Đang tải... (xem toàn văn)
Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian ủ lên phổ phát quang của nhóm vật liệu MO sio2, b2o3 pha tạp mn
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đề tài: KHẢO SÁT SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN Ủ LÊN PHỔ PHÁT QUANG CỦA NHÓM VẬT LIỆU MO.SiO2.B2O3 PHA TẠP Mn Người thực Lớp Khóa Ngành Người hướng dẫn : ĐỖ THỊ PHÚC : 11SVL : 2011- 2015 : SƯ PHẠM VẬT LÝ : ThS. LÊ VĂN THANH SƠN Đà Nẵng, 04/2015 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa luận này, xin gửi lời cảm ơn Khoa Vật lý, trường Đại học Sư Phạm – Đại học Đà Nẵng tạo điều kiện cho thực đề tài khóa luận tốt nghiệp này. Tôi xin cảm ơn quý thầy cô khoa tận tình giảng dạy, trang bị cho kiến thức vô quý báu suốt thời gian học tập rèn luyện trường. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Lê Văn Thanh Sơn tận tình hướng dẫn, bảo giúp đỡ suốt thời gian thực đề tài khóa luận tốt nghiệp. Tôi xin cảm ơn tới bạn nhóm nghiên cứu khóa 2011 giúp nhiều việc hoàn thành khóa luận. Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân bạn bè ủng hộ, giúp đỡ động viên suốt thời gian học tập thời gian hoàn thành khóa luận tốt nghiệp. Mặc dù cố gắng hoàn thành khóa luận phạm vi khả cho phép chắn không tránh khỏi thiếu sót. Tôi mong nhận thông cảm tận tình bảo quý thầy cô bạn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, tháng 05 năm 2015 Sinh viên thực Đỗ Thị Phúc MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1. Lý chọn đề tài . 2. Mục đích, đối tượng, nội dung, nhiệm vụ phương pháp nghiên cứu . 2.1. Mục đích nghiên cứu đề tài 2.2. Đối tượng nghiên cứu . 2.3. Nội dung nghiên cứu 2.4. Nhiệm vụ nghiên cứu . 2.5. Phương pháp nghiên cứu 2.6. Cấu trúc đề tài CHƯƠNG I: HIỆN TƯỢNG PHÁT QUANG 1.1.Vật liệu phát quang . 1.2. Định nghĩa tượng phát quang 1.3. Phân loại dạng phát quang 1.3.1. Phân loại theo tính chất động học xảy chất phát quang . 1.3.2. Phân loại theo thời gian phát quang kéo dài sau ngừng kích thích . 1.3.3. Phân loại theo phương pháp kích thích 1.3.4. Sự khác phổ phát quang tâm bất liên tục phát quang tái hợp 1.3.4.1. Phổ hấp thụ phổ xạ . 1.3.4.2. Thời gian kéo dài trạng thái kích thích 1.3.4.3. Định luật tắt dần phát quang . 1.3.4.4. Ảnh hưởng nhiệt độ 11 1.3.4.5. Tính chất điện chất phát quang 12 1.4. Những tính chất quang học chất phát quang 12 1.4.1. Phổ hấp thụ phổ phát quang . 12 1.4.2. Hiệu suất phát quang 13 1.4.3. Sự tắt dần ánh sáng phát quang . 13 1.5. Những định luật phát quang . 14 1.5.1. Định luật không phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng kích thích 14 1.5.2. Định luật Stock-Lomen . 14 1.5.3. Định luật đối xứng gương phổ hấp thụ phổ phát quang 15 CHƯƠNG II: MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU PHÁT QUANG . 16 2.1. Đèn huỳnh quang . 16 2.2. Đèn LED ( Light Emitting Diod) 17 2.3. Ống tia Cathode . 18 2.4. Tấm tăng quang chụp phim X - quang . 19 CHƯƠNG III: TỔNG QUAN VỀ MỘT SỐ HỢP CHẤT, ION KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP . 21 3.1. Một số hợp chất Canxi (Ca) . 21 3.1.1. Canxi cacbonat (CaCO3) . 21 3.1.2. Canxi Oxit (CaO) 21 3.2. Một số hợp chất Bari (Ba) 21 3.2.1. Bari cacbonat (BaCO3) . 21 3.2.2. Bari oxit (BaO) . 21 3.3. Một số hợp chất Stronti (Sr) . 22 3.3.1. Stronti cacbonat (SrCO3) 22 3.3.2. Stronti oxit (SrO) 22 3.4. Một số hợp chất Bo (Bo) 22 3.4.1. Axít Boric (H3BO3) . 22 3.4.2. Bo oxit (B2O3) 22 3.5. Sơ lược kim loại chuyển tiếp . 22 3.5.1. Lý thuyết mangan (Mn) 23 3.5.2. Lý thuyết ion Mn2+ . 23 PHẦN B: THỰC NGHIỆM 25 1.Chế tạo mẫu . 25 1.1.Các bước chế tạo . 25 1.2.Các vật liệu chế tạo . 25 2.Kết . 26 2.1.Phổ phát quang vật liệu chưa tiến hành ủ 26 2.2. Kết phổ phát quang thời gian ủ . 27 2.2.1. Kết 12 27 2.2.2. Kết 24 28 2.2.3. Kết 36 29 2.2.4. Kết 48 30 2.2.5. Kết 60 31 2.3. Kết phổ phát quang thay đổi thời gian ủ . 32 2.3.1. Vật liệu 1_BaO.SiO2.B2O3:Mn2+ . 32 2.3.2. Vật liệu 2_CaO.SiO2.B2O3:Mn2+ . 34 2.3.3. Vật liệu 3_SrO.SiO2.B2O3:Mn2+ 36 PHẦN C: KẾT LUẬN . 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO . 39 DANH MỤC HÌNH Hình 1. Quá trình phát quang tâm bất liên tục A; X kích thích; M xạ H dao động nhiệt. . Hình 2. Quá trình phát quang tâm tái hợp A; X kích thích tâm S; truyền lượng T M xạ tâm A. Hình 3. Cơ chế phát quang cưỡng bức. . Hình 5. Phát xạ cưỡng . Hình 6. Cấu tạo đèn huỳnh quang . 16 Hình 7. Cấu tạo đèn LED . 17 Hình 8. Tivi hình LED 18 Hình 9. Màn hình CRT (Cathode Ray Tube) chiếu sáng 19 Hình 10. Quá trình chụp phim X quang 20 Hình 11. Giản đồ Tanabe – Sugano cho cấu hình d5 . 24 Hình 12. Phổ phát quang vật liệu chưa tiến hành ủ. 26 Hình 13. Phổ phát quang vật liệu tiến hành ủ 12 27 Hình 14. Phổ phát quang vật liệu tiến hành ủ 24 28 Hình 15. Phổ phát quang vật liệu tiến hành ủ 36 29 Hình 16. Phổ phát quang vật liệu tiến hành ủ 48 giờ………… …….30 Hình 17. Phổ phát quang vật liệu tiến hành ủ 60 .………………31 Hình 18. Phổ phát quang vật liệu 1_BaO.SiO2.B2O3:Mn2+ thay đổi thời gian ủ. 32 Hình 19. Đường biễu diễn phụ thuộc cường độ phát quang vật liệu 1_BaO.SiO2.B2O3:Mn2+ thay đổi thời gian ủ . 33 Hình 20. Phổ phát quang vật liệu 2_CaO.SiO2.B2O3:Mn2+ thay đổi thời gian ủ .34 Hình 21. Đường biễu diễn phụ thuộc cường độ phát quang vật liệu 2_CaO.SiO2.B2O3:Mn2+ thay đổi thời gian ủ 35 Hình 22. Phổ phát quang vật liệu 3_SrO.SiO2.B2O3:Mn2+ thay đổi thời gian ủ 36 Hình 23. Đường biễu diễn phụ thuộc cường độ phát quang vật liệu 3_SrO.SiO2.B2O3:Mn2+ thay đổi thời gian ủ 37 GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp MỞ ĐẦU 1. Lý chọn đề tài Trong thời đại phát triển nhanh chóng khoa học công nghệ, ngành vật liệu phát quang có nhiều thành tựu đáng kể với nhiều ứng dụng rộng rãi sống chế tạo đèn LED, hình plasma, đồ trang trí, điều trị ung thư, xác định độ tuổi gốm,…Những ứng dụng đóng góp lớn vào việc nâng cao chất lượng sống người. Hiện nay, ngành vật liệu phát quang giữ vai trò quan trọng trở thành số ngành mũi nhọn điện tử với hình oscilloscope, hình phẳng điện huỳnh quang mới, nhiều phần liên quan tới điện tử hàng không. Để đáp ứng nhu cầu ngày cao sống, ngành vật liệu phát quang không ngừng phát triển để đưa nhiều vật liệu khác với đặc tính tốt đáp ứng nhu cầu nhiều lĩnh vực sống. Đây lĩnh vực nhà khoa học giới quan tâm nghiên cứu. Từ đặc tính phát quang vật liệu, đặc biệt vật liệu phát màu sáng bản: xanh lục, xanh lam, đỏ. Lợi dụng đặc tính phát quang vật liệu borate pha tạp Mn vùng ánh sáng đỏ, tiến hành nghiên cứu phổ phát quang thay đổi thời gian ủ vật liệu. Với lý trên, đề tài chọn : “ Khảo sát ảnh hưởng thời gian ủ lên phổ phát quang nhóm vật liệu MO.SiO2.B2O3 pha tạp Mn“. 2. Mục đích, đối tượng, nội dung, nhiệm vụ phương pháp nghiên cứu 2.1. Mục đích nghiên cứu đề tài Khảo sát phổ phát quang vật liệu MO.SiO2.B2O3 pha tạp Mn thay đổi thời gian ủ. 2.2. Đối tượng nghiên cứu - Lý thuyết phát quang, lý thuyết kim loại chuyển tiếp. - Các vật liệu pha tạp Mn. 2.3. Nội dung nghiên cứu - Tìm hiểu tổng quan lý thuyết tượng phát quang đặc trưng phổ phát quang Mn2+ khác nhau. - Nghiên cứu lý thuyết trường tinh thể, giản đồ Tanabe - Sugano. SVTH: Đỗ Thị Phúc Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn - Tìm hiểu hệ đo quang phổ QE6500. - Khảo sát đặc trưng quang phổ vật liệu chế tạo thông qua phép đo để đưa kết luận ảnh hưởng thời gian ủ đến phổ phát quang vật liệu. 2.4. Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt mục đích nội dung nghiên cứu trên, đề nhiệm vụ cần thực sau: - Nghiên cứu tài liệu lý thuyết phát quang, lý thuyết kim loại chuyển tiếp. - Xác định phương pháp xây dựng quy trình chế tạo vật liệu. - Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động, cách sử dụng thiết bị phục vụ cho trình chế tạo, ủ vật liệu thực phép đo phổ phát quang. - Xử lý số liệu thực nghiệm, viết hoàn chỉnh đề tài. 2.5. Phương pháp nghiên cứu - Tiến hành chế tạo vật liệu phương pháp pha rắn. - Tiến hành ủ lò nung. - Đo phổ phát quang. - Sử dụng phần mềm Orgin chuyên dụng để xử lý số liệu. 2.6. Cấu trúc đề tài - Phần mở đầu: Gồm trang giới thiệu chung khóa luận. - Phần nội dung: Gồm phần Phần A: Tổng quan lý thuyết. Chương I: Hiện tượng phát quang. Chương II: Một số ứng dụng vật liệu phát quang. Chương III: Tìm hiểu số hợp chất, ion kim loại chuyển tiếp. Phần B: Thực nghiệm. Phần C: Kết luận SVTH: Đỗ Thị Phúc Trang GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp PHẦN A: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT CHƯƠNG I: HIỆN TƯỢNG PHÁT QUANG 1.1.Vật liệu phát quang Trong tự nhiên nhân tạo, nhiều chất có khả hấp thụ lượng bên để đưa phân tử lên trạng thái kích thích chuyển trạng thái với xạ ánh sáng. Các chất có khả biến đổi dạng lượng khác (quang năng, điện năng, nhiệt năng…) thành quang gọi chất phát quang. Dưới dạng tinh thể hay thủy tinh, vật liệu phát quang chuyển đổi dạng lượng thành xạ điện từ xạ nhiệt. Mỗi vật liệu phát quang khác có phổ phát quang khác nhau, phát quang kích thích nhiều loại lượng. Vật liệu phát quang hệ gồm mạng chủ, ion kích hoạt ion tăng nhậy (nếu có). Các trình hệ xảy sau: xạ kích thích hấp thụ ion kích hoạt, ion tăng nhậy mạng chủ; trường hợp hấp thụ ion kích hoạt ion nâng lên trạng thái kích thích sau quay trạng thái phát xạ xạ; trường hợp hấp thụ ion tăng nhạy hay mạng chủ xảy trình truyền lượng đến ion kích hoạt, sau kích thích ion kích hoạt phát xạ. Thực tế, trình phát xạ xạ cạnh tranh với trình chuyển dời không xạ, để tạo vật liệu phát quang hiệu phải loại bỏ trình không xạ. Hầu hết nhà nghiên cứu vật liệu phát quang tập trung đến xạ vùng khả kiến, nhiên có trường hợp nghiên cứu phổ quay, phổ dao động phân tử với xạ vùng hồng ngoại (IR) tử ngoại (UV). 1.2. Định nghĩa tượng phát quang Sự xạ quang học phát quang gọi tượng phát quang. Thông thường phát quang nằm vùng quang học, nghĩa vùng tử ngoại đến hồng ngoại. Tuy nhiên, dùng xạ hạt để kích thích phát quang xạ nằm vùng tử ngoại. SVTH: Đỗ Thị Phúc Trang GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp Trong thiên nhiên, xạ quang học, có xạ nhiệt vật đen tuyệt đối, ánh sáng phản xạ khuếch tán. Các ánh sáng nằm vùng quang học. Phát quang dạng xạ riêng để phân biệt với ánh sáng khuếch tán phản xạ. Theo Vavilôp, tượng phát quang tượng chất phát quang phát xạ dư xạ nhiệt trường hợp mà xạ dư kéo dài khoảng thời gian 10-16(s) lớn hơn. Định nghĩa giúp phân biệt phát quang với dạng xạ khác. Ở nhiệt độ phòng, xạ quang học nhiều chất phát quang phát ánh sáng vùng khả kiến vùng tử ngoại; vật đen tuyệt đối xạ nhiệt nhiệt độ phòng thực tế không chứa ánh sáng khả kiến hay tử ngoại. 1.3. Phân loại dạng phát quang 1.3.1. Phân loại theo tính chất động học xảy chất phát quang Gồm hai loại: - Phát quang tâm bất liên tục: + Định nghĩa: trình từ hấp thụ lượng đến xạ xảy tâm định. Tâm phân tử, tập hợp phân tử hay ion. X M A H Hình 1. Quá trình phát quang tâm bất liên tục A; X kích thích; M xạ H dao động nhiệt. + Đặc điểm phát quang: trình xảy tâm bất liên tục hoàn toàn độc lập với nhau; tương tác tâm liên tục ảnh hưởng môi trường bên chúng nói chung không đáng kể. Do đó, khả phát quang trình xảy nội tâm phát quang quy định mà tham gia tá nhân bên ngoài. Tác nhân bên nhiều trường hợp có tác dụng làm tắt ánh sáng phát quang quang. SVTH: Đỗ Thị Phúc Trang GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp - Phát quang tái hợp: + Định nghĩa: loại phát quang trình chuyển hóa lượng kích thích sang xạ quang học có tham gia toàn chất phát quang. X M A S T Hình 2. Quá trình phát quang tâm tái hợp A; X kích thích tâm S; truyền lượng T M xạ tâm A. + Đặc điểm: Vị trí kích thích không trùng với vị trí xạ. Sự trao đổi lượng từ vị trí kích thích đến vị trí xạ phải qua trình trung gian. Những trình liên quan đến dịch chuyển hạt mang điện (điện tử, lỗ trống hay ion) tiến triển qua số giai đoạn. Đầu tiên, kích thích chất phát quang xảy trình phân ly thành thành phần mang điện tích trái dấu. Sau đó, thành phần dịch chuyển đoạn đường lớn cuối tái hợp lại với thành phần mang dấu ngược, thường với thành phần thành phần bắt đầu phân ly. Trong hai loại phát quang trên, trình xảy tạo vị trí hay qua nhiều vị trí trung gian cuối chuyển từ trạng thái kích thích trạng thái để phát ánh sáng phát quang. Dựa vào tính chất khác chuyển trạng thái bản, Vavilop phân loại sau: - Phát quang tự phát: xảy phân tử trạng thái kích thích chuyển trạng thái tác dụng trường nội phân tử. Đặc điểm phát quang tự phát không phụ thuộc vào tác dụng yếu tố bên ngoài. - Phát quang cưỡng bức: phát quang xảy tâm xạ chuyển từ trạng thái kích thích trạng thái nhờ tác động từ bên (ví dụ ánh sáng, nhiệt độ,…). Gồm hai giai đoạn: Giai đoạn một: chuyển điện tử từ mức siêu bền III lên mức II tác dụng bên ngoài. SVTH: Đỗ Thị Phúc Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Hình 11. Giản đồ Tanabe – Sugano cho cấu hình d5 Dựa vào giản đồ Tanabe Sugano: Các mức 3d ion Mn2+ bị tách mạnh trường tinh thể. Ion Mn2+ có phát xạ đám rộng, vị trí phụ thuộc mạnh vào mạng chủ. Phát xạ thay đổi từ xanh đến đỏ xẫm tương ứng với dịch chuyển 4T1→ 6A1. Trong trường tinh thể yếu thường cho phát xạ xanh, trường tinh thể mạnh cho phát xạ da cam tới đỏ. SVTH: Đỗ Thị Phúc Trang 24 GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp PHẦN B: THỰC NGHIỆM 1. Chế tạo mẫu 1.1. Các bước chế tạo Các vật liệu chế tạo phương pháp phản ứng pha rắn. Quá trình chế tạo gồm bước sau: Bước 1: Chuẩn bị dụng cụ hóa chất. Bước 2: Cân nghiền hóa chất. Cân hóa chất thực cân điện tử phòng thí nghiệm chuyên đề với độ xác 0,001 gam. Tổng khối lượng hóa chất mẫu vật liệu gam. Các chất cân theo tỉ lệ mol: 5MO.5SiO2.90B2O3.2Mn, M: Ca, Ba, Sr. Hóa chất sau cân xong để cốc sứ. Bước 3: Sấy hóa chất. Hóa chất sau cho vào cốc sứ đưa vào sấy khô tủ sấy nhiệt độ khoảng 500 C. Bước4: Nung hóa chất. Hóa chất sau sấy khô cho vào lò nung với nhiệt độ 1300o C nung giờ, để nguội. Bước 5: Mài xử vật liệu. Sau nguội, vật liệu mài để tách khỏi cốc sứ xử lí thành nhiều mảnh nhỏ. Bước 6: Tiến hành ủ vật liệu. Vật liệu ủ thời gian 12 – 24 – 36 – 48 – 60 giờ. Sau thời gian ủ, vật liệu giữ lại tiến hành ủ dự định. Sau ủ xong, tiến hành đo phổ phát quang hệ đo phát quang QE6500 trường Đại Học sư phạm Đà Nẵng. 1.2. Các vật liệu chế tạo Vật liệu BaO.SiO2.B2O3.Mn2+ Vật liệu CaO.SiO2.B2O3.Mn2+ Vật liệu SrO.SiO2.B2O3.Mn2+ SVTH: Đỗ Thị Phúc Trang 25 GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp 2. Kết 2.1. Phổ phát quang vật liệu chưa tiến hành ủ 2+ BaO.SiO2.B2O3.Mn 8000 2+ CaO.SiO2.B2O3.Mn 2+ Insensity (cps) SrO.SiO2.B2O3.Mn 6000 4000 540 630 720 Wavelength (nm) Hình 12. Phổ phát quang vật liệu chưa tiến hành ủ. Nhận xét: Với chất kích hoạt Mn borate khác phổ phát quang vật liệu khác nhau. - Đỉnh phổ vật liệu vật liệu nung điều kiện (1300oC/2 giờ) khoảng 618 nm; vật liệu đỉnh phổ khoảng 614 nm. - Độ rộng phổ ba vật liệu gần giống khoảng 106 nm. Như vậy, với vật liệu khác phổ phát quang khác tùy vào vật liệu. SVTH: Đỗ Thị Phúc Trang 26 GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp 2.2. Kết phổ phát quang thời gian ủ 2.2.1. Kết 12 2+ BaO.SiO2.B2O3.Mn 2+ CaO.SiO2.B2O3.Mn 2+ SrO.SiO2.B2O3.Mn Insensity (cps) 6000 4000 560 640 Wavelength (nm) Hình 13. Phổ phát quang vật liệu tiến hành ủ 12 giờ. Nhận xét: - Các vật liệu ủ 12 phổ phát quang ba vật liệu thay đổi so với phổ phát quang chưa tiến hành ủ. Đỉnh phổ phát quang ba vật liệu dịch chuyển gần giống nhau, đỉnh phổ khoảng 605 nm. SVTH: Đỗ Thị Phúc Trang 27 GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp 2.2.2. Kết 24 7000 BaO.SiO2.B2O3.Mn 2+ CaO.SiO2.B2O3.Mn 2+ 2+ SrO.SiO2.B2O3.Mn Insensity (cps) 6000 5000 4000 560 630 Wavelength (nm) Hình 14. Phổ phát quang vật liệu tiến hành ủ 24 giờ. Nhận xét: - Đỉnh phổ phát quang ba vật liệu không đổi so với ủ 12 giờ, đỉnh phổ khoảng 605 nm. SVTH: Đỗ Thị Phúc Trang 28 GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp 2.2.3. Kết 36 2+ BaO.SiO2.B2O3.Mn 2+ CaO.SiO2.B2O3.Mn 8000 Insensity (cps) 2+ SrO.SiO2.B2O3.Mn 6000 4000 560 Wavelength (nm) 640 Hình 15. Phổ phát quang vật liệu tiến hành ủ 36 giờ. Nhận xét: - Vật liệu vật liệu ủ 36 đỉnh phổ khoảng 605 nm, không thay đổi so với ủ 12 – 24 giờ. - Vật liệu ủ 36 giờ, đỉnh phổ dịch chuyển không đáng kể khoảng 611 nm. SVTH: Đỗ Thị Phúc Trang 29 GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp 2.2.4. Kết 48 2+ BaO.SiO2.B2O3.Mn 8000 2+ CaO.SiO2.B2O3.Mn 2+ Insensity (cps) SrO.SiO2.B2O3.Mn 6000 4000 560 630 Wavelength (nm) Hình 16. Phổ phát quang vật liệu tiến hành ủ 48 giờ. Nhận xét: - Vật liệu ủ 48 giờ, đỉnh phổ khoảng 605 nm, không thay đổi so với ủ 12 – 24 - 36 giờ. - Vật liệu ủ 48 giờ, phổ dịch chuyển so với ủ 36 giờ, đỉnh phổ khoảng 605 nm. - Vật liệu ủ 48 giờ, phổ dịch chuyển so với ủ 36 giờ, đỉnh phổ khoảng 611 nm. SVTH: Đỗ Thị Phúc Trang 30 GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp 2.2.5. Kết 60 2+ BaO.SiO2.B2O3.Mn 2+ CaO.SiO2.B2O3.Mn 10000 2+ Insensity (cps) SrO.SiO2.B2O3.Mn 560 630 700 Wavelength (nm) Hình 17. Phổ phát quang vật liệu tiến hành ủ 60 giờ. Nhận xét: - Vật liệu vật liệu ủ 60 đỉnh phổ khoảng 605 nm, không thay đổi so với ủ 48 giờ. - Vật liệu 3, đỉnh phổ dịch chuyển so với ủ 48 khoảng 614 nm. SVTH: Đỗ Thị Phúc Trang 31 GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp 2.3. Kết phổ phát quang thay đổi thời gian ủ 2.3.1. Vật liệu 1_BaO.SiO2.B2O3:Mn2+ Insensity (cps) 0h 12h 24h 36h 48h 60h 4000 600 700 Wavelength (nm) Hình 18. Phổ phát quang vật liệu 1_BaO.SiO2.B2O3:Mn2+ thay đổi thời gian ủ. Nhận xét: Khi thay đổi thời gian ủ từ 12 đến 60 giờ, phổ phát quang vật liệu thay đổi. - Đỉnh phổ dịch chuyển so với chưa tiến hành ủ, từ 618 nm 605 nm với ủ 12 giờ. Khi thay đổi thời gian ủ đỉnh phổ không thay đổi, giữ khoảng 605 nm ứng với bước sóng vùng đỏ cam. - Độ rộng phổ thay đổi so với chưa tiến hành ủ, từ 106 lên 120 nm ủ 12 giờ. Khi thay đổi thời gian ủ độ rộng phổ không thay đổi, giữ khoảng 120 nm. SVTH: Đỗ Thị Phúc Trang 32 GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp 6000 5800 5600 Insensity (cps) 5400 5200 5000 4800 4600 4400 4200 12h 24h 36h 48h 60h Time (h) Hình 19. Đường biễu diễn phụ thuộc cường độ phát quang vật liệu 1_BaO.SiO2.B2O3:Mn2+ thay đổi thời gian ủ. Nhận xét: Khi thay đổi thời gian ủ, cường độ phát quang vật liệu thay đổi. Khi tăng thời gian ủ từ 12 đến 48 cường độ phát quang đạt giá trị cao ủ 36 thấp cường độ phổ phát quang chưa tiến hành ủ. Tăng thời gian ủ lên 60 cường độ phát quang tăng mạnh, cao so với vật liệu chưa tiến hành ủ. SVTH: Đỗ Thị Phúc Trang 33 GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp 2.3.2. Vật liệu 2_CaO.SiO2.B2O3:Mn2+ Insensity (cps) 0h 12h 24h 36h 48h 60h 6000 600 Wavelength (nm) Hình 20. Phổ phát quang vật liệu 2_CaO.SiO2.B2O3:Mn2+ thay đổi thời gian ủ. Nhận xét: Khi thay đổi thời gian ủ từ 12 đến 60 giờ, phổ phát quang vật liệu thay đổi. - Đỉnh phổ dịch chuyển so với chưa tiến hành, từ 618 605 nm với ủ 12 giờ. Khi thay đổi thời gian ủ đỉnh phổ dịch chuyển. Đỉnh phổ 611 nm ứng với ủ 36 giờ, với thời gian ủ lại đỉnh phổ giống khoảng 605 nm. SVTH: Đỗ Thị Phúc Trang 34 GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp - Độ rộng phổ thay đổi so với chưa tiến hành ủ, từ 106 lên 120 nm. Khi thay đổi thời gian ủ độ rộng phổ không thay đổi, giữ khoảng 120 nm. 7000 Insensity (cps) 6500 6000 5500 5000 4500 12h 24h 36h 48h 60h Time (h) Hình 21. Đường biễu diễn phụ thuộc cường độ phát quang vật liệu 2_CaO.SiO2.B2O3:Mn2+ thay đổi thời gian ủ. Nhận xét: Khi thay đổi thời gian ủ, cường độ phát quang vật liệu thay đổi. Khi tăng thời gian ủ từ 12 đến 60 cường độ phát quang đạt giá trị cao với vật liệu ủ 48 lớn cường độ phổ phát quang chưa tiến hành ủ. SVTH: Đỗ Thị Phúc Trang 35 GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp 2.3.3. Vật liệu 3_SrO.SiO2.B2O3:Mn2+ 0h 12h 24h 36h 48h 60h Insensity (cps) 6000 4000 630 720 Wavelength (nm) Hình 22. Phổ phát quang vật liệu 3_SrO.SiO2.B2O3:Mn2+ thay đổi thời gian ủ. Nhận xét: Khi thay đổi thời gian ủ từ 12 đến 60 giờ, phổ phát quang vật liệu thay đổi. Đỉnh phổ độ rộng phổ thay đổi so với phổ phát quang chưa tiến hành ủ đỉnh phổ khoảng 605 nm với 12 giờ, độ rộng 120 nm. Khi thay đổi từ 12 đến 36 đỉnh phổ độ rộng phổ không đổi; từ 48 - 60 đỉnh phổ dịch chyển, khoảng 611 nm với 48 giờ, khoảng 614 nm với 60 độ rộng phổ giảm khoảng 100 nm. SVTH: Đỗ Thị Phúc Trang 36 GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp 5800 5600 5400 Insensity (cps) 5200 5000 4800 4600 4400 4200 4000 12h 24h 36h 48h 60h Time (h) Hình 23. Đường biễu diễn phụ thuộc cường độ phát quang vật liệu 3_SrO.SiO2.B2O3:Mn2+ thay đổi thời gian ủ. Nhận xét: Khi thay đổi thời gian ủ, cường độ phát quang vật liệu thay đổi. Khi tăng thời gian ủ từ 12 đến 60 cường độ phát quang đạt giá trị cao với thời gian ủ 36 giờ, cao so với cường độ phát quang vật liệu chưa tiến hành ủ. SVTH: Đỗ Thị Phúc Trang 37 GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp PHẦN C: KẾT LUẬN Thực theo mục tiêu đề tài, sau thời gian nghiên cứu rút số kết sau: - Tổng quan tượng phát quang. - Tìm hiểu phương pháp chế tạo mẫu, nung mẫu phương pháp đo phổ phát quang. - Trình bày trình chế tạo mẫu vật liệu phương pháp phản ứng pha rắn. - Từ kết thực nghiệm đo ba vật liệu, rút kết luận: Khi tiến hành ủ ba vật liệu phổ phát quang ba vật liệu thay đổi giống so với phổ phát quang chưa tiến hành ủ : Khi ủ 12 giờ, đỉnh phổ dịch chuyển từ 618 nm 605 nm, độ rộng phổ tăng từ 106 nm lên 120 nm. Khi thay đổi thời gian ủ: độ rộng phổ, đỉnh phổ cường độ phát quang thay đổi khác tùy vào vật liệu. 1. Vật liệu 1_BaO.SiO2.B2O3.Mn2+: Đỉnh phổ không thay đổi khoảng 605 nm, độ rộng phổ không thay đổi khoảng 120 nm. Trong phạm vi nghiên cứu, thời gian ủ từ 12 đến 60 vật liệu ủ 60 có cường độ phát quang tốt nhất, cao cường độ phát quang vật liệu chưa tiến hành ủ, vấn đề cần nghiên cứu thêm. 2. Vật liệu 2_CaO.SiO2.B2O3.Mn2+: Độ rộng phổ không thay đổi khoảng 120 nm, đỉnh phổ thay đổi với mẫu ủ 36 không đáng kể. Cường độ phát quang tốt với mẫu ủ 48 giờ. 3. Vật liệu 3_SrO.SiO2.B2O3.Mn2+: Đỉnh phổ độ rộng phổ thay đổi, tương ứng với mẫu ủ 48 : 611nm_100nm 60 giờ: 614 nm_100 nm. Cường độ phát quang tốt với mẫu ủ 36 giờ. Do hạn chế thời gian điều kiện phòng thí nghiệm, chưa thể nghiên cứu thêm phổ phát quang tăng thời gian ủ vật liệu 60 giờ. Do đó, hi vọng đề tài tài liệu tham khảo cho bạn sinh viên khảo sát thêm. SVTH: Đỗ Thị Phúc Trang 38 GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phan Văn Thích, Hiện tượng huỳnh quang kỹ thuật phân tích huỳnh quang, Đại học tổng hợp Hà Nội. [2] GS. Phan Văn Tường(2007), Vật liệu vô , Nhà xuất Đại Học Quốc Gia Hà Nội. [3] B.N.Figgis (1996), Introduction to Ligand Fields. [4] Đình Thành Khẩn (2008), Ảnh hưởng ion Mn2+ lên phổ phát quang vật liệu CaAl2O4, Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học thành phố Đà Nẵng lần thứ 6. SVTH: Đỗ Thị Phúc Trang 39 [...]... quả phổ phát quang trong cùng thời gian ủ 2.2.1 Kết quả 12 giờ 2+ BaO.SiO2 .B2O3. Mn 2+ CaO.SiO2 .B2O3. Mn 2+ SrO.SiO2 .B2O3. Mn Insensity (cps) 6000 4000 560 640 Wavelength (nm) Hình 13 Phổ phát quang của các vật liệu khi tiến hành ủ trong 12 giờ Nhận xét: - Các vật liệu khi được ủ trong 12 giờ thì phổ phát quang của ba vật liệu thay đổi so với phổ phát quang khi chưa tiến hành ủ Đỉnh phổ phát quang của. .. chế phát quang cưỡng bức Trong hai loại phát quang của những tâm bất liên tục và phát quang tái hợp bao gồm cả sự phát quang tự phát và phát quang cưỡng bức Chúng ta có thể tóm tắt sự phân loại theo sơ đồ sau: Phát quang Phát quang của những tâm bất liên tục Phát quang tự phát Phát quang cưỡng bức Phát quang tái hợp Phát quang do tái hợp trực tiếp Phát quang tự phát Phát quang do tái hợp phức tạp qua... hai loại: Âm cực phát quang và dương cực phát quang - Ma sát phát quang: sự phát quang khi kích thích bởi năng lượng cơ học (có nghĩa khi bị chà sát hay xay nghiền) - Tia X phát quang: sự phát quang khi kích thích bằng tia X - Hóa phát quang: sự phát quang do các phản ứng hóa học - Điện phát quang: sự kích thích vật liệu phát quang dưới tác dụng của dòng điện - Sinh phát quang: sự phát ra ánh sáng... BaO.SiO2 .B2O3. Mn2 + Vật liệu 2 CaO.SiO2 .B2O3. Mn2 + Vật liệu 3 SrO.SiO2 .B2O3. Mn2 + SVTH: Đỗ Thị Phúc Trang 25 GVHD: Ths.Lê Văn Thanh Sơn Khóa luận tốt nghiệp 2 Kết quả 2.1 Phổ phát quang của các vật liệu khi chưa tiến hành ủ 2+ BaO.SiO2 .B2O3. Mn 8000 2+ CaO.SiO2 .B2O3. Mn 2+ Insensity (cps) SrO.SiO2 .B2O3. Mn 6000 4000 540 630 720 Wavelength (nm) Hình 12 Phổ phát quang của các vật liệu khi chưa tiến hành ủ Nhận... chất kích hoạt Mn trên các nền borate khác nhau thì phổ phát quang của các vật liệu khác nhau - Đỉnh phổ của vật liệu 1 và vật liệu 2 khi nung trong cùng điều kiện (1300oC/2 giờ) thì ở khoảng 618 nm; vật liệu 3 thì đỉnh phổ ở khoảng 614 nm - Độ rộng phổ của ba vật liệu gần giống nhau và ở khoảng 106 nm Như vậy, với những vật liệu khác nhau thì phổ phát quang khác nhau tùy vào từng vật liệu SVTH: Đỗ... nguội, các vật liệu sẽ được mài để tách ra khỏi cốc sứ và xử lí thành nhiều mảnh nhỏ Bước 6: Tiến hành ủ vật liệu Vật liệu được ủ trong thời gian 12 – 24 – 36 – 48 – 60 giờ Sau mỗi thời gian ủ, mỗi vật liệu sẽ được giữ lại và tiến hành ủ tiếp theo dự định Sau khi ủ xong, tiến hành đo phổ phát quang trên hệ đo phát quang QE6500 của trường Đại Học sư phạm Đà Nẵng 1.2 Các vật liệu đã chế tạo Vật liệu 1 BaO.SiO2 .B2O3. Mn2 +... quyết đoán là sự phát quang của tâm bất liên tục hay phát quang tái hợp 1.3.4.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ - Tâm bất liên tục: + Phát quang tự phát: Nhiệt độ hầu như không ảnh hưởng đến xác suất chuyển dời tự phát Do đó, thời gian kéo dài phát quang tự phát của tâm bất liên tục không thay đổi khi nhiệt độ thay đổi + Phát quang cưỡng bức: Xác suất giải phóng điện tử khỏi các mức siêu bền của những tâm bất... Khi kích thích thì tính dẫn điện của chất phát quang tái hợp thay đổi Như vậy nghiên cứu sự thay đổi tính chất điện của chất phát quang là vô cùng quan trọng để xác định tính chất của những quá trình xảy ra khi phát quang 1.4 Những tính chất quang học cơ bản của các chất phát quang 1.4.1 Phổ hấp thụ và phổ phát quang 1.4.1.1 Phổ hấp thụ Phổ hấp thụ của một chất phát quang là tập hợp những hệ số hấp... Phóng xạ phát quang: sự phát quang khi kích thích bằng phóng xạ hạt nhân như tia γ , tia β , tia X,… 1.3.4 Sự khác nhau giữa phổ phát quang của những tâm bất liên tục và phát quang tái hợp 1.3.4.1 Phổ hấp thụ và phổ bức xạ - Phát quang của tâm bất liên tục: Sự hấp thụ ánh sáng kích thích và sự bức xạ ánh sáng phát quang xảy ra ở cùng một tâm phát quang Do đó, phổ hấp thụ và phổ bức xạ có sự liên hệ... chất phát quang tăng lên, tính dẫn điện của chất phát quang tăng Như vậy, sự xuất hiện các điện tử tự do liên quan đến tính điện của chất phát quang - Tâm bất liên tục: Sự phát quang của tâm bất liên tục xảy ra trong từng phần riêng biệt của chất phát quang nên khi kích thích không làm cho tính dẫn điện thay đổi - Phát quang tái hợp: Sự xuất hiện các điện tử tự do là yếu tố quan trọng trong phát quang . HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đề tài: KHẢO SÁT SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN Ủ LÊN PHỔ PHÁT QUANG CỦA NHÓM VẬT LIỆU MO. SiO 2 .B 2 O 3 PHA TẠP Mn Người. hệ đo quang phổ QE6500. - Khảo sát các đặc trưng quang phổ của vật liệu chế tạo được thông qua các phép đo để đưa ra kết luận về ảnh hưởng của thời gian ủ đến phổ phát quang của các vật liệu. . Hình 14. Phổ phát quang của các vật liệu khi tiến hành ủ trong 24 giờ 28 Hình 15. Phổ phát quang của các vật liệu khi tiến hành ủ trong 36 giờ 29 Hình 16. Phổ phát quang của các vật liệu khi