TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC  NGUYỄN QUỲNH ANH TỔNG HỢP VÀ TÍNH CHẤT QUANG 3+ CỦA VẬT LIỆU ZnO: Eu BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHUẾCH TÁN NHIỆT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa Phân Tích Hà Nội - 2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC  KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP TỔNG HỢP VÀ TÍNH CHẤT QUANG 3+ CỦA VẬT LIỆU ZnO: Eu BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHUẾCH TÁN NHIỆT Sinh viên thực : Nguyễn Quỳnh Anh Ngành học : Hóa Phân Tích Cán hướng dẫn ThS Nguyễn Thị Huyền Hà Nội - 2018 LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới ThS Nguyễn Thị Huyền tồn thể thầy viện AIST- Đại học Bách Khoa Hà Nội Cảm ơn thầy tận tình hướng dẫn, bảo, giúp đỡ tạo điều kiện cho em suốt q trình học tập, nghiên cứu hồn thành khóa luận Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, giáo khoa Hóa học trường Đại học sư phạm Hà Nội 2, thầy cô mơn Hóa phân tích nhiệt tình giúp đỡ sở vật chất bảo em q trình tiến hành thí nghiệm Cuối em xin chân thành cảm ơn trao đổi, đóng góp ý kiến thẳng thắn bạn sinh viên nhóm nghiên cứu khoa học khoa Hóa học trường Đại học sư phạm Hà Nội giúp đỡ em nhiều q trình hồn thành khóa luận tốt nghiệp động viên, khích lệ bạn bè, người thân đặc biệt gia đình tạo niềm tin giúp em phấn đấu học tập hồn thành khóa luận Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2018 Sinh viên Nguyễn Quỳnh Anh DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt  Duration luminescent Thời gian phát quang λ Wavelength Bước sóng Chữ viết tắt Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt Field emission scanning Hiển vi điện tử quét phát xạ electron microscopy trường LED Light emitting diode Điot phát quang NUV Next ultraviolet Tử ngoại gần PEG Polyethylenoglycol Polietylenglycol Phosphor Phosophor Vật liệu huỳnh quang PL Photoluminescence spectrum Phổ huỳnh quang FESEM PLE RE SEM TEM Photoluminescence excitation spectrum Phổ kích thích huỳnh quang Rare element Nguyên tố Scanning electron Hiển vi điện tử quét microscope Transmission electron microscopy Hiển vi điện tử truyền qua UV Ultraviolet Tử ngoại XRD X-ray Diffraction Nhiễu xạ tia X DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Giản đồ mức lượng số ion đất hóa trị thuộc nhóm lanthanoid bị tách tương tác điện tử  điện tử điện tử  mạng 3+ Hình 1.2 Giản đồ mức lượng dịch chuyển quang ion Eu 3+ Hình 1.3 Sơ đồ lượng chuyển mức electron ion Eu 11 Hình 1.4 Các cấu trúc tinh thể khác ZnO 12 Hình 1.5 Cấu trúc tinh thể ZnO ô sở 13 3+ Hình 1.6 Phổ huỳnh quang nhiệt độ phòng ZnO: Eu cho nồng độ khác bước sóng 395nm 464 nm với khích thích trực tiếp gián tiếp 16 Hình 1.7 Phổ phát xạ kích thích 294 nm 463 nm mẫu 3+ với nồng độ pha tạp Eu khác xử lý nhiệt 900 1100°C 18 3+ Hình 2.1 Sơ đồ mơ tả qua trình chế tạo vật liệu ZnO pha tạp Eu 25 Hình 2.2 Thiết bị FESEM  JEOL/JSM  7600F tích hợp đo FESEM EDS Viện Tiên tiến Khoa học Công nghệ (AIST)  Đại học Bách khoa Hà Nội 26 Hình 2.3 Máy đo giản đồ nhiễu xạ tia X (X-Ray D8 Advance) Trường Đại học Cần Thơ 28 Hình 3.1 Phổ nhiễu xạ tia X bột ZnO pha tạp Eu o 3+ với nồng độ 3% khuếch tán nhiệt nhiệt độ 800, 1000 1200 C thời gian 30 Hình 3.2 Ảnh FESEM bột ZnO: Eu khuếch tán nhiệt nhiệt độ o 800, 1000 C thời gian 32 Hình 3.3 Ảnh FESEM phổ tán sắc lượng tia X (EDS) bột 3+ o ZnO:Eu (5%) khuếch tán nhiệt độ 1000 C thời gian 33 Hình 3.4 Phổ PL PLE bột huỳnh quang ZnO: Eu (10%) khuếch tán o nhiệt độ 1000 C thời gian 34 Hình 3.5 Phổ huỳnh quang phụ thuộc vào nhiệt độ bột ZnO: Eu (10%) kích thích bước sóng khác nhau: (a) 393nm, (b) 460nm 37 3+ Hình 3.6 Phổ huỳnh quang phụ thuộc vào nồng độ tạp ion Eu bột ZnO: Eu 38 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ TÍNH CHẤT QUANG 3+ CỦA ZnO: Eu 1.1 Vật liệu phát quang 1.1.1 Hiện tượng phát quang 1.1.2 Vật liệu phát quang (phosphor) 1.2 Vật liệu ZnO: Eu 1.2.1 Ion Eu 3+ 3+ 7 1.2.2 Cấu trúc ZnO 12 1.2.3 Tính chất ZnO 14 1.2.4 ZnO pha tạp Eu 3+ 15 1.3 Các phương pháp tổng hợp vật liệu 19 1.3.1 Phương pháp nghiền 19 1.3.2 Phương pháp sol – gel 19 1.3.3 Phương pháp đồng kết tủa 21 1.3.4 Phương pháp khuếch tán nhiệt 22 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT TÍNH CHẤTCỦA VẬT LIỆU 24 2.1 Thực nghiệm 24 2.1.1 Hóa chất, thiết bị 24 2.1.2 Cách tiến hành 24 2.2 Phương pháp khảo sát tính chất vật liệu 25 2.2.1 Phương pháp khảo sát hình thái bề mặt 25 2.2.2 Phương pháp khảo sát thành phần nguyên tố vật liệu 26 2.2.3 Phương pháp khảo sát cấu trúc tinh thể thành phần pha bột huỳnh quang 27 2.2.4 Các phương pháp khảo sát tính chất quang vật liệu 28 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30 3+ 3.1 Khảo sát cấu trúc tinh thể bột huỳnh quang ZnO: Eu 30 3.2 Khảo sát hình thái bề mặt bột 31 3.3 Khảo sát tính chất quang vật liệu 34 3.3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ khuếch tán bước sóng kích thích đến phát xạ vật liệu 35 3+ 3.3.2 Ảnh hưởng nồng độ Eu pha tạp đến phổ phát xạ vật liệu 38 KẾT LUẬN 40 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Vào năm 1962, đèn phát quang diode (light emiting diode, LED) chế tạo thành công dựa nguyên tắc phát quang điện học Con người không ngừng nghiên cứu tìm kiếm chất có khả phát quang Và đến thập niên 90 kỉ trước tìm hàng loạt hợp chất bán dẫn có khả chế tạo cho đèn LED phát sáng từ màu đỏ đến màu tím Đèn LED làm với kích cỡ to nhỏ khác nhau, tiêu hao lượng mà hiệu suất phát quang lớn (gấp 10 lần đèn Edison) Ngồi ra, có tuổi thọ kéo dài khoảng 100.000 đèn bóng tuổi thọ 1000 Sự đời đèn LED đưa đến cáo chung bóng đèn Edison Hiện nay, thấy đèn LED xuất khắp nơi xung quang ta, từ đèn pin, đèn nhấp nháy xe đạp, đèn hiệu ô tô đến hình ti vi khổng lồ treo tòa nhà thành phố Trong số nhiều chất hợp chất bán dẫn khác TiO2, SiO2, Au ZnO biết đến hợp chất bán dẫn đặc biệt với cấu trúc vùng lượng thẳng có nhiều tính chất bật như: độ rộng vùng cấm lớn (cỡ 3,37eV nhiệt độ phòng), độ bền vững, độ rắn nhiệt độ nóng o chảy cao (~1975 C) [8, 9, 10] So với chất bán dẫn vùng cấm rộng khác, vật liệu ZnO có nhiều ưu sử dụng rộng rãi chế tạo diot tử ngoại, linh kiện phát ánh sáng xanh (green), hay chí kinh kiện phát ánh sáng trắng ZnO hiệu suất lượng tử phát quang đạt gần 100% [3, 10] Phổ huỳnh quang ZnO thơng thường có hai vùng phát xạ phát xạ vùng UV xung quanh bước sóng 380nm phát xạ vùng nhìn thấy bước sóng cực đại từ 350nm đến 550nm Các nghiên cứu gần ZnO cho phát xạ vùng đỏ quanh bước sóng : 700nm Bên cạnh đó, vật liệu ZnO có nhiều ưu điểm bật khác như: dễ dàng tổng hợp nhờ công nghệ đơn giản điều kiện như: khe mở cho ánh sáng qua, thời gian tích phân, bước quét Tất mẫu nghiên cứu khóa luận đo nhiệt độ phòng Để so sánh cường độ phát xạ huỳnh quanh mẫu với nhau, tiến hành hệ thống phép đo điều kiện thời gian phân tích, khối lượng mẫu, khe mởi cho ánh sáng qua… Tất mẫu nghiên cứu đề tài đo điều kiện nhiệt độ xác định Để khảo sát phụ thuộc tính chất quang tách vạch lượng vào nhiệt độ khuếch tán mẫu đo phổ huỳnh quang vật liệu nhiệt độ phòng Hình 2.4 Thiết bị đo phổ huỳnh quang kích thích huỳnh quang (Nanolog, Horiba Jobin Yvon) nguồn kích thích đèn Xenon cơng suất 450W có bước sóng từ 250 nm đến 800 nm, viện Tiên tiến Khoa học Công nghệ (AIST), Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 30 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Nhằm xác định thơng số tối ưu hóa quy trình tổng hợp vật liệu, tơi tiến hành nghiên cứu cách hệ thống phụ thuộc hình thái bề mặt, kích thước hạt, thành phần tinh thể vào nhiệt độ khuếch tán, 3+ phụ thuộc phổ phát xạ vào nhiệt độ khuếch tán, nồng độ ion Eu pha tạp bước sóng kích thích thời gian khuếch tán nhiệt 3.1 Khảo sát cấu trúc tinh thể bột huỳnh quang ZnO: Eu Phổ nhiễu xạ tia X bột huỳnh quang ZnO: Eu 3+ 3+ (3%) khuếch o tán nhiệt nhiệt độ khác từ 800  1200 C thời gian thể hình 3.1 3+ Hình 3.1 Phổ nhiễu xạ tia X bột ZnO pha tạp Eu với nồng độ 3% o khuếch tán nhiệt nhiệt độ 800, 1000 1200 C thời gian Kết phân tích phổ XRD cho thấy mẫu nhận nồng độ pha tạp ion Eu 3+ ủ nhiệt độ khác (800, 1000 o 1200 C) có đỉnh nhiễu xạ có cường độ mạnh tương ứng với mặt (100), (002), (101) đặc trưng cho pha dạng lục giác Wurtzite tinh thể ZnO (theo thẻ chuẩn JCPDS No 01-073-8765) Ngoài đỉnh nhiễu xạ đặc trưng 31 cho pha tinh thể ZnO, phổ XRD xuất đỉnh nhiễu xạ có cường độ yếu pha tinh thể Eu2O3 (theo thẻ chuẩn JSPDS No 653182) Các đỉnh nhiễu xạ tinh thể Eu2O3 xuất nồng độ pha tạp Eu 3+ với 3% nguyên nhân cho phương pháp khuếch tán nhiệt, bề mặt vật liệu kết tủa muối Eu(NO3)3 thành Eu(OH)3 tác dụng lượng nhiệt phần ion Eu 3+ khuếch tán vào mạng ZnO phần lại hình thành nên tinh thể dạng oxit Eu 2O3 Có thể giải thích trình hình thành oxit theo phương trình phản ứng sau: o t 2Eu(OH)3 Eu O3  3H O o Ở nhiệt độ khuếch tán thấp 800  1000 C so với nhiệt khuếch tán o 1200 C, cường độ nhiễu xạ đỉnh đặc trưng cho pha Eu2O3 lớn Khi o nhiệt độ khuếch tán tăng hệ số khuếch tán tăng nên nhiệt độ cao 1200 C 3+ ion Eu khuếch tán vào mạng ZnO lớn o Quan sát góc nhiễu xạ hẹp từ 31  37 (ảnh chèn góc bên phải o hình 3.1) thấy nhiệt độ cao 1000 – 1200 C ion Eu khuếch tán vào mạng ZnO gây ứng suất mạng nên đỉnh nhiễu xạ mặt 3+ (100), (002), (101) có dịch đỉnh nhiễu xạ đáng kể (bán kính ion Eu 0.98 Å ion Zn 2+ 0.77 Å) Sự dịch chuyển đỉnh nhiễu xạ cho 3+ thấy ion Eu khuếch tán thành công vào mạng tinh thể ZnO 3.2 Khảo sát hình thái bề mặt bột Hình 3.2 trình bày ảnh FESEM bột ZnO: Eu 3+ khuếch tán o nhiệt độ khác từ 800 – 1000 C thời gian với tỷ lệ pha tạp 5% Eu Kết phân tích hình thái kích thước hạt thể ảnh o FESEM cho thấy khuếch tán nhiệt 800 C thời gian hạt bột ZnO có biên hạt tương đối rõ nét (hình 3.2a) Quan sát ảnh FESEM có độ phân giải cao thấy kích thước hạt bột ZnO phân bố khoảng từ 100 – 500nm (hình ảnh chèn góc bên phải hình 3.2a) 31 Hình 3.2 Ảnh FESEM bột ZnO:Eu khuếch tán nhiệt nhiệt độ o 800, 1000 C thời gian o Tuy nhiên nhiệt độ khuếch tán tăng lên nhiệt độ cao 1000 C khuếch tán nhiệt thời gian (hình 3.2b) kích thước hạt bột ZnO tăng lên nhanh Kích thước hạt trung bình lớn thường phân bố từ 0,5  µm Mặt khác, quan sát kĩ ảnh FESEM hình 3.2b thấy xuất hạt tinh thể có kích thước nhỏ bám bề mặt hạt ZnO Các hạt tinh thể oxit Eu2O3 hình thành nên trình khuếch tán ion Eu vào mạng ZnO kết đám lại với ứng xuất nhiệt 32 Hình 3 Ảnh FESEM phổ tán sắc lượng tia X (EDS) bột 3+ o ZnO: Eu (5%) khuếch tán nhiệt độ 1000 C thời gian Hình 3.3 kết nhận phân tích thành phần hóa học bột ZnO: Eu 3+ o (5%) nhiệt độ ủ 1000 C thời gian Ngoài thành phần hóa học có mẫu Zn, O Eu khơng thấy xuất thành phần ngun tố hóa học khác Bên cạnh đó, thơng qua kết phân tích cho thấy nồng độ ion Eu 3+ mẫu đo ~ 4.9% gần với hàm lượng ion Eu tính tốn thí nghiệm 33 3.3 Khảo sát tính chất quang vật liệu Tơi tiến hành khảo sát tính chất quang bột huỳnh quang chế tạo thông qua phép đo phổ huỳnh quang (PL) phổ kích thích huỳnh quang (PLE) Hình 3.4 Phổ PL PLE bột huỳnh quang ZnO:Eu (10%) khuếch o tán nhiệt độ 1000 C thời gian 3+ Hình 3.4 kết đo phổ PL PLE bột ZnO pha tạp ion Eu với o nồng độ 10% khuếch tán nhiệt độ 1000 C thời gian Quan sát phổ huỳnh quang (PL) thấy dải phát xạ có độ rộng từ 400 – 800nm Với đỉnh đặc trưng cho mạng ZnO bước sóng 520 nm đỉnh 3+ phát xạ chuyển mức phát xạ ion Eu mạng ZnO đỉnh phát xạ 578, 590, 610, 689 704 nm Các đỉnh phát xạ đặc trưng mạng ZnO có nguồn gốc từ sai hỏng nút khuyết O Zn điền kẽ gây [4, 5] Các đỉnh phát xạ đặc trưng ion Eu 3+ trường tinh thể mạng ZnO dịch chuyển mức lượng ion Eu 34 3+ từ trạng thái kích thích D0 trạng thái có mức lượng thấp Fj (j = 0, 1, …6) Do đó, đỉnh phát xạ bước sóng 578, 590, 610, 689 704nm giải thích dịch chuyển mức lượng từ 7 7 D0 F0, D0 F1, D0 F2, D0 F3 D0 F4, đỉnh cường độ phát xạ bước sóng 610nm mạnh [9, 10] Đỉnh phát xạ bước sóng 610 nm tương ứng với dịch chuyển mức lượng ion Eu 3+ từ trạng thái kích thích D0 trạng thái lưỡng cực điện F2, mức lượng có xác suất tích lũy điện tử lớn Các q trình dịch chuyển trạng thái lại bị cấm quy tắc chẵn lẻ lượng tử, dịch chuyển tương ứng với trạng thái lưỡng cực từ Để khảo sát bước sóng kích thích hiệu hệ vật liệu ZnO: 3+ Eu , chúng tơi đo phổ kích thích huỳnh quang đỉnh phát xạ đặc trưng cho mạng tạp chất bước sóng 520, 610 704 nm, kết cho thấy:  Phát xạ mạng ZnO bước sóng 520nm chủ yếu hấp thụ vùng kích thích 300nm  Phổ PLE bước sóng 610nm 704nm cho hấp thụ kích thích mạnh bước sóng 380nm, 393nm 460 nm Các hấp thụ kích thích 393nm (vùng NUV), 460nm (vùng ánh sáng xanh lam) điều 3+ cho thấy bột ZnO: Eu hồn tồn hấp thụ kích thích vùng tử ngoại gần vùng ánh sáng xanh lam có nghĩa bột 3+ ZnO: Eu ứng dụng cơng nghệ chiếu sáng LED sử dụng chip LED NUV xanh lam 3.3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ khuếch tán bước sóng kích thích đến phát xạ vật liệu Để tối ưu hóa điều kiện cơng nghệ chế tạo mẫu, khảo sát phụ thuộc phổ huỳnh quang vào nồng độ tạp phụ thuộc phổ huỳnh quang vào nhiệt độ bước sóng kích thích 35 Chúng tơi tiến hành đo phổ huỳnh quang bột ZnO: Eu 3+ với nhiệt độ khuếch tán khác để tìm hiểu ảnh hưởng nhiệt độ khuếch tán đến phổ phát xạ vật liệu Từ kết khảo sát ảnh FESEM giản đồ nhiễu xạ tia X trên, khoảng nhiệt độ khuếch tán lựa chọn từ 800 – o 1200 C, bước sóng kích thích lựa chọn 393 nm 460nm Trên phổ PL phụ thuộc vào nhiệt độ (hình 3.5) cho thấy với kích thích bước sóng 393nm (hình 3.5a) có xuất phát xạ mạng phát xạ tạp chất Eu Ngoài ra, kết đo cho thấy nhiệt độ khuếch tán tăng cường độ huỳnh quang mẫu tăng o nhiệt độ khuếch tán 1000 C thời gian cho cường độ phát xạ tốt o Các mẫu có nhiệt độ nung cao hơn, 1200 C cường độ phát xạ có xu hướng giảm xuống Tương tự vậy, khảo sát bước sóng kích thích o 460nm, cường độ phát xạ nhiệt độ khuếch tán 1000 C thời gian cho kết phát xạ huỳnh quang tốt (xem ảnh phụ thuộc cường độ đỉnh phát xạ 610nm vào nhiệt độ chèn hình 3.5b) Kết giải thích nhiệt độ tăng lên trình khuếch tán ion Eu 3+ vào mạng tinh thể ZnO thay cho ion Zn 2+ tăng lên, dẫn đến mật độ tâm phát xạ tăng làm cường độ huỳnh quang tăng lên Tuy nhiên, mật độ ion Eu 3+ mẫu tăng cao nhiệt độ khuếch tán tăng cao, điều dẫn tới kết đám ion Khi lượng hấp thụ thay phát xạ truyền ion Eu 3+ dẫn đến làm giảm cường độ huỳnh quang Như vật liệu huỳnh quang ZnO pha tạp 3+ ion Eu tổng hợp phương pháp khuếch tán nhiệt cho chất lượng tinh thể o cường độ phát xạ tốt nung thiêu kết 1000 C khoảng thời gian 36 Hình 3.5 Phổ huỳnh quang phụ thuộc vào nhiệt độ bột ZnO: Eu (10%) kích thích bước sóng khác nhau: (a) 393nm, (b) 460nm 37 3+ 3.3.2 Ảnh hưởng nồng độ Eu pha tạp đến phổ phát xạ vật liệu Vật liệu huỳnh quang ZnO pha tạp ion Eu 3+ mà tổng hợp có cấu trúc tinh thể phụ thuộc vào nhiệt độ khuếch tán nồng độ 3+ pha tạp ion Eu nên tính chất quang chúng không phụ thuộc 3+ vào nhiệt độ khuếch tán mà phụ thuộc vào nồng độ pha tạp ion Eu Các kết nghiên cứu phần cho thấy vật liệu hấp thụ mạnh bước sóng 393nm, 460nm phát xạ mạnh với mẫu khuếch tán o 1000 C Trên sở đó, để khảo sát ảnh hưởng nồng độ pha tạp đến tính chất quang vật liệu với mục đích tìm nồng độ pha tạp tối ưu cho nhóm vật liệu này, tơi tiến hành đo phổ huỳnh quang vật liệu tổng hợp o 3+ nhiệt độ thiêu kết 1000 C với tỷ lệ nồng độ pha tạp Eu từ ÷ 12 % 3+ Hình 3.6 Phổ huỳnh quang phụ thuộc vào nồng độ tạp ion Eu bột ZnO: Eu 38 Hình 3.6 trình bày phổ huỳnh quang PL bột ZnO pha tạp ion Eu 3+ o với nồng độ từ ÷ 12% khuếch tán 1000 C giờ, đo nhiệt độ phòng kích thích bước sóng 393 nm Kết đo phổ PL cho thấy, pha tạp Eu ngồi đỉnh đặc trưng cho ion Eu 3+ 3+ với tỷ lệ khác xuấn đỉnh phát xạ đặc trưng cho mạng ZnO (520nm) Điều chứng tỏ việc khuếch 3+ tán ion Eu chủ yếu xảy bề mặt hạt bột ZnO Trong tinh thể ZnO, đỉnh phát xạ mạnh 610nm tương ứng với trình dịch chuyển mức lượng từ D0 F2 ion Khi nồng độ pha tạp ion Eu 3+ tăng lên từ ÷ 10% cường độ phát xạ huỳnh quang tăng lên đạt cực đại nồng độ pha tạp 10% Nhưng tiếp tục tăng nồng độ Eu pha tạp lên đến 12% cường độ phát xạ giảm Hình 3.6 trình bày rõ phụ thuộc cường độ phát xạ mẫu vào nồng độ Eu pha tạp đỉnh phát xạ 610nm Kết giải thích nồng độ pha tạp thấp, tăng nồng độ pha tạp dẫn tới làm tăng nồng độ tâm phát quang mẫu điều dẫn tới hệ làm tăng cường độ phát xạ mẫu Tuy nhiên, nồng độ pha tạp tăng lên lớn giá trị 3+ định, có mặt ion Eu với nồng độ cao mẫu dẫn tới kết 3+ đám ion Eu , làm cho mật độ tâm phát quang mẫu giảm, dẫn đến cường độ phát xạ huỳnh quang giảm Hơn nữa, nồng độ ion Eu 3+ tăng cao, truyền lượng tâm phát xạ xảy ra, làm tăng q trình hồi phục khơng phát xạ, dẫn đến làm giảm cường độ phát xạ mẫu Hiện tượng gọi dập tắt cường độ huỳnh quang nồng độ 39 KẾT LUẬN Chúng chế tạo thành công bột huỳnh quang ZnO pha tạp Eu 3+ phương pháp khuếch tán nhiệt Bột huỳnh quang tổng hợp có xuất hạt Eu 2O3 ( hình thành qua trình khuếch tán nhiệt) bám bề mặt hạt o tinh thể ZnO Bột có cấu trúc tinh thể tốt nhiệt độ khuếch tán 1000 C thời gian với kích thước hạt thu từ 0,5 – 5µm Bột huỳnh quang Zn: Eu 3+ hấp thụ kích thích mạnh bước sóng vùng tử ngoại gần vùng ánh sáng xanh lam với đỉnh hấp thụ lớn bước sóng 393nm 460nm Kết khảo sát phổ huỳnh quang cho thấy bột huỳnh quang tổng hợp phát xạ mạnh vùng ánh sáng đỏ bước sóng cực đại 610nm Tính chất quang vật liệu phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ khuếch tán 3+ nồng đội pha tạp ion Eu Cho phổ PL tốt thực o khuếch tán 1000 C với nồng độ tối ưu 10% Các kết nghiên cứu bước đầu cho thấy khả 3+ phát quang tốt vùng ánh sáng đỏ bột huỳnh quang ZnO: Eu Điều có ý nghĩa bột huỳnh quang ZnO: Eu 3+ ứng dụng cơng nghệ chiếu sáng LED sử dụng chip LED NUV xanh lam Mặt khác ánh sáng đỏ sử dụng nhiều trồng trọt chăn ni nên hy vọng vào tiềm chế tạo đèn LED phát ánh sáng đỏ có cường 3+ độ phát quang cao, giá thành rẻ từ bột huỳnh quang ZnO: Eu 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT 41 Lê Tiến Hà (2016), Nghiên cứu chế tạo bột huỳnh quang SrPB, SrPCl Y2O3 pha tạp Eu ứng dụng đèn huỳnh quang Luận án Tiến sĩ khoa học vật liệu, Đại học Bách Khoa Hà Nội Nơng Ngọc Hồi (2015), nghiên cứu tính chất vật liệu nano ZnO pha tạp 3+ Eu Luân án thạc sĩ khoa học ngành Vật lý chất rắn, Trường đại học Khoa học Tự Nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội Nguyễn Thị Hương, Chế tạo nghiên cứu tính chất quang vật liệu nano ZnO Luận án ThS Vật lý chất rắn: 60 44 07 Nguyễn Ngọc Trác (2015), Vai trò tâm, bẫy, khuyết tật vật liệu lân quang dài CaAl2O4 pha tạp ion đất Luận án tiến sĩ Vật lý, Trường đại học Khoa học – Đại học Huế Nguyễn Tư (2017), Nghiên cứu chế tạo tính chất quang vật liệu ZnO, ZnO pha tạp cacbon Luân án tiến sĩ khoa học vật liệu, Đại học Bách Khoa Hà Nội Lê Thị Vinh (2017), Chế tạo, Nghiên cứu tính chất vật liệu nano 3+ YVO4: Eu EuPO4.H2O thử nghiệm tính ứng dụng đánh dấu huỳnh quang y sinh Luận án tiến sĩ khoa học vật liệu, Viện hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam TIẾNG ANH Dieke G.H, Crosswhite H.M (1963), The Spectra of the Doubly and Triply Ionized Rare Earths, Applied Optics 2, pp 675–686 M Najafi * and H Haratizadeh (2015), Synthesize and Optical properties of ZnO:Eu Microspheres Based Nano-sheets at Direct and Indirect Excitation Journal of Luminescence 167, pp 197 – 203 Patrícia M dos Reis & Adriana S de Oliveira Photoluminescent and structural properties of ZnO containing Eu 42 (2015), 3+ using PEG as precursor Int J Nanosci Nanotechnol., Vol 11, No 2, June 2015, pp 101-113 10 B Sundarakannan, M Kottaisamy (2016), Synthesis of blue light excitable white light emitting ZnO for luminescent converted light emitting diodes (LUCOLEDs), Materials Letters 165, pp 153–155 43 ... bày tổng quan lý thuyết tính chất quang vật liệu ZnO: Eu 3+ Chương 2:Thực nghiệm phương pháp khảo sát tính chất Chương 3: Kết thảo luận CHƯƠNG TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA ZnO: ... mạng 3+ 3+ ZnO sang ion đất (Eu , Tb ) làm tăng cường độ huỳnh quang mẫu Vì vậy, chúng tơi lựa chọn đề tài Tổng hợp tính chất quang ZnO: Eu 3+ phương pháp khuếch tán nhiệt để góp phần vào việc... SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC  KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP TỔNG HỢP VÀ TÍNH CHẤT QUANG 3+ CỦA VẬT LIỆU ZnO: Eu BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHUẾCH TÁN NHIỆT Sinh viên thực : Nguyễn Quỳnh Anh Ngành học : Hóa