớc sóng cực ~325 nm và 472 nm. Trong đó, cƣờng độ hấp thụ ở vùng bƣớc sóng ngắn (325 nm) mạnh hơn nhiều so với vùng hấp thụ sóng dài hơn (472 nm) và kết quả này cũng khá phù hợp với các công bố gần
đây [37,40,47,49]. Nguyên nhân hấp thụ các đỉnh này đƣợc giải thích nhƣ nhau: Đỉnh hấp thụ 325 nm là do sự chuyển mức năng lƣợng 4 A2 → 4 T1 [40,47,49,50], còn đỉnh hấp thụ 472 nm là do sự chuyển mức năng lƣợng 4A2 → 4 T2 [41,47,50]. Trên cơ sở đó, chúng tôi sử dụng hai bƣớc sóng kích thích 325 và 472 nm để nghiên cứu phổ huỳnh quang của mẫu SrAl4O7 pha tạp 0,1% Mn4+ khi thiêu kết ở 1500 oC với thời gian 5 giờ trong môi trƣờng không khí và kết quả đƣợc trình bày trên hình 3.13. Kết quả nhận đƣợc trên hình 3.13 dễ dàng nhận thấy phổ huỳnh quang của vật liệu phát xạ trong vùng đỏ - đỏ xa với bƣớc sóng từ 600 nm đến 720 nm và đạt cực đại ở các bƣớc sóng 643, 658 và 669 nm. Nguyên nhân đƣợc các đỉnh phát xạ này là do sự chuyển đổi mức năng lƣợng 2
E → 4
A2 và 2T2 → 4A2 của ion Mn4+ trong trƣờng tinh thể SrAl4O7 [33].
Hình 3.13. Phổ huỳnh quang kích thích tại bƣớc sóng 325 và 472nm của vật liệu SrAl4O7 pha tạp 0,1%Mn4+ chế tạo bằng phƣơng pháp đồng kết tủa và ủ nhiệt tại
1500 oC với thời gian 5 giờ trong môi trƣờng không khí
3.6. Ảnh hƣởng nhiệt độ thiêu kết đến tính chất quang của vật liệu
Phổ huỳnh quang với bƣớc sóng kích thích 325 nm của vật liệu SrAl4O7 pha tạp 0,1%Mn4+ và thiêu kết tại các nhiệt độ khác nhau từ 1000 oC đến 1500 oC đƣợc trình bày trên hình 3.14. Quan sát phổ huỳnh qung 3.14 cho
thấy ở nhiệt độ thiêu kết 1000 oC thì chỉ quan sát đỉnh phát xạ 658 nm với cƣờng độ rất yếu. Nhiệt độ thiêu kết từ 1100 đến 1500 o
C thì hình dạng phổ tƣơng tự nhau với vùng phát xạ từ 600 - 720 nm tại các cực đại 643, 658 và 667 nm. Kết quả nhận đƣợc cũng cho thấy nhiệt độ thiêu kết từ 1100 đến 1500 oC cƣờng độ huỳnh quang tăng lên và đạt cực đại ở 1500 o
C. Sự tăng cƣờng độ theo nhiệt độ đƣợc giải thích tƣơng tự nhƣ trong phần sự thay đổi theo nhiệt độ thiêu kết của vật liệu CaAl4O7 pha tạp Mn4+. Nhƣ vậy trong điều kiện nghiên cứu này thì nhiệt độ cho phổ huỳnh quang tốt nhất tại 1500 oC.
Hình 3.14. Phổ huỳnh quang với bƣớc sóng kích thích 325 nm của mẫu SrAl4O7 pha tạp 0,1% Mn4+
chế tạo bằng phƣơng pháp pha rắn và thiêu kết ở các nhiệt độ từ 1000oC đến 1500oC trong môi trƣờng không khí
Để thêm khẳng định ảnh hƣởng nhiệt độ đến tính chất quang của vật liệu, chúng tôi tiến hành đo phổ huỳnh quang kích thích ở bƣớc sóng 472 nm của vật liệu SrAl4O7:0,1%Mn4+ thiêu kết ở nhiệt độ từ 1000 oC đến 1500 oC. Kết quả
nhận đƣợc hình 3.15 cho thấy cũng tƣơng tự khi kích thích thích bằng bƣớc sóng 325 nm. Cụ thể là ở nhiệt độ thiêu kết 1000 oC cƣờng độ PL nhận đƣợc là rất yếu và chỉ quan sát đƣợc đỉnh phát xạ 658 nm, ở nhiệt độ từ 1100 đến 1500 oC cho cƣờng độ khá mạnh từ 600 đến 720 nm và 3 đỉnh phát xạ cực đại 643, 658 và 669 nm. Cuối cùng, có thể kết luận rằng cƣờng độ PL tăng khi nhiệt độ tăng và đạt cực đại ở 1500 o
C.
Hình 3.15. Phổ huỳnh quang với bƣớc sóng kích thích 472 nm của mẫu SrAl4O7 pha tạp 0,1% Mn4+
chế tạo bằng phƣơng pháp pha rắn và thiêu kết ở các nhiệt độ từ 1000
oC đến 1500 oC trong môi trƣờng không khí
Để củng cố thêm bằng chứng ảnh hƣởng của nhiệt độ pha tạp đến tính chất quang của vật liệu SrAl4O7:Mn4+, chúng tôi tiến hành đo phổ kích thích huỳnh quang tại bƣớc sóng 658 nm của các mẫu SrAl4O7:0,1%Mn4+ đƣợc thiêu kết nhiệt độ từ 1000 đến 1500 oC và kết quả đƣợc trình bày trên hình 3.16. Kết quả đo phổ kích thích huỳnh quang tại bƣớc sóng 658 nm ở hình
3.16 cho thấy ở nhiệt độ thiêu kết 1000 oC gần nhƣ không quan sát phổ kích thích huỳnh quang đặc trƣng của ion Mn4+ trong mạng nền SrAl4O7. Ở nhiệt độ thiêu kết 1100 o
C bắt đầu quan sát rõ ràng phổ kích thích huỳnh quang với 2 vùng hấp thụ 260 - 440 nm, 440 - 500 nm tại hai cực đại tƣơng ứng 325 nm và 472 nm. Có thể thấy rằng khi nhiệt độ thiêu kết tăng từ 1100 đến 1500 oC, cƣờng độ kích thích huỳnh quang tăng dần và đạt cực đại ở 1500 o
C. Kết quả này là bằng chứng phù hợp với phổ huỳnh quang khi thay đổi theo nhiệt độ từ 1100 đến 1500 o
C nhƣ đã đƣợc phân tích trên hình 3.14 và hình 3.15.
Hình 3.16. Phổ kích thích huỳnh quang tại bƣớc sóng 658 nm của mẫu SrAl4O7 pha tạp 0,1% Mn4+
chế tạo bằng phƣơng pháp pha rắn và thiêu kết ở các nhiệt độ từ 1000
oC đến 1500 oC trong môi trƣờng không khí