Eu2+ VÀ RE3+ (RE: Nd, Gd, Dy)
3.1.2. Phổ kớch thớch
Sau khi khảo sỏt phổ PL của hệ vật liệu CAO: Eu2+ (x % mol), chỳng tụi chọn mẫu CAO: Eu2+ (1,5 % mol) cú cường độ PL tốt nhất để khảo sỏt phổ kớch thớch, ứng với bức xạ tại bước súng 442 nm. Phổ kớch thớch của mẫu cú dạng dải rộng, nằm trong vựng từ bước súng 260 đến 420 nm, do chuyển mức từ 4f7 → 4f65d1 của ion Eu2+. Khụng quan sỏt thấy bất kỳ vạch hẹp nào trong vựng này do chuyển dời f-f của ion Eu3+ (Hỡnh 3.35). Kết quả này tương tự với cỏc cụng bố của nhiều cụng trỡnh nghiờn cứu trước đõy 16, 52, 85. Ngoài hai đỉnh chớnh ở bước súng 272 nm và 322 nm, phổ kớch thớch cũn cú thờm một đỉnh phụ ở bước súng 360 nm. Vựng kớch thớch cũn kộo dài đến dải màu xanh trong vựng nhỡn thấy, do vậy ỏnh sỏng tự nhiờn (mặt trời, đốn chiếu sỏng) cú thể đỏp ứng cho việc kớch thớch loại vật liệu này. Khi được kớch thớch bằng bức xạ này mẫu sẽ phỏt quang mạnh ở bước súng 442 nm.
250 300 350 4000,0 0,0 2,0x107 4,0x107 6,0x107 8,0x107 1,0x108 C ờn g độ P L (đ vt đ) B ớc sóng (nm) 269 nm 316 nm 362 nm
Hỡnh 3.35. Phổ kớch thớch mẫu CAO: Eu2+ (1,5 % mol)
Bằng cỏch làm khớt phổ thực nghiệm với hàm Gauss, phổ kớch thớch của mẫu CAO: Eu2+ (1,5 % mol) bao gồm tổ hợp 3 phổ cú dạng đối xứng với đỉnh phổ ở cỏc vị trớ cú bước súng lần lượt là 269, 316 và 362 nm, như được mụ tả trờn Hỡnh 3.35.
Như đó thảo luận ở trờn, cỏc ion Eu2+ cú thể thay thế vào hai vị trớ trong mạng nền. Khi được kớch thớch, cỏc ion Eu2+ cú thể chuyển lờn hai trạng thỏi kớch thớch với bốn mức khỏc nhau (trạng thỏi kớch thớch 4f65d1 bị tỏch thành hai mức egvà t2g do ảnh ảnh hưởng của trường tinh thể). Do vậy, để phỏt ra bức xạ, cỏc ion Eu2+ cú thể hấp thụ năng lượng của bức xạ kớch thớch ở bốn bước súng khỏc nhau. Tuy nhiờn, phổ kớch thớch của vật liệu CAO: Eu2+ chỉ tồn tại ba đỉnh. Điều này cú thể được giải thớch rằng, trong bốn bước súng kớch thớch đú thỡ cú hai bước súng ở vị trớ trựng nhau.
Quỏ trỡnh kớch thớch và phỏt bức xạ của ion Eu2+ trong mạng nền CAO cú thể mụ tả bởi giản đồ tọa độ cấu hỡnh như ở Hỡnh 3.36.
g d' d' d r E F D C B A
Hỡnh 3.36. Giản đồ tọa độ cấu hỡnh của một tõm Eu2+ trong vật liệu CAO: Eu2+
Trờn giản đồ ở Hỡnh 3.36, đường cong g mụ tả trạng thỏi cơ bản 4f7
(8S7/2). Đường cong d và d’ mụ tả trạng thỏi kớch thớch ứng với cấu hỡnh 4f65d1
trong đú cực tiểu của đường cong d’ (mức t2g)nằm ở vị trớ thấp hơn cực tiểu của đường cong d (mức eg). Khi hấp thụ năng lượng kớch thớch, điện tử từ trạng thỏi cơ bản ở vị trớ A dịch chuyển lờn trạng thỏi kớch thớch lần lượt là vị trớ B và C, tương ứng với hai đỉnh kớch thớch trờn phổ kớch thớch. Dịch chuyển AB tương ứng với đỉnh 322 nm của ion Eu2+ trong vật liệu CAO: Eu2+, dịch chuyển AC tương ứng với cỏc đỉnh ở bước súng bộ hơn 272 nm.
Khi khoảng cỏch BC càng bộ (hai đỉnh phổ kớch thớch càng gần nhau) thỡ khoảng cỏch BD càng lớn. Điều này cú nghĩa là dịch chuyển bức xạ tương ứng với chuyển dời DF càng bộ và dịch chuyển Stock càng lớn. Bằng việc sử dụng giản đồ tọa độ cấu hỡnh, quỏ trỡnh hấp thụ và bức xạ của ion Eu2+ hoàn toàn được giải thớch một cỏch định tớnh.