KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.2.2.1. Sự phụ thuộc tính chất quang vào nhiệt độ thiêu kết
Hình 3.14 trình bày phổ huỳnh quang dưới bước sóng kích thích 393 nm đo ở nhiệt độ phòng của của các mẫu bột Y2O3 pha tạp 8% Eu thiêu kết ở nhiệt độ 9000C, 10000C, 11000C, 11500C và 12500C. Kết quả thu được cho thấy, vật liệu vẫn phát xạ
38
mạnh vùng bức xạ màu đỏ với các bức xạ đặc trưng của ion Eu3+ trong mạng nền tinh thể của vật liệu. Trong đó đỉnh bức xạ 612 nm có cường độ mạnh nhất.
Tương tự như trường hợp của các mẫu Sr6B(PO4)5 pha tạp Eu, khi nhiệt độ thiêu kết dưới 10000C thì cường độ huỳnh quang của vật liệu là khá thấp. Với mẫu nung ở nhiệt độ 10000C, cường độ huỳnh quang là mạnh nhất. Điều này cũng được giải thích là khi nhiệt độ thiêu kết thấp thì quá trình hình thành tinh thể chưa hoàn thiện, đồng thời khi nhiệt độ thiêu kết thấp thì sự thay thế của Eu vào mạng nền tinh thế của Y2O3 là thấp, cộng thêm nhóm hydroxyl bị loại bỏ ít. Khi nhiệt độ thiêu kết tăng lên thì tinh thể hoàn thiện dần và sự thay thế của nguyên tử Eu cho Y cũng tăng lên, đồng thời nhóm hydroxyl bị loại bỏ mạnh hơn làm cho cường độ huỳnh quang tăng lên.
Hình 3.14. Phổ huỳnh quang của bột huỳnh quang Y2O3 pha tạp 8% Eu, thiêu kết từ 9000C đến 12500C, bước sóng kích thích 393 nm đo ở nhiệt độ phòng (trái)
và vạch phát xạ tại 612 nm trong các phổ tương ứng (phải) .
Như vậy bột Y2O3 pha tạp Eu do chúng tôi chế tạo có cường độ huỳnh quang lớn nhất khi mẫu nung ở 10000C. Kết quả này cùng phù hợp với hình thái và cấu trúc của tinh thể đã được khảo sát.
Khi nhiệt độ thiêu kết tăng lên nữa (ở các nhiệt độ 1100, 1150 và 12500C) thì các tinh thể có xu hướng kết đám lại với nhau, kích thước của các hạt tăng lên nên quãng đường tự do quang tăng lên, năng lượng của photon bị hấp thụ làm cho cường độ huỳnh quang giảm.
39
3.2.2.2. Sự phụ thuộc tính chất quang vào tỷ lệ pha tạp ion Eu3+
Như đối với bột huỳnh quang Sr6B(PO4)5 pha tạp ion Eu3+, chúng tôi cũng nghiên cứu sự ảnh hưởng của tỷ lệ pha tạp lên tính chất quang của vật liệu Y2O3 pha tạp ion Eu3+ để tìm ra điều kiện phát xạ tối ưu cho vật liệu, thu được kết quả như trên hình 3.15.
Kết quả cho thấy rằng tuy với tỷ lệ pha tạp khác nhau nhưng vật liệu vẫn phát xạ mạnh vùng bức xạ màu đỏ trong vùng bức xạ 580 nm đến 720 nm, với các bước sóng đặc trưng của ion Eu3+, đỉnh phát xạ mạnh nhất là 612 nm tương ứng với quá trình dịch chuyển mức năng lượng từ 5D0 về 7F2 của ion Eu3+. Khi tỷ lệ pha tạp ion Eu3+ tăng lên thì cường độ huỳnh quang tăng lên. Điều này được giải thích là khi lượng Eu tăng thì sự thay thế của Eu vào các vị trí nút mạng của Y tăng lên, làm cường độ huỳnh quang cũng tăng lên. Nhưng khi tỷ lệ pha tạp tăng lên quá cao thì có sự hấp thụ lẫn nhau giữ các tâm phát xạ này và dẫn đến hiện tượng dập tắt huỳnh quang xẩy ra do tỷ lệ pha tạp cao.
Hình 3.15. Phổ huỳnh quang của bột huỳnh quang Y2O3 pha tạp Eu với tỷ lệ khác nhau, thiêu kết ở 10000C đo bước sóng kích thích 393 nm ở nhiệt độ phòng (trái)
và vạch phát xạ tại 612 nm trong các phổ tương ứng (phải)
Như vậy trong nghiên cứu của chúng tôi bột huỳnh quang Y2O3 pha tạp ion Eu3+ phát quang tốt nhất khi được thiêu kết ở 10000C với tỷ lệ pha tạp 8% ion Eu3+.
40
KẾT LUẬN
Đề tài đã tổng hợp thành công hai hệ vật liệu Sr6B(PO4)5 và Y2O3 pha tạp ion Eu3+ bằng phương pháp đồng kết tủa. Vật liệu thu được phát xạ mạnh vùng ánh sáng đỏ.