Nghiên cứu chế tạo và tính chất quang của vật liệu borate sr3b2o6 eu3+ và sr3b2o6 eu2+

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------

HỒ VĂN TUYẾN

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA VẬT
LIỆU BORATE Sr3B2O6: Eu3+ VÀ Sr3B2O6: Eu2+

LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ

HÀ NỘI – 2017


VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
……..….***…………

HỒ VĂN TUYẾN

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA VẬT
LIỆU BORATE Sr3B2O6: Eu3+ VÀ Sr3B2O6: Eu2+

LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ
Chuyên ngành: Vật lý Chất rắn
Mã số: 62 44 01 04

Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS. TS. Nguyễn Mạnh Sơn
2. GS. TSKH. Vũ Xuân Quang

Hà Nội – 2017


i

LỜI CẢM ƠN
Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng tri ân đến thầy giáo PSG. TS. Nguyễn Mạnh Sơn và
thầy giáo GS. TSKH. Vũ Xuân Quang đã tận tình hướng dẫn, định hướng khoa học và
truyền đạt nhiều kiến thức quý báu giúp tôi thực hiện tốt luận án này.
Tôi xin cảm ơn Viện Vật lý, Phòng Sau Đại học-Viện Vật lý và Khoa Vật lý cũng
như Phòng Đào tạo, Nghiên cứu Khoa học-Học viện Khoa học và Công nghệ, đã luôn
quan tâm đến tiến độ công việc, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học tập và nghiên cứu.
Tôi cũng xin gửi đến Ban Giám hiệu Trường Đại học Duy Tân, Khoa Khoa học Tự
nhiên cùng Bộ môn Vật lý và các đồng nghiệp lời cảm ơn trân trọng vì sự quan tâm, tạo
điều kiện, hỗ trợ tôi trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các cán bộ và NCS ở phòng thí nghiệm Quang học –
Đại học Duy Tân, những người đã luôn động viên và hỗ trợ tôi rất nhiều trong quá trình
làm thực nghiệm cũng như phân tích số liệu kết quả.
Cuối cùng tôi xin dành những tình cảm đặc biệt và lòng biết ơn sâu sắc đến ba, mẹ
và những người thân trong gia đình cùng bạn bè đã luôn ở bên tôi, động viên và tin tưởng
giúp tôi thực hiện tốt đề tài luận án.

Hà Nội, 2017
Hồ Văn Tuyến

ii
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn khoa học
của PGS. TS. Nguyễn Mạnh Sơn và GS. TSKH. Vũ Xuân Quang. Phần lớn các kết quả
trình bày trong luận án được trích dẫn từ các bài báo đã được xuất bản của tôi cùng các
thành viên trong nhóm nghiên cứu. Các số liệu và kết quả trong luận án là trung thực và
chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả luận án

Hồ Văn Tuyến


iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU
1. Các chữ viết tắt
LED

: Đi ốt phát quang (light- emitting diode)

wLED

: Đi ốt phát ánh sáng trắng (white LED)

CB

: Vùng dẫn (Conduction band)

CCD

: Giản đồ tọa độ cấu hình(Configuration Coordinate Diagram)

CIE

: Giản đồ tọa độ màu (Commission Internationale de
L'éclairage)

Đvtđ

: Đơn vị tương đối

JO

: Judd-Ofelt.

PET

: Chuyển dời thuần điện tử (pure electronic transition)

PL

: Quang phát quang (Photoluminescence)

PLE

: Kích thích phát quang(Photoluminescence excitation)

PSB

: Phonon sideband

RE

: Đất hiếm (Rare Earth)

SBE2

: Sr3B2O6:Eu2+

SBE3

: Sr3B2O6:Eu3+

TL

: Nhiệt phát quang (Thermoluminescence)

VB

: Vùng hóa trị (Valence band)

XRD

: Nhiễu xạ tia X (X-ray diffraction)

2. Các kí hiệu
E

: Năng lượng kích hoạt

Ea

: Năng lượng kích hoạt trung bình

g

: Hằng số liên kết điện tử-phonon

h

: Hằng số Planck



: Bước sóng

em

: Bước sóng bức xạ


iv

ex

: Bước sóng kích thích

g

: Hệ số hình học

s

: Hệ số tần số

T

: Nhiệt độ



: Thời gian sống



: Tần số

E

: Năng lượng kích hoạt nhiệt


v

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1 ................................................................................................................ 6
TỔNG QUAN LÝ THUYẾT ...................................................................................... 6
1.1

Vật liệu strontium borate .................................................................................. 6

1.1.1 Tình hình nghiên cứu về vật liệu Sr3B2O6 ......................................................6
1.1.2 Một số phƣơng pháp chế tạo Sr3B2O6.............................................................7
1.1.3 Đặc điểm cấu trúc của Sr3B2O6 ......................................................................9
1.2

Hiện tƣợng phát quang .................................................................................... 10

1.2.1

Khái niệm .................................................................................................10

1.2.2

Hiện tƣợng dập tắt cƣờng độ phát quang do nồng độ pha tạp .................12

1.3

Phổ phonon sideband (PSB) ........................................................................... 12

1.4

Hiện tƣợng nhiệt phát quang (TL) .................................................................. 15

1.4.1

Khái niệm .................................................................................................15

1.4.2

Mô hình nhiệt phát quang ........................................................................15

1.4.3

Các phƣơng pháp phân tích động học TL ................................................18

1.5

Phát quang của ion đất hiếm Europium .......................................................... 21

1.5.1

Sơ lƣợc về các ion đất hiếm .....................................................................21

1.5.2

Các chuyển dời quang học của ion Eu3+ và Eu2+ .....................................25

1.6

Lý thuyết Judd-Ofelt áp dụng cho phổ phát quang của Eu3+ .......................... 31

1.7

Kết luận chƣơng 1 ........................................................................................... 39


vi

CHƢƠNG 2 .............................................................................................................. 40
THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO VẬT LIỆU Sr3B2O6 PHA TẠP EUROPIUM BẰNG
PHƢƠNG PHÁP NỔ ..................................................................................... 40
2.1

Giới thiệu về phƣơng pháp nổ áp dụng chế tạo vật liệu phát quang .............. 40

2.2

Các phƣơng pháp nghiên cứu cấu trúc và đặc trƣng quang phổ của vật liệu . 42

2.2.1

Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X .....................................................................42

2.2.2

Phƣơng pháp phổ tán xạ Raman ..............................................................42

2.2.3

Phƣơng pháp phổ phát quang và kích thích phát quang ..........................44

2.2.4

Phép đo thời gian sống của bức xạ ...........................................................45

Khảo sát công nghệ chế tạo đối với vật liệu Sr3B2O6: Eu3+............................ 45

2.3

2.3.1

Khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng urê đến cấu trúc và tính quang của
Sr3B2O6: Eu3+ ...........................................................................................48

2.3.2

Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ nổ đến cƣờng độ phổ phát quang của
vật liệu Sr3B2O6: Eu3+ ..............................................................................52
Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ ủ đến cƣờng độ phát quang của hệ vật liệu

2.4

Sr3B2O6: Eu2+ (1 mol%).................................................................................. 54
2.5

Kết luận chƣơng 2 ........................................................................................... 58

CHƢƠNG 3 .............................................................................................................. 59
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ ĐẶC TRƢNG QUANG PHỔ CỦA
VẬT LIỆU Sr3B2O6: Eu3+ .............................................................................. 59
3.1

Ảnh hƣởng của nhiệt độ ủ đến cấu trúc và tính chất quang của vật liệu

Sr3B2O6: Eu3+ ................................................................................................. 59
3.1.1

Kết quả nhiễu xạ tia X và phổ tán xạ Raman ...........................................60

3.1.2

Phổ phát quang của vật liệu SBE3 ủ tại các nhiệt độ khác nhau .............63

3.1.3

Phân tích thông số cƣờng độ Judd-Ofelt ..................................................65


vii

3.1.4
3.2

Phân tích phổ phonon-sideband ...............................................................75
Ảnh hƣởng của nồng độ ion Eu3+ lên cƣờng độ phát quang của vật liệu

Sr3B2O6: Eu3+ ................................................................................................. 81
3.2.1

Khảo sát phổ phát quang ..........................................................................81

3.2.2

Phổ kích thích phát quang ........................................................................84

3.3

Kết luận chƣơng 3 ........................................................................................... 87

CHƢƠNG 4 .............................................................................................................. 89
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG QUANG PHỔ CỦA VẬT LIỆU
Sr3B2O6: Eu2+ ................................................................................................. 89
4.1

Ảnh hƣởng của nồng độ ion Eu2+ đến tính chất quang học của vật liệu

Sr3B2O6: Eu2+ (SBE2) .................................................................................... 89
4.1.1

Đặc trƣng phát quang của Sr3B2O6: Eu2+ với nồng độ ion Eu2+ thay đổi 89

4.1.2

Cơ chế dập tắt cƣờng độ phát quang do nồng độ trong vật liệu SBE2 ....94

4.1.3

Đƣờng cong suy giảm cƣờng độ huỳnh quang ........................................96

4.1.4

Phổ kích thích phát quang ......................................................................100

4.2

Đặc trƣng nhiệt phát quang của vật liệu SBE2 .............................................101

4.3

Hiện tƣợng dập tắt nhiệt trong vật liệu Sr3B2O6: Eu2+ ..................................106

4.4

Kết luậnchƣơng 4 .......................................................................................... 111

KẾT LUẬN .............................................................................................................112
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ..............................................113
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................114


viii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng

Chú thích

Trang
Chương 1

Bảng 1.1

Giá trị của cγ,bγ ứng với TL bậc một và bậc hai

20

Bảng 1.2

Hằng số cγ,bγ ứng với các giá trị b ≠ 1, b ≠ 2

21

Bảng 1.3

Cấu hình điện tử của các ion đất hiếm hóa trị 3 ở trạng thái cơ bản

23

Bảng 1.4

Giá trị U (  ) ứng với các chuyển dời khác nhau của Eu3+

2

37

Chương 2
Bảng 2.1

Giá trị oxy hóa/khử của một số muối kim loại và nhiên liệu

41

Bảng 2.2

Kí hiệu mẫu Sr3B2O6: Eu3+ (1mol%) ứng với tỉ lệ mol urê khác nhau

48

Bảng 2.3

Tỉ số R của vật liệu Sr3B2O6: Eu3+ (1 mol%) ứng với tỉ lệ mol urê
khác nhau

50
Chương 3

Bảng 3.1

Kí hiệu mẫu SBE3 ủ tại các nhiệt độ khác nhau

Bảng 3.2

Giá trị Ω2, Ω4, tỉ số huỳnh quang R, xác suất chuyển dời Aij, thời gian

60

sống τ và tỉ số phân nhánh β của ion Eu3+ trong SBE3 tại các nhiệt độ
ủ khác nhau

67

Bảng 3.3

Giá trị Ω2 và Ω4 của ion Eu3+ trong các vật liệu khác nhau

69

Bảng 3.4

Năng lượng phonon và hằng số liên kết điện tử - phonon (g) tính từ
phổ phonon sideband của chuyển dời 7F0 → 5D2 trong vật liệu

Bảng 3.5

Sr3B2O6: Eu3+ ủ tại các nhiệt độ khác nhau

80

Kí hiệu mẫu SBE3 ứng với các nồng độ Eu3+ khác nhau

81


ix
Bảng 3.6

Năng lượng phonon và hằng số liên kết điện tử - phonon (g) tính từ
phổ phonon sideband của chuyển dời 7F0 → 5D2 trong vật liệu
Sr3B2O6: Eu3+ có nồng độ pha tạp Eu3+ thay đổi

86

Chương 4
Bảng 4.1

Kí hiệu mẫu SBE2 với các nồng độ pha tạp ion Eu2+ khác nhau

Bảng 4.2

Kết quả làm khít hai hàm Gauss đối với phổ PL của SBE2 ứng với

Bảng 4.3

89

các nồng độ khác nhau của ion Eu2+

93

Kết quả log(I/x) và logx đối với các mẫu SBE2

96

Bảng 4.4. Thời gian sống thực nghiệm τexp của mẫu SBE210 và SBE220 và
thời gian sống tính toán bằng lý thuyết τcal của mẫu SBE210

99

Bảng 4.5

Năng lượng kích hoạt E và tần số thoát s của mẫu SBE205

105

Bảng 4.6

Năng lượng kích hoạt trung bình Ea và tần số thoát s của các mẫu có

nồng độ Eu2+ thay đổi tính bằng phương pháp R. Chen và năng
lượng kích hoạt E tính từ phương pháp vùng tăng ban đầu

105


x
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình

Chú thích

Trang
Chương 1

Hình 1.1

Cấu trúc tinh thể của Sr3B2O6

9

Hình 1.2

Các chuyển dời quang học

11

Hình 1.3

Phổ PSB và sơ đồ mức năng lượng của Eu3+ trong thủy tinh

14

Hình 1.4

Sơ đồ mức năng lượng của mẫu đơn giản trong TL

15

Hình 1.5

Các thông số hình học của một đỉnh nhiệt phát quang

20

Hình 1.6

Biểu diễn hệ số hình học g dưới dạng là một hàm số của bậc động
học b

21

Hình 1.7

Giản đồ Dieke mô tả các mức năng lượng của các ion RE3+

24

Hình 1.8

Sơ đồ tách mức năng lượng

25

Hình 1.9

Sơ đồ mức năng lượng của ion Eu3+ trong mạng nền

28

Hình 1.10

Sơ đồ mức năng lượng của ion Eu2+ trong mạng nền

29

Hình 1.11

Sơ đồ mô tả giản đồ tọa độ cấu hình

29

Chương 2
Hình 2.1

Sơ đồ quy trình cơ bản của phương pháp nổ

42

Hình 2.2

Nguyên tắc cơ bản của quá trình tán xạ Raman

43

Hình 2.3

Hệ đo phổ tán xạ Raman- Xplora Plus

43

Hình 2.4

Hệ đo quang phổ FL3-22 Horiba Jobin Yvon

44

Hình 2.5

Gel sau khi khuấy (a) và mẫu sau khi nổ (b)

47

Hình 2.6

Sơ đồ qui trình chế tạo vật liệu Sr3B2O6: Eu3+ bằng phương pháp nổ

47

Hình 2.7

Phổ phát quang của hệ mẫu Sr3B2O6: Eu3+ (1 mol%) với tỉ lệ mol urê


xi
khác nhau

49

Hình 2.8

XRD của các mẫu SBE3U14, SBE3U18và SBE3U20

51

Hình 2.9

Phổ kích thích phát quang thu tại bức xạ 611 nm (5D0 - 7F2) của hệ
mẫu chế tạo với tỉ lệ mol urê khác nhau

52

Hình 2.10

Phổ phát quang của các mẫuSBE3 nổ ở các nhiệt độ khác nhau

53

Hình 2.11

Phổ phát quang của mẫu SBE210 khi nổ ở 590 oC và khi ủ một giờ tại
900 oC trong môi trường khí khử sau khi nổ

Hình 2.12

55

Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu SBE210 khi không ủ và khi ủ một
giờ tại 900 oC trong môi trường khí khử

55

Hình 2.13

Phổ PL của Sr3B2O6: Eu2+(1 mol%) ủ tại các nhiệt độ khác nhau

57

Hình 2.14

Phổ PLE của Sr3B2O6: Eu2+ (1 mol%) ủ tại các nhiệt độ khác nhau

57

Chương 3
Hình 3.1

Kết quả XRD của (a) SBE3T0, (b) SBE3T8, (c) SBE3T9, (d)
SBE3T10, (e) SBE3T11

61

Hình 3.2

Phổ tán xạ Raman của mẫu SBE3T9

62

Hình 3.3

Phổ tán xạ Raman của SBE3 ủ tại các nhiệt độ khác nhau (a) SBE3T0,
(b) SBE3T8, (c) SBE3T9, (d) SBE3T10, (e) SBE3T11

Hình 3.4

Phổ phát quang kích thích bằng bức xạ 394 nm của SBE3 ủ tại các
nhiệt độ khác nhau

Hình 3.5

71

Phổ PLứng với các chuyển dời 5D0 → 7F0 và 5D0 → 7F1của ion Eu3+
trong SBE3T9 và SBE3T10

Hình 3.7

64

Đường cong suy giảm cường độ huỳnh quang phụ thuộc thời gian của

các mẫu (a) SBE3T9 và (b) SBE3T10

Hình 3.6

63

Phổ PL ứng với chuyển dời 5D0 → 7F0 của ion Eu3+ trong SBE3T9 và

72


xii
SBE3T10
Hình 3.8

73

Phổ PL ứng với các chuyển dời 5D0 → 7F0 và 5D0 → 7F1 của ion Eu3+
trong SBE3T9 và SBE3T10 tại nhiệt độ 83 K (-190 oC).

Hình 3.9

74

Phổ PL ứng với chuyển dời 5D0 → 7F0 của ion Eu3+ trong SBE3T9 và
SBE3T10 tại nhiệt độ 83 K (-190 oC)

74

Hình 3.10

Phổ kích thích phát quang của SBE3T9 thu tại bức xạ 611 nm

77

Hình 3.11

Phổ phonon-sideband của ion Eu3+ trong vật liệu SBE3T9

78

Hình 3.12

Phổ PSB của ion Eu3+ trong vật liệu SBE3 ủ tại các nhiệt độ khác
nhau

79

Hình 3.13

Giá trị R và g trong vật liệu SBE3 ủ tại các nhiệt độ khác nhau

80

Hình 3.14

(a) Phổ phát quang của Sr3B2O6: Eu3+ với các nồng độ Eu3+ khác
nhau, (b) Sự thay đổi cường độ phát quang của chuyển dời 5D0-7F2
(611 nm) theo nồng độ ion Eu3+ pha tạp

Hình 3.15

82

Phổ phát quang của Sr3B2O6: Eu3+ với các nồng độ Eu3+ khác nhau
trong vùng ánh sáng xanh lục

83

Hình 3.16

Ảnh nhiễu xạ tia X của mẫu SBE370

83

Hình 3.17

Phổ kích thích phát quang của SBE3 với các nồng độ Eu3+ khác nhau

84

Hình 3.18

Phổ PSB của chuyển dời 7F0→5D2 trong vật liệu Sr3B2O6: Eu3+ với
các nồng độ pha tạp Eu3+ khác nhau (a) 0,5 mol%, (b) 1 mol%, (c) 2
mol%, (d) 3mol%, (e) 4 mol%, (f) 5 mol%, (g) 6 mol% và (h) 7
86

mol%.
Hình 3.19

Sự phụ thuộc của hằng số liên kết điện tử - phonon (g)vào nồng độ
pha tạp ion Eu3+ trong vật liệu Sr3B2O6

87

Chương 4
Hình 4.1

XRD của SBE205, SBE230 và SBE270

90


xiii
Hình 4.2

Phổ phát quang của trong SBE2 với các nồng độ ion Eu2+ khác nhau

90

Hình 4.3

Sự thay đổi cường độ phát quang của SBE2 theo nồng độ ion Eu2+

91

Hình 4.4

Làm khít phổ PL của SBE210 với tổ hợp hai hàm Gauss

92

Hình 4.5

Sự phụ thuộc của I1 và I2 theo nồng độ ion Eu2+

93

Hình 4.6

Đồ thị biễu diễn sự phụ thuộc của log(I/x) vào logx

96

Hình 4.7

Đường cong suy giảm cường độ huỳnh quang phụ thuộc thời gian của
mẫu a) SBE210; b) SBE220

Hình 4.8

99

Phổ kích thích phát quang của hệ mẫu Sr3B2O6: Eu2+ với các nồng độ
ion Eu2+ khác nhau

100

Hình 4.9

Làm khít tổ hợp bốn hàm Gauss cho phổ PLE của mẫu SBE210

101

Hình 4.10

Đường cong nhiệt phát quang tích phân hệ mẫu SBE2

102

Hình 4.11

Đường cong nhiệt phát quang tích phân của mẫu SBE205 ứng với các
thời gian chiếu xạ khác nhau

103

Hình 4.12

Đồ thị mô tả lnI theo 1/T của mẫu SBE205

106

Hình 4.13

Phổ phát quang của SBE210 ghi tại các nhiệt độ khác nhau

108

Hình 4.14

Sự phụ thuộc của cường độ phát quang vào nhiệt độ của SBE210

109

Hình 4.15

Sự phụ thuộc của ln[(Io/I-1)] vào 1/(kT) của SBE210

110

Hình 4.16

Giản đồ CCD mô tả mức năng lượng xảy ra dập tắt nhiệt đối với
SBE210

110


1

MỞ ĐẦU
Vật liệu phát quang ứng dụng trong lĩnh vực công nghệ chiếu sáng rất đa
dạng và phong phú cả về thành phần hợp chất cũng nhƣ màu sắc của bức xạ phát ra,
chúng đã và đang đƣợc đông đảo các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Có thể kể
ra một số hợp chất thƣờng đƣợc chọn làm vật liệu nền để tổng hợp các vật liệu phát
quang nhƣ aluminate, phosphate, silicate…[68, 104, 109]. Trong những năm gần
đây, vật liệu phát quang trên nền borate pha tạp các ion đất hiếm cũng là một sự lựa
chọn tốt khi chúng mang lợi thế nhiệt độ tổng hợp thấp, dễ chế tạo, cấu trúc đa dạng

và chi phí vật liệu thấp [14, 58, 60, 92, 96, 112, 114, 124].
Vật liệu phát quang trên nền borate kiềm thổ điển hình nhƣ Ba2CaB2O6,
Sr3B2O6, Ba2MgB2O6 đƣợc tập trung khai thác với định hƣớng ứng dụng trong màn
hình hiển thị, hay ứng dụng trong diode phát quang [33, 54, 58, 92, 120]. Trong số
đó, vật liệu strontium borate pha tạp ion Eu2+ (Sr3B2O6: Eu2+) hiện là mối quan tâm
đầy thú vị do chúng có quang phổ phát xạ dạng dải rộng màu vàng. Điều này giúp
vật liệu Sr3B2O6: Eu2+ có thể kết hợp với LED màu xanh dƣơng để tạo ra LED trắng
[94]. Năm 2007, lần đầu tiên vật liệu Sr3B2O6 đồng pha tạp ion Eu2+ và ion Ce3+
đƣợc nghiên cứu chế tạo nhằm thu nhận vật liệu có khả năng đƣợc kích thích bằng
bức xạ tử ngoại ứng dụng cho LED trắng [17]. Hai năm sau, vật liệu Sr3B2O6 pha
tạp Eu2+ phát bức xạ màu vàng đƣợc Woo-Seuk Song và Heesun Yang báo cáo trên
tạp chí chuyên ngành [94]. Đây là những nghiên cứu ban đầu về đặc trƣng quang
học của vật liệu Sr3B2O6 pha tạp ion Eu2+. Hay gần đây nhất, năm 2016 nhóm tác
giả Neharika đã nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất quang của vật liệu Sr3B2O6
pha tạp Tb3+ [67]. Qua các công trình công bố gần đây, có thể nói rằng các nghiên
cứu về vật liệu Sr3B2O6 pha tạp ion Eu2+ đã và đang thu hút sự chú ý của nhiều nhà
khoa học, các nghiên cứu tập trung vào một số vấn đề chủ yếu nhƣ sau: (i) nghiên
cứu về công nghệ chế tạo vật liệu, các công bố cho thấy hiện vật liệu này đƣợc chế
tạo chủ yếu bằng phƣơng pháp phản ứng pha rắn và sol-gel [17, 30, 112]; (ii)
nghiên cứu đặc trƣng quang học của vật liệu khi pha tạp ion Eu2+ và khi đồng pha
tạp ion Eu2+ với nguyên tố khác [17, 56, 60]; (iii) nghiên cứu sự dịch đỏ của bức xạ


2

ion Eu2+ [38]. Tuy nhiên, vẫn có một số vấn đề đối với hệ vật liệu Sr3B2O6: Eu2+ cần
đi sâu giải đáp nhƣ: cơ chế của quá trình dập tắt phát quang do nồng độ, số vị trí
thay thế của ion Eu2+ trong mạng nền và tính chất nhiệt phát quang của vật liệu. Cơ
chế dập tắt phát quang do nồng độ có thể đƣợc đánh giá thông qua phổ phổ phát
quang hoặc thời gian sống của bức xạ. Số vị trí ion Eu2+ chiếm giữ trong mạng nền

có thể đƣợc nhận biết dựa vào quá trình làm khít phổ phát quang dải rộng của ion
Eu2+ với hàm Gauss. Số đỉnh phân tích đƣợc bằng cách làm khít hàm Guass tƣơng
ứng với số vị trí tâm Eu2+. Trong trƣờng hợp là là bức xạ của Eu3+, thì số vị trí tâm
phát quang Eu3+ trong mạng nền có thể thu nhận từ việc phân tích chuyển dời lƣỡng
cực điện 5D0 → 7F0. Bởi vì chuyển dời 5D0 → 7F0 có số lƣợng tử J = 0 nên sẽ không
tách mức do hiệu ứng Stark khi ion Eu3+ nằm trong trƣờng tinh thể, nói khác đi nó
chỉ có một đỉnh bức xạ đối với một tâm Eu3+. Nếu quan sát thấy nhiều hơn một dải
bức xạ thuộc chuyển dời 5D0 → 7F0 thì sẽ có nhiều hơn một vị trí thay thế ion Eu3+
trong mạng nền. Ngoài ra, nhƣ đã nói đến ở trên, tính chất nhiệt phát quang trong
vật liệu Sr3B2O6: Eu2+ chƣa đƣợc quan tâm nghiên cứu. Việc phân tích năng lƣợng
kích hoạt từ đƣờng cong nhiệt phát quang tích phân sẽ cung cấp thông tin về số
lƣợng bẫy, độ sâu của các bẫy hình thành trong vật liệu. Vì vậy việc nghiên cứu tính
chất nhiệt phát quang của hệ vật liệu này cũng là cần thiết và có ý nghĩa.
Trong quá trình pha tạp Europium, tùy vào điều kiện công nghệ chế tạo mà
ion này có thể tồn tại ở trạng thái hóa trị hai (Eu2+) hoặc hóa trị ba (Eu3+). Tuy
nhiên, một điều dễ nhận thấy là đến nay các công bố về Sr3B2O6: Eu3+ hiện rất hạn
chế. Nhƣ đã biết, phát xạ đặc trƣng của ion Eu3+ có khả năng tạo nên vật liệu phát
quang màu đỏ, cùng với vật liệu phát quang màu xanh lục và màu xanh dƣơng là ba
vật liệu phát quang cơ bản dùng tổng hợp LED trắng. Thêm vào đó, do đặc trƣng
quang phổ của các chuyển dời f-f, bức xạ của ion Eu3+ trở thành một trong những
công cụ để tìm hiểu môi trƣờng xung quanh vị trí ion Eu3+ thông qua việc phân tích
phổ phát quang, phổ phonon sideband [5, 99]. Do đó, việc nghiên cứu cấu trúc và
tính chất quang học của vật liệu Sr3B2O6: Eu3+ đem đến các thông tin hữu ích về vật
liệu này.


3

Về mặt công nghệ chế tạo, hầu hết vật liệu phát quang trên nền Sr3B2O6 đƣợc
tổng hợp bằng phƣơng pháp phản ứng pha rắn [38, 60] hoặc sol–gel [30, 56]. Trong

khi đó, phƣơng pháp nổ chƣa thấy sử dụng cho việc tổng hợp hệ vật liệu này. Mỗi
phƣơng pháp chế tạo đều có những ƣu nhƣợc điểm riêng, tùy vào mục đích nghiên
cứu cũng nhƣ điều kiện cơ sở vật chất của phòng thí nghiệm mà ta sử chọn phƣơng
pháp chế tạo phù hợp. So sánh thời gian và nhiệt độ xử lý mẫu của các phƣơng pháp
thì đối với hệ vật liệu Sr3B2O6 chế tạo bằng phản ứng pha rắn cần xử lý mẫu ở nhiệt
cao 1300 oC trong thời gian 4 giờ [38]. Trong khi nếu sử dụng phƣơng pháp sol-gel
cho cùng vật liệu này thì quy trình xử lý phức tạp hơn: xử lý mẫu trong 48 giờ ở
100 oC để tạo gel và nung gel tại 900 oC trong 6 giờ, bƣớc tiếp theo là thêm Eu2+ và
nung 6 giờ ở 1400 oC để có sản phẩm cuối cùng [30]. So với hai phƣơng pháp trên,
phƣơng pháp nổ có ƣu thế là thời gian chế tạo ngắn và nhiệt độ tổng hợp thấp, nó
đƣợc xem là một giải pháp về mặt công nghệ để chế tạo vật liệu Sr3B2O6 [56, 69].
Do đó, chúng tôi chọn phƣơng pháp nổ để tổng hợp vật liệu Sr3B2O6: Eu2+ và
Sr3B2O6: Eu3+ phục vụ cho quá trình nghiên cứu.
Với những lý do trên, chúng tôi chọn đề tài luận án: “Nghiên cứu chế tạo và
tính chất quang của vật liệu Borate Sr3B2O6: Eu3+ và Sr3B2O6: Eu2+”.
Mục tiêu của luận án:
- Nghiên cứu chế tạo hệ vật liệu Sr3B2O6: Eu3+ và Sr3B2O6: Eu2+ bằng phƣơng pháp
nổ với các nồng độ pha tạp khác nhau.
- Nghiên cứu cấu trúc và đặc trƣng quang phổ của vật liệu chế tạo đƣợc bằng một số
phƣơng pháp thực nghiệm.
- Nghiên cứu sự ảnh hƣởng của trƣờng tinh thể (gồm liên kết điện tử-phonon, độ bất
đối xứng của trƣờng tinh thể) tới tính chất phổ của ion Eu3+.
Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của luận án:
Ý nghĩa khoa học:


4

Các nghiên cứu chi tiết đặc trƣng quang phổ của vật liệu phát quang
Sr3B2O6: Eu3+ thông qua phổ phonon sideband kết hợp lý thuyết Judd-Ofelt (JO)

cho nhiều thông tin hữu ích về môi trƣờng xung quanh ion Eu3+ trong mạng nền.
Các nghiên cứu về cơ chế dập tắt cƣờng độ phát quang do nồng độ pha tạp Eu2+, số
vị trí tâm phát quang Eu2+ trong mạng nền và năng lƣợng kích hoạt cung cấp các
thông tin chi tiết về vật liệu Sr3B2O6: Eu2+.
Tính thực tiễn:
Vật liệu Sr3B2O6: Eu2+ cho bức xạ màu vàng đƣợc chú ý hiện nay bởi có khả
năng ứng dụng trong LED trắng. Vật liệu này có phổ kích thích dải rộng, thuận lợi
trong việc kích thích bằng LED xanh dƣơng. Trong khi đó, vật liệu phát quang
Sr3B2O6: Eu3+ cung cấp thành phần phát xạ màu đỏ, một trong ba màu cần thiết bên
cạnh màu xanh dƣơng và xanh lục dùng trong công nghệ chiếu sáng. Các nghiên
cứu về điều kiện công nghệ chế tạo đƣa ra các thông số kĩ thuật thực nghiệm cần
thiết cho việc tổng hợp Sr3B2O6: Eu2+ và Sr3B2O6: Eu3+ bằng phƣơng pháp nổ.
Bố cục của luận án:
Để có thể đạt đƣợc mục tiêu đề ra, chúng tôi đã nghiên cứu chế tạo hệ vật
liệu phát quang Sr3B2O6: Eu3+ và Sr3B2O6: Eu2+ bằng phƣơng pháp nổ dung dịch và
xác định điều kiện công nghệ chế tạo tối ƣu, áp dụng chúng vào việc tổng hợp vật
liệu Sr3B2O6: Eu3+ và Sr3B2O6: Eu2+ với nộng độ pha tạp khác nhau. Quá trình đánh
giá đặc trƣng phát quang và cấu trúc của vật liệu Sr3B2O6: Eu3+ và Sr3B2O6: Eu2+
đƣợc thực hiện bằng các kĩ thuật phân tích thực nghiệm nhƣ: Phổ phát quang, phổ
phonon sideband, phổ tán xạ Raman, thời gian sống, nhiễu xạ tia X… Đồng thời, lý
thuyết Judd-Ofelt cũng nhƣ lý thuyết dập tắt nồng độ của Dexter cũng đƣợc sử dụng
để phân tích vật liệu.
Các kết quả đạt đƣợc trong quá trình nghiên cứu đƣợc trình bày trong bốn
chƣơng của luận án với các nội dung chính nhƣ sau:


5

Chƣơng 1. Trình bày tình hình nghiên cứu vật liệu Sr3B2O6 hiện nay và đặc điểm
cấu trúc của vật liệu Sr3B2O6, tổng quan lý thuyết về hiện tƣợng phát quang, nhiệt

phát quang, cơ chế dập tắt do nồng độ, phổ phonon sideband, lý thuyết Judd-Ofelt
áp dụng trong phân tích phổ phát quang của ion Eu3+.
Chƣơng 2. Trình bày kĩ thuật thực nghiệm tổng hợp vật liệu Sr3B2O6: Eu3+ và
Sr3B2O6: Eu2+ bằng phƣơng pháp nổ. Khảo sát điều kiện công nghệ chế tạo, đƣa ra
các thông số công nghệ phù hợp cho vật liệu. Trình bày các kĩ thuật thực nghiệm sử
dụng trong luận án.
Chƣơng 3. Kết quả phân tích cấu trúc và đặc trƣng quang phổ của vật liệu Sr3B2O6:
Eu3+ dƣới ảnh hƣởng của nhiệt độ ủ và nồng độ pha tạp ion Eu3+. Các nghiên cứu
chi tiết đƣợc thực hiện bằng các phép phân tích thực nghiệm và áp dụng lý thuyết
Judd-Ofelt.
Chƣơng 4. Trình bày các kết quả nghiên cứu tính chất phát quang của Sr3B2O6:
Eu2+. Nghiên cứu số lƣợng vị trí thay thế Eu2+ trong mạng nền và cơ chế của quá
trình dập tắt cƣờng độ phát quang do nồng độ pha tạp. Ngoài ra, nghiên cứu về nhiệt
phát quang cũng giúp xác định mức năng lƣợng định xứ trong vật liệu.


6

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
Nội dung chính của chương này gồm: Tổng quan về tình hình nghiên cứu vật liệu
Sr3B2O6 hiện nay, cấu trúc của Sr3B2O6, một số phương pháp chế tạo Sr3B2O6. Hiện
tượng phát quang, hiện tượng nhiệt phát quang. Quá trình dập tắt cường độ phát
quang do nồng độ. Phổ phonon-sideband và lý thuyết Judd-Ofelt ứng dụng trong
phổ phát quang của ion Eu3+.
1.1 Vật liệu strontium borate
1.1.1 Tình hình nghiên cứu về vật liệu Sr3B2O6
Vật liệu phát quang trên nền strontium borate đƣợc tổng hợp và nghiên cứu
dƣới nhiều cấu trúc khác nhau nhƣ SrB2O4 [124], SrB4O7 [96], Sr2B2O5 [14, 107],
Sr3B2O6. Trong đó, vật liệu phát quang dựa trên Sr3B2O6 nhận đƣợc nhiều sự quan

tâm của các nhà khoa học trong khoảng thời gian gần đây. Cấu trúc của Sr3B2O6 đã
đƣợc nghiên cứu trong công bố của Richter năm 1980 [82], tuy nhiên các nghiên
cứu ban đầu về vật liệu Sr3B2O6 định hƣớng cho công nghệ chiếu sáng mới đƣợc
thực hiện bởi nhóm Chang Chun-Kuei vào năm 2007. Trong công bố của nhóm tác
giả Chang Chun-Kuei, ion Eu2+ và ion Ce3+ đƣợc đồng pha tạp vào mạng nền
Sr3B2O6 để nghiên cứu quá trình truyền năng lƣợng từ ion Ce3+ sang ion Eu2+, đồng
thời cũng chỉ ra phổ phát quang của Eu2+ là dải rộng với cực đại 574 nm, do đó vật
liệu phát xạ màu vàng đặc trƣng [17]. Năm 2009, nhóm tác giả Woo-Seuk Song
nghiên cứu vật liệu phát xạ màu vàng Sr3B2O6: Eu2+, bức xạ màu vàng của ion Eu2+
trong mạng nền Sr3B2O6 có dạng dải rộng với cực đại 578 nm có thể áp dụng cho
việc tạo ra LED trắng dựa trên việc kết hợp với blue LED [94]. Những năm tiếp
theo, Li Fan cùng cộng sự khảo sát điều kiện công nghệ chế tạo vật liệu phát quang
Sr3B2O6: Eu2+ bằng phƣơng pháp sol-gel [30]. Hay gần đây nhất, nhóm tác giả
Neharika (2016) đã nghiên cứu về bề mặt và đặc trƣng quang phổ của vật liệu
Sr3B2O6: Tb3+ [67]. Với các nghiên cứu về vật liệu Sr3B2O6 nhƣ đã trình bày, vẫn có
một số vấn đề cần phải đi sâu nghiên cứu:


7

(1) Sự mở rộng của phổ phát quang không đối xứng có thể là do tồn tại nhiều
hơn một vị trí của ion Eu2+ trong mạng nền.
(2) Các nghiên cứu về nhiệt phát quang cần đƣợc thực hiện với hệ Sr3B2O6
nhằm cung cấp thông tin về số lƣợng và độ sâu các bẫy trong vật liệu.
Trái với vật liệu Sr3B2O6 pha tạp Eu2+ đang là đối tƣợng hấp dẫn các nhà
khoa học thì vật liệu Sr3B2O6 pha tạp Eu3+ ít đƣợc quan tâm hơn. Hiện nay, các
công bố về Sr3B2O6: Eu3+ rất hạn chế. Ta biết rằng bức xạ màu đỏ đặc trƣng của ion
Eu3+ là cần thiết để tạo nên các vật liệu phát quang màu đỏ, một trong ba thành phần
của đèn ba màu. Ngoài ra, bức xạ ion Eu3+ với các đặc trƣng riêng biệt có thể sử
dụng làm công cụ đánh giá môi trƣờng xung quanh vị trí Eu3+ trong mạng nền. Do

đó, vật liệu Sr3B2O6: Eu3+ cũng cần đƣợc quan tâm nghiên cứu để có thể cung cấp
một số thông tin thú vị về vật liệu này.
1.1.2 Một số phƣơng pháp chế tạo Sr3B2O6
Hầu hết các vật liệu phát quang trên nền Sr3B2O6 hiện nay đƣợc tổng hợp
bằng phản ứng pha rắn ở nhiệt độ cao hoặc bằng phƣơng pháp sol-gel [30]. Trong
phƣơng pháp phản ứng pha rắn áp dụng cho vật liệu này, các phối liệu ban đầu gồm
SrO, H3BO3, BN và Eu2O3. Các hợp chất này đƣợc cân theo tỉ lệ hợp phần và xử lý
ở nhiệt độ cao 1300 oC trong thời gian 4 giờ [38]. Hay nhƣ trong công bố [60], phản
ứng pha rắn đƣợc sử dụng chế tạo Sr3B2O6: Eu2+ thông qua hai giai đoạn; Giai đoạn
một, các tiền chất gồm có SrCO3, HBO3 và Eu2O3 đƣợc cân theo tỉ lệ hợp phần sau
đó đƣợc trộn và khuấy trong 3 giờ. Gai đoạn hai, hỗn hợp sau khi khuấy đƣợc nung
ở nhiệt độ 1150 oC với thời gian 2 giờ trong môi trƣờng khí khử tạo ra từ than hoạt
tính để thu đƣợc sản phẩm cuối cùng.
Phƣơng pháp sol-gel cũng đã đƣợc sử dụng trong việc chế tạo vật liệu
Sr3B2O6 với nhiều biến thể khác nhau. Theo nhƣ công bố [30], Sr3B2O6: Eu2+ chế
tạo bằng phƣơng pháp sol-gel đi từ các hợp chất ban đầu SrCO3, Eu2O3, chúng đƣợc
hòa tan trong HNO3. Dung dịch này đƣợc bốc hơi ở 80 oC trong 24 giờ bằng cách
khuấy với tốc độ không đổi, sau đó sẽ thu đƣợc gel ƣớt. Gel ƣớt tiếp tục đƣợc xử lý


8

nhiệt ở 100 oC trong 48 giờ và tiếp theo là nung ở 150 oC trong 10 giờ để thu đƣợc
gel khô. Trong giai đoạn cuối cùng, gel khô đƣợc nung ở nhiệt độ 900 oC trong thời
gian 6 giờ để thu nhận sản phẩm.
Có thể thấy rằng, phƣơng pháp sol-gel và phƣơng pháp phản ứng pha rắn là
hai phƣơng pháp truyền thống đƣợc sử dụng nhiều trong chế tạo vật liệu. Tuy nhiên
phƣơng pháp phản ứng pha rắn áp dụng cho vật liệu Sr3B2O6 thƣờng có yêu cầu về
nhiệt độ rất cao và thời gian xử lý dài. Phƣơng pháp sol-gel có yêu cầu về nhiệt độ
xử lý có thể thấp hơn nhƣng quá trình tổng hợp với nhiều bƣớc phức tạp và thời

gian cũng dài hơn so với phản ứng pha rắn. Với các yêu cầu về mặt thiết bị nhằm
đáp ứng xử lý nhiệt độ cao và thời gian dài nhƣ trên thì không phải cơ sở thí nghiệm
cũng đáp ứng đƣợc, đây là một rào cản về điều kiện chế tạo vật liệu. Để giải quyết
vấn đề này, phƣơng pháp nổ tỏ ra là hợp lý cho việc chế tạo vật liệu Sr3B2O6 khi nó
cần thời gian chế tạo ngắn và nhiệt độ nung thấp. Cụ thể về nhiệt độ xử lý, phƣơng
pháp phản ứng nổ cần nhiệt độ thấp hơn nhiều so với phản ứng pha rắn, chẳng hạn
nhƣ trong vật liệu nền SrAl2O4 khi chế tạo bằng phƣơng pháp nổ thì cần nhiệt độ
600 oC [93], nhƣng nếu là phƣơng pháp phản ứng pha rắn thì nhiệt độ là 1300 oC
[18]. Hay nhƣ đối với vật liệu BaMgAl10O17, khi sử dụng phƣơng pháp nổ thì nhiệt
độ xử lý là 500 oC [73], trong khi nếu sử dụng phƣơng pháp phản ứng pha rắn thì là
1620 oC [70]. Ngoài ra, thời gian nổ của mẫu thƣờng rơi vào khoảng 3 đến 5 phút
trong hầu hết các công bố. Có thể thấy rằng, nhiệt đổ xử lý thấp và thời gian chế tạo
ngắn là những ƣu điểm của phƣơng pháp nổ khi tổng hợp các vật liệu phát quang.
Tuy nhiên, phƣơng pháp nổ vẫn có những hạn chế của mình, đó là vấn đề ô nhiễm
do lƣợng carbon dƣ trong phản ứng, khó kiểm soát về hình thái hạt của sản phẩm.
Nói chung, quy trình chế tạo vật liệu bằng phƣơng pháp nổ rất nhanh chóng
và dễ dàng với thuận lợi chính là tiết kiệm đƣợc năng lƣợng và thời gian. Phƣơng
pháp này cho sản phẩm với độ tinh khiết cao và đồng nhất, đồng thời rất linh hoạt
trong việc chế tạo giúp cho quá trình tổng hợp vật liệu dễ dàng hơn [2, 43, 98]. Do


9

đó, chúng tôi sử dụng phƣơng pháp nổ trong điều kiện hiện có của phòng thí
nghiệm để tổng hợp vật liệu Sr3B2O6: Eu3+ và Sr3B2O6: Eu2+.
1.1.3 Đặc điểm cấu trúc của Sr3B2O6
Thông thƣờng khi chế tạo vật liệu strontium borate dễ dàng nhận đƣợc nhiều
dạng cấu trúc pha khác nhau, chẳng hạn nhƣ SrB2O4, Sr2B2O5, Sr3B2O6. Cấu trúc
vật liệu Sr3B2O6 đã đƣợc một số tác giả nghiên cứu chi tiết thông qua phân tích
nhiễu xạ tia X. Các khảo sát đƣợc trình bày trong nhiều nghiên cứu đã công bố chỉ

ra rằng vật liệu strontium borate Sr3B2O6 có cấu trúc rhombohedral thuộc nhóm
không gian R3c. Trong tinh thể mỗi ion Sr2+ liên kết với 6 ion O2- nhƣ đƣợc trình
bày trong hình 1.1 [95]. Khoảng cách không gian giữa các ion trong mạng tinh thể
cũng đƣợc khảo sát, cụ thể ta có khoảng cách liền kề giữa Sr-O đƣợc xác định vào
khoảng từ 245,8 pm đến 287,4 pm, khoảng cách giữa B-O đƣợc xác định là 134,9
pm [82]. Vị trí nguyên tử trong tinh thể cũng đƣợc tác giả khảo sát, trong đó vị trí
của Sr là (0.3551, 0, 0), của B là (0, 0 , 0.1145) và (0.1587, 0.0105, 0.1148) đối với
O. Các thông số của ô cơ sở gồm có a = b = 9,0429 Å, c = 12,5664 Å, và thể tích ô
cơ sở đƣợc xác định V = 889,834 Å3 [108].

Hình 1.1. Cấu trúc tinh thể của Sr3B2O6 [95]


10

1.2 Hiện tƣợng phát quang
1.2.1 Khái niệm
Phát quang là hiện tƣợng xảy ra khi cung cấp năng lƣợng cho vật chất (trừ
bức xạ nhiệt) thì một phần năng lƣợng này đƣợc hấp thụ và tái phát xạ, bức xạ phát
ra đặc trƣng cho vật chất chứ không phải là của nguồn cung cấp [53, 89]. Việc phân
loại hiện tƣợng phát quang có thể dựa vào nhiều tiêu chí khác nhau. Nếu căn cứ vào
dạng năng lƣợng kích thích thì hiện tƣợng phát quang đƣợc phân chia thành các
dạng nhƣ sau:
- Quang phát quang (Photoluminescence).
- Cathode phát quang (Cathodoluminescence).
- Điện phát quang (Electroluminescence).
- Hóa phát quang (Chemiluminescence).
- Phóng xạ phát quang (Radioluminescence).
Nếu dựa vào thời gian sống của bức xạ, hiện tƣợng phát quang đƣợc phân
chia thành huỳnh quang và lân quang. Huỳnh quang là hiện tƣợng phát photon xảy

ra trong và sau khi ngừng kích thích, cƣờng độ phát xạ suy giảm trong khoảng thời
gian τ ≤ 10-8 s. Ngƣợc lại, quá trình phát xạ photon kéo dài có τ ≥ 10-8 s thì gọi là lân
quang [53]. Ngoài ra, căn cứ vào cơ chế chuyển dời từ trạng thái kích thích về trạng
thái cơ bản, ngƣời ta phân chia hiện tƣợng phát quang thành phát quang tự phát và
phát quang cƣỡng bức [53, 117]. Do các sai hỏng mạng trong tinh thể không tinh
khiết hoặc các khuyết tật sinh ra do việc chủ động pha tạp làm vi phạm tính tuần
hoàn của mạng tinh thể, dẫn đến sự xuất hiện các mức năng lƣợng định xứ trong
vùng cấm. Các mức năng lƣợng định xứ trong vùng cấm có thể là tâm tái hợp bức
xạ (tâm phát quang), hoặc có thể là bẫy (điện tử, lỗ trống) [53, 117]. Các mức năng
lƣợng định xứ này chính là nguyên nhân dẫn đến các chuyển dời quang học của vật
liệu mà ta có thể nhận biết thông qua phổ phát quang hoặc kích thích phát quang.