Giản đồ cỏc mức năng lượng của ion Cr3+
trong trường tinh thể bỏt diện của pha lục giỏc α-Al2O3 theo Dq được tỏc giả Wood và cỏc cộng sự tớnh toỏn và đưa ra như trờn hỡnh 1.16 [63].
Phổ hấp thụ liờn quan đến ion Cr3+ trong nền Al2O3 núi chung bao gồm hai vựng phổ rộng nằm trong dải 350 – 475 nm và 475 – 650 nm liờn quan đến sự chuyển mức của cỏc điện tử từ 4
A2(4F) → 4
T1(4P), từ 4
A2(4F) → 4
T2(4F) tương ứng [17, 59, 63, 67]. Ngoài ra trong phổ hấp thụ của cỏc mẫu ở pha α-Al2O3:Cr3+ cũn quan sỏt được cỏc vạch hẹp ở 462 nm và 694 nm liờn quan đến chuyển mức của cỏc điện tử từ 4
A2 (4F) →
2
T (2G), 4A (4F) → 2
Hỡnh 1.16. Phổ hấp thụ của α- Al2O4:Cr3+ (ruby), nồng độ 0,9%. Cỏc mức năng lượng tớnh toỏn theo Dq được vẽ ở bờn trỏi. Phổ quan sỏt thực nghiệm ở bờn phải. Cỏc mức năng lượng
nhận được từ thực nghiệm ở giữa [63].
Hỡnh 1.17. Phổ huỳnh quang vạch R của ion Cr3+
trong γ-Al2O3:Cr3+ ở 25 K. (a) dưới bước súng kớch thớch khụng cộng hưởng 514,5 nm, (b) dưới bước súng kớch thớch cộng hưởng 685
nm, (c) phổ huỳnh quang của Cr3+
sau khi nung ở 1200 oC [25].
Cỏc kết quả nghiờn cứu cho thấy phổ huỳnh quang của vật liệu Al2O3:Cr3+ phụ thuộc nhiều vào kiểu pha của Al2O3. Đối với pha γ-Al2O3:Cr3+, phổ huỳnh quang là
N ăng lư ợn g, c m -1 x 1 0 -3 Cư ờng độ huỳnh qu ang Bước súng (nm)
một đỉnh rộng, bất đối xứng với cực đại ở khoảng 690 nm [25, 45] (hỡnh 1.17a). Tương tự như pha γ-Al2O3, phổ huỳnh quang của pha δ-Al2O3:Cr3+ cũng bao gồm một đỉnh phỏt xạ rộng bất đối xứng [45]. Trong khi đú phổ huỳnh quang của pha α-Al2O3:Cr3+ lại gồm hai vạch phỏt xạ hẹp ở bước súng 693,6 và 695,0 nm (hỡnh 1.18). Phổ huỳnh quang của pha θ-Al2O3:Cr3+ cũng bao gồm cỏc vạch hẹp nhưng ở bước súng ngắn hơn 691 và 688 nm (hỡnh 1.19) [45, 46].
Hỡnh 1.18. Phổ huỳnh quang vạch R của pha α-Al2O3: Cr3+[45].
Hỡnh 1.19. Phổ huỳnh quang vạch R của pha θ- Al2O3 và α-Al2O3: Cr3+ [45].
Ở Việt Nam, tớnh chất quang huỳnh quang của ion Cr3+
trong trường bỏt diện Al2O3 tổng hợp được nghiờn cứu rất ớt [1b]. Với mục đớch nghiờn cứu và cố gắng bổ sung làm đầy đủ hơn tớnh chất quang huỳnh quang của ion Cr3+
trong trường bỏt diện, trong luận ỏn này, ngoài nghiờn cứu tớnh chất quang của ZnAl2O4:Cr3+, chỳng tụi chọn nghiờn cứu tớnh chất quang của Al2O3:Cr3+. Vỡ Al2O3 tồn tại ở rất nhiều dạng pha tinh thể khỏc nhau, trong đú lại cú kiểu pha γ-Al2O3 là mạng lập phương khuyết tật, cú mạng tinh thể giống với mạng tinh thể spinel. Vỡ vậy, chọn chất nền là Al2O3 sẽ làm đa dạng kết quả nghiờn cứu tớnh chất quang của ion Cr3+
trong trường bỏt diện.
Cư ờng độ (s ố đế m ) Bước súng (nm) Cư ờng độ (s ố đế m ) Bước súng (nm)