3.2. Tính chất quang của vật liệu
3.2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung mẫu đối với vật liệu YBO 3 :12,5%Tb(III) Thuộc tính quang học của vật liệu phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố khác
nhau, trong đó có các yếu tố liên quan đến điều kiện tổng hợp vật liệu. Trong luận văn này chúng tôi đã nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ nung mẫu đến tính chất quang của vật liệu. Phổ huỳnh quang của vật liệu YBO3:12,5%Tb(III) được nung ở các nhiệt độ khác nhau được biểu diễn ở hình 3.10.
480 520 560 600 640
0 5000 10000 15000
500 600 700 800 900
0 5000 10000 15000 20000
λEM = 543 nm
Nhiệt độ nung oC
5D4-7F3
5D4-7F4
5D4-7F5
5D4-7F6
b a c λEXC = 266 nm
Cươứng độ (đ.v.t.đ)
Bước sóng ( nm ) a t=5000C
b t=6000C c t=7000C d t=8000C e t=9000C
YBO3:12,5%Tb(III)
e
d
Hình 3.10: Phổ huỳnh quang của vật liệu YBO3:12,5%Tb(III) nung ở các nhiệt độ dưới kích thích 266 nm
Phổ huỳnh quang của vật liệu YBO3:12,5%Tb(III) nung ở các nhiệt độ khác nhau đều thể hiện các đỉnh huỳnh quang đặc trưng của ion Tb(III). Cường độ huỳnh quang của vật liệu cú sự thay đổi rừ rệt theo cỏc nhiệt độ nung khỏc
nhau. Khả năng phát quang của vật liệu tăng dần theo nhiệt độ nung mẫu từ 500 đến 900oC, vật liệu bắt đầu được hình thành ở khoảng 700oC và phát quang tốt nhất ở nhiệt độ nung 900oC, vật liệu nung ở 500 và 600oC phát quang yếu gần như không phát quang do vật liệu chưa được hình thành. Điều này hoàn toàn phù hợp với kết quả XRD đó nờu ở trờn. Sự khỏc biệt rừ nhất được nhận thấy tại đỉnh phát xạ 543 nm. Nguyên nhân là do ở nhiệt độ cao đã cải thiện khả năng pha tạp của Tb(III), hoàn thiện tinh thể vật liệu và làm tăng kích thước hạt vật liệu đồng thời làm tăng khả năng phát quang của vật liệu, vì thế nhiệt độ thích hợp cho việc tổng hợp chất phát quang YBO3 pha tạp Tb(III) giờ là 900oC nung trong 1h.
3.2.4. Tính chất quang của vật liệu YBO3:12,5%Tb(III),x%Bi (III) ( x= 5, 7,5, 10, 12,5 )
Nhằm nghiên cứu ảnh hưởng của yếu tố tăng nhạy Bi(III) đối với vật liệu YBO3:12,5%Tb(III) chúng tôi nghiên cứu tính chất quang của vật liệu YBO3:12,5%Tb(III),x%Bi(III) ( x= 5; 7,5; 10; 12,5 )
Hình 3.11 là phổ huỳnh quang của vật liệu YBO3:12,5%Tb(III),x%Bi(III) dưới kích thích 266 nm. Phổ huỳnh quang của vật liệu YBO3:12,5%Tb(III),x
%Bi(III) thể hiện các đỉnh huỳnh quang đặc trưng của ion Tb(III) tương tự như trong phổ huỳnh quang của vật liệu YBO3:x%Tb(III) đã trình bày ở trên. Ta có thể dễ dàng nhận thấy rằng cường độ huỳnh quang của vật liệu có pha tạp Bi(III) ở các nồng độ khác nhau đều cao hơn cường độ huỳnh quang của vật liệu không pha tạp Bi(III). Điều đó cho thấy sự có mặt của Bi(III) trong thành phần vật liệu đã làm tăng cường độ huỳnh quang của vật liệu. Theo Lei Chen và cộng sự [18], nguyên nhân của hiện tượng này là do có sự truyền năng lượng cộng hưởng giữa
Bi(III) và Tb(III) làm dịch chuyển vùng hấp thụ của vật liệu về phía có bước sóng dài hơn.
Hình 3.11. Phổ huỳnh quang của vật liệu YBO3:12,5%Tb(III),x%Bi(III) nung ở 900oC trong 1 giờ (hình lớn) và cường độ huỳnh quang tại bước sóng 487 và
543 nm dưới kích thích 266 nm (hình nhỏ).
Quá trình truyền năng lượng trong vật liệu YBO3:Eu(III),Bi(III) và YBO3:Tb(III),Bi(III) được biểu diễn qua sơ đồ trong hình 3.12.
Hình 3.12: Sơ đồ truyền năng lượng của ion Bi(III) vào ion Eu(III) và Tb(III) [13]
Sơ đồ cho thấy sau khi nhận năng lượng truyền từ mạng chủ và bức xạ kích thích, Bi(III) truyền năng lượng hấp thụ được cho Eu(III) và phát xạ ánh sáng màu đỏ, tương tự thế thì Bi(III) truyền năng lượng hấp thụ được cho Tb(III) và phát xạ ánh sáng màu xanh. Quá trình truyền năng lượng từ Bi(III) đến Eu(III), Tb(III) làm giảm năng lượng của Bi(III) do đó các đỉnh huỳnh quang của Bi(III) chỉ ghi nhận được khi nồng độ Eu(III) và Tb(III) rất thấp, khi nồng độ tăng lên cường độ huỳnh quang của Bi(III) giảm dần, ở nồng độ cao của Eu(III), Tb(III) các đỉnh huỳnh quang của Bi(III) gần như không ghi nhận được. Sự có mặt của Bi(III) trong thành phần vật liệu không những ảnh hưởng đến cường độ huỳnh quang mà còn ảnh hưởng đến vùng kích thích của vật liệu. Bi(III) pha tạp trong vật liệu làm dịch chuyển bờ hấp thụ của vật liệu về phía sóng dài. Điều này hoàn toàn phù hợp với kết quả mà Gao Janhua và cộng sự [12] đã từng công bố.