Chế tạo và tính chất quang phổ của vật liệu BaMgAl10O17 : Eu2+, Mn2+ (Luận án tiến sĩ)

ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ CHẤT RẮN

CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT QUANG PHỔ CỦA
VẬT LIỆU BaMgAl10O17: Eu2+, Mn2+
Chuyên ngành: Vật lý chất rắn
Mã số: 60.44.01.04
PHẠM NGUYỄN THÙY TRANG

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

Huế, 2017

i


LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS
Nguyễn Mạnh Sơn và thầy giáo GS. Nguyễn Quang Liêm đã nhiệt tình hướng
dẫn, định hướng khoa học, truyền đạt những kinh nghiệm quí báu và tạo điều
kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành luận án này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu, các thầy cô giáo trường
THPT chuyên Lê Thánh Tông đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi tham gia
khóa học này và tất cả các thầy cô giáo trong khoa Vật lý, trường Đại học
khoa học, Đại học Huế đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập
và nghiên cứu.

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn những sẻ chia, giúp đỡ và động viên
tinh thần của các anh nghiên cứu sinh và các anh chị em học viên cao học
trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện luận án.
Cuối cùng, tôi xin dành tất cả tình cảm sâu sắc nhất đến gia đình và bạn
bè đã quan tâm, chia sẻ,là nguồn động viên tinh thần lớn nhất của tôi trong
suốt thời gian nghiên cứu và thực hiện luận án này.
Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng chắc chắn luận án không thể tránh
khỏi những thiếu sót, kính mong nhận được sự chỉ bảo góp ý của quý thầy cô
và các bạn!
Huế, tháng 02 năm 2017

Phạm Nguyễn Thùy Trang

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. TS. Nguyễn
Quang Liêm. 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

Phạm Nguyễn Thùy Trang

iii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
1. Các chữ viết tắt
BAM

: BaMgAl10O17 (Barium magnesium aluminate)

CB

: Vùng dẫn (Conduction band)

Đvtđ

: Đơn vị tương đối

PL

: Quang phát quang (Photoluminescence)

RE

: Đất hiếm (Rare earth)

RE3+

: Ion đất hiếm hóa trị 3

SEM

: Kính hiển vi điện tử quét (Scanning electron microscopy)

TL

: Nhiệt phát quang (Thermoluminescence)

VB

: Vùng hóa trị (Valence band)

XRD

: Giản đồ nhiễu xạ tia X

VUV

: Tử ngoại chân không

LED

: Điốt phát quang

2. Các ký hiệu
E

: Năng lượng kích hoạt

Tmax

: Nhiệt độ cực đại

k

: Hằng số Bolztman

Dq

: Thông số tách trường tinh thể
iv


B

: Thông số lực đẩy giữa các điện tử

C

: Thông số Racah

em

: Bước sóng bức xạ

ex

: Bước sóng kích thích

g

: Hệ số hình học

s

: Hệ số tần số

p

: Xác suất điện tử thoát khỏi bẫy trong thời gian một giây

𝜏

: Thời gian sống huỳnh quang

T

: Nhiệt độ

wt

: Khối lượng

E

: Năng lượng dập tắt nhiệt

Rc

: Khoảng cách tâm tới hạn

v

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................... i
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ...................................... iv
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ......................................................................... ix
DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................ xvii
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT ..................................................... 5
1.1. Hiện tượng phát quang ........................................................................... 5
1.1.1. Khái niệm, phân loại hiện tượng phát quang .................................. 5
1.1.2. Các cơ chế suy giảm cường độ bức xạ của vật liệu phát quang ..... 6
1.1.2.1. Hiện tượng dập tắt nồng độ .......................................................... 6
1.1.2.2. Sự suy giảm do quá trình xử lý nhiệt ........................................... 8
1.1.2.3. Sự suy giảm do kích thích VUV .................................................. 9
1.2. Hiện tượng nhiệt phát quang ................................................................ 10
1.2.1. Định nghĩa hiện tượng nhiệt phát quang ....................................... 10
1.2.2. Một số phương pháp phân tích động học nhiệt phát quang .......... 11
1.2.2.1. Phương pháp vùng tăng ban đầu ................................................ 12
1.2.2.2. Phương pháp làm sạch nhiệt ...................................................... 13
1.2.2.3. Phương pháp dạng đỉnh (R. Chen)............................................. 14
1.2.3. Xác định hệ số tần số .................................................................... 16
1.3. Đặc điểm cấu trúc của vật liệu BaMgAl10O17: Eu2+ ............................ 17

vi


1.3.1. Giới thiệu về vật liệu BaMgAl10O17: Eu2+ .................................... 17
1.3.2. Đặc điểm cấu trúc của vật liệu BaMgAl10O17: Eu2+ ..................... 18
1.4. Phát quang của ion đất hiếm Europium và ion kim loại chuyển tiếp

Mn2+ trong mạng nền .................................................................................. 21
1.4.1. Giản đồ tọa độ cấu hình ................................................................ 21
1.4.2. Chuyển dời quang học của Europium ........................................... 23
1.4.2.1. Chuyển dời quang học của ion Eu2+........................................... 23
1.4.2.2. Chuyển dời quang học của ion Eu3+........................................... 25
1.4.2.3. Sự tách mức năng lượng của ion Eu3+ ....................................... 26
1.4.3. Giản đồ Tanabe-Sugano và chuyển dời quang học của ion Mn2+ 29
1.4.3.1. Giản đồ Tanabe-Sugano ............................................................. 29
1.4.3.2. Chuyển dời quang học của Mn2+................................................ 33
1.5. Hiện tượng truyền năng lượng ............................................................. 37
1.5.1. Hiện tượng truyền năng lượng giữa các tâm bức xạ khác nhau ... 37
1.5.2. Truyền năng lượng giữa các tâm giống nhau................................ 40
1.6. Kết luận chương 1 ................................................................................ 42
CHƯƠNG 2. CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VẬT LIỆU BaMgAl10O17 ĐƠN VÀ
ĐỒNG PHA TẠP ION Eu2+ VÀ Mn2+ BẰNG PHƯƠNG PHÁP NỔ ........... 44
2.1. Giới thiệu về phương pháp nổ.............................................................. 44
2.2. Vai trò của nhiên liệu ........................................................................... 45
2.3. Các tính năng nổi bật của phương pháp nổ dung dịch ......................... 49
2.4. Khảo sát công nghệ chế tạo vật liệu BAM: Eu2+ bằng phương pháp nổ
..................................................................................................................... 50

vii


2.4.1. Ảnh hưởng của hàm lượng urê đến cấu trúc và tính chất quang của
vật liệu BAM: Eu2+. ................................................................................ 53
2.4.1.1. Khảo sát cấu trúc pha của vật liệu BAM: Eu2+ .......................... 53
2.4.1.2. Ảnh hưởng của hàm lượng urê đến tính chất quang của BAM: Eu2+
................................................................................................................. 56
2.4.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ nổ đến tính chất quang của vật liệu phát

quang BAM: Eu2+.................................................................................... 57
2.4.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ nổ đến cấu trúc pha của vật liệu BAM: Eu2+
................................................................................................................. 57
2.4.2.2. Sự phụ thuộc nhiệt độ nổ đến tính chất quang của vật liệu BAM: Eu2+
................................................................................................................. 60
2.4.3. Chế tạo vật BAM: Eu2+ bằng phương pháp nổ kết hợp với vi sóng
................................................................................................................. 61
2.4.3.1. Khảo sát cấu trúc của vật liệu BAM: Eu2+ bằng phương pháp nổ
kết hợp vi sóng ........................................................................................ 62
2.4.3.2. Khảo sát phổ PL của vật liệu BAM: Eu2+ bằng phương pháp nổ
kết hợp vi sóng ........................................................................................ 63
2.5. Quy trình chế tạo và ủ nhiệt vật liệu BAM: Eu2+ bằng phương pháp nổ
dung dịch urê nitrat kết hợp vi sóng............................................................ 64
2.5.1. Quy trình chế tạo vật liệu BAM: Eu2+ bằng phương pháp nổ dung
dịch urê nitrat kết hợp vi sóng................................................................. 64
2.5.2. Quy trình chế tạo ủ nhiệt vật liệu BAM: Eu2+ .............................. 66
2.6. Khảo sát công nghệ chế tạo vật liệu BAM: Mn2+ bằng phương pháp nổ
..................................................................................................................... 67
2.7. Các hệ vật liệu đã chế tạo được sử dụng nghiên cứu trong luận án..... 70
viii


2.8. Kết luận chương 2 ................................................................................ 71
CHƯƠNG 3. ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH OXI HÓA ĐẾN HIỆN
TƯỢNG PHÁT QUANG CỦA VẬT LIỆU BaMgAl10O17: Eu2+ .................. 73
3.1. Đặc trưng quang phát quang của vật liệu BAM: Eu2+ trước và sau khi ủ
nhiệt trong môi trường khử ......................................................................... 73
3.1.1. Khảo sát cấu trúc pha và kích thước hạt của vật liệu BAM: Eu2+
trước và sau khi ủ nhiệt trong môi trường khử ....................................... 74
3.1.1.1. Cấu trúc pha của vật liệu BAM: Eu2+ thay đổi theo nồng độ Eu

................................................................................................................. 74
3.1.1.2. Cấu trúc pha của BAM: Eu2+ trước và sau khi ủ nhiệt trong môi
trường khử ............................................................................................... 75
3.1.1.3. Kích thước hạt (SEM) của BAM: Eu2+ trước và sau khi ủ theo
nhiệt độ trong môi trường khử ................................................................ 77
3.1.2. Giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu BAM: Eu2+ trước và sau khi ủ
nhiệt trong không khí .............................................................................. 79
3.2. Ảnh hưởng của nồng độ ion Eu đến tính chất phát quang của vật liệu
BAM: Eu2+ .................................................................................................. 80
3.2.1. Phổ phát quang của BAM: Eu2+ khi thay đổi nồng độ pha tạp ion
Eu chế tạo bằng phương pháp nổ kết hợp vi sóng .................................. 80
3.2.2. Hiện tượng dập tắt vì nhiệt............................................................ 86
3.2.3. Đường cong suy giảm huỳnh quang của BAM: Eu2+ ................... 89
3.3. Đặc trưng quang phát quang của vật liệu BAM: Eu2+ ủ nhiệt trong môi
trường khử ................................................................................................... 90
3.3.1. Khảo sát phổ phát quang của vật liệu BAM: Eu2+ thay đổi theo
thời gian ủ................................................................................................ 90
ix


3.3.2. Phổ phát quang của vật liệu BAM: Eu2+ theo nhiệt độ ủ trong môi
trường khử ............................................................................................... 91
3.3.3. Khảo sát đường cong suy giảm huỳnh quang của BAM: Eu2+ theo
nhiệt độ ủ trong môi trường khử ............................................................. 96
3.4. Đặc trưng quang phát quang của vật liệu BAM: Eu2+ trước và sau khi ủ
nhiệt trong không khí .................................................................................. 97
3.5. Khảo sát phổ kích thích của các mẫu BAM: Eu2+ ............................... 98
3.6. Đặc trưng nhiệt phát quang của vật liệu BAM: Eu2+ trước và sau khi ủ
nhiệt trong môi trường khử ....................................................................... 100
3.6.1. Đặc trưng nhiệt phát quang của vật liệu BAM: Eu2+ ủ theo nhiệt độ

trong môi trường khử ............................................................................ 100
3.6.2. Các thông số động học nhiệt phát quang .................................... 102
3.7. Kết luận chương 3 .............................................................................. 105
CHƯƠNG 4. TÍNH CHẤT QUANG CỦA VẬT LIỆU BAM: Mn2+ VÀ CƠ
CHẾ TRUYỀN NĂNG LƯỢNG CỦA VẬT LIỆU BAM: Eu2+, Mn2+ ....... 107
4.1. Đặc trưng phát quang của vật liệu BaMgAl10O17 pha tạp ion Mn2+ .. 107
4.1.1. Khảo sát phổ phát quang của vật liệu BAM: Mn2+ khi thay đổi
nồng độ Mn2+ pha tạp ............................................................................ 107
4.1.2. Khảo sát phổ kích thích của vật liệu BAM: Mn2+....................... 110
4.1.3. Giải thích cơ chế phát quang của vật liệu BaMgAl10O17: Mn2+ . 111
4.2. Cơ chế truyền năng lượng của vật liệu BAM đồng pha tạp ion Eu2+ và
Mn2+........................................................................................................... 115
4.2.1. Cấu trúc pha của vật liệu BAM: Eu2+, Mn2+ ............................... 115
4.2.2. Cơ chế truyền năng lượng giữa ion Eu2+ và Mn2+ ...................... 116

x


4.2.3. Đặc trưng quang phát quang của BAM: Eu2+, Mn2+ ................... 121
4.3. Kết luận chương 4 .............................................................................. 124
KẾT LUẬN ................................................................................................... 126
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ..................................................... 128
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 130

xi


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Đồ thị mô tả sự phụ thuộc của cường độ phát quang cực đại của

mẫu BAM: Eu2+ vào nồng độ Europium ........................................ 6
Hình 1.2. Sự bức xạ huỳnh quang khi nồng độ pha tạp thấp (a) và sự dập tắt
huỳnh quang do pha tạp với nồng độ cao (b) ................................. 7
Hình 1.3

Các thông số hình học của một đỉnh nhiệt phát quang ................. 14

Hình 1.4. Phổ kích thích của vật liệu BaMgAl10O17: Eu2+ ........................... 18
Hình 1.5. (a) Tinh thể BAM có cấu trúc kiểu hexanogal - 𝛽 alumina
NaAl2O7, (b) cấu trúc tinh thể của BAM và các vị trí BR, anti- BR,
mO ................................................................................................. 19
Hình 1.6. Giản đồ tọa độ cấu hình biểu diễn chuyển dời 4f-5d của ion Eu2+
chiếm các vị trí BR, a-BR và mO và các chuyển dời kích thích,
hấp thụ ........................................................................................... 20
Hình 1.7. Giản đồ tọa độ cấu hình ................................................................ 21
Hình 1.8. Sơ đồ mức năng lượng của ion Eu2+ trong mạng nền ................... 24
Hình 1.9. Sơ đồ tọa độ cấu hình của ion Eu2+............................................... 24
Hình 1.10.Giản đồ tọa độ cấu hình của ion Eu3+ ............................................ 26
Hình 1.11. Chuyển dời bức xạ của Eu3+ trong vật liệu có tính đối xứng
đảo ................................................................................................. 26
Hình 1.12. Sự tách các mức năng lượng của ion Eu3+ .................................... 28
Hình 1.13. Giản đồ Tanabe-Sugano cho cấu hình d3 ...................................... 30
Hình 1.14. Giản đồ Tanabe – Sugano cho cấu hình d5 ................................... 31
Hình 1.15. Giản đồ minh họa sự mở rộng dải phổ do dao động ..................... 33
Hình 1.16. Sự tách mức của 3dn bởi trường tinh thể trong đối xứng
Oh và D4h ....................................................................................... 34
Hình 1.17. Các mức năng lượng kích thích của ion Mn2+ trong cấu hình d5..35
ix

Hình 1.18. Tọa độ tứ diện và bát diện ............................................................. 36
Hình 1.19. Quá trình kích thích gián tiếp qua phần tử nhạy sáng S để truyền
năng lượng cho tâm A................................................................... 37
Hình 1.20. (a): Sự chồng phủ phổ, (b): Sự truyền năng lượng giữa các tâm S
và A có khoảng cách R (trên). Sơ đồ mức năng lượng và
Hamiltonien tương tác (dưới) ....................................................... 38
Hình 2.1. Sơ đồ biểu diễn "tam giác cháy" ................................................... 45
Hình 2.2. Các sản phẩm ở dạng nano của phản ứng nổ, (1) SrAl2O4, (2) vật
liệu phát quang đất hiếm, (3) bọt ziconia, (4) khối tổ ong phủ
Pd/CeO2, (5) ảnh TEM của ziconia, (6) ảnh TEM của PZT, (7)
(Co/Mg2BO5) sắc tố hồng, (8)NiFe2O4 ......................................... 49
Hình 2.3. Sơ đồ chế tạo vật liệu dạng oxit bằng phương pháp nổ ................ 51
Hình 2.4. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu BAM: Eu2+ với n = 30 .............. 53
Hình 2.5. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu BAM: Eu2+ với n = 40 .............. 54
Hình 2.6. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu BAM: Eu2+ với n = 50 .............. 54
Hình 2.7. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu BAM: Eu2+ với n = 60 .............. 55
Hình 2.8. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu BAM: Eu2+ với n = 70 .............. 55
Hình 2.9. Giản đồ nhiễu xạ tia X của hệ mẫu BAM: Eu2+ với hàm lượng urê
thay đổi.......................................................................................... 56
Hình 2.10. Phổ phát quang của mẫu BAM: Eu2+ với hàm lượng urê
thay đổi.......................................................................................... 57
Hình 2.11. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu BAM: Eu2+ nổ ở
nhiệt độ 570oC............................................................................... 58
Hình 2.12. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu BAM: Eu2+ nổ ở
nhiệt độ 590oC............................................................................... 58

x


Hình 2.13. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu BAM: Eu2+ nổ ở

nhiệt độ 610oC............................................................................... 59
Hình 2.14. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu BAM: Eu2+ nổ ở
nhiệt độ 630oC............................................................................... 59
Hình 2.15. Giản đồ nhiễu xạ tia X của hệ mẫu BAM: Eu2+ nổ ở các nhiệt độ
khác nhau ...................................................................................... 60
Hình 2.16. Phổ phát quang của BAM: Eu2+ (ex = 365 nm) theo nồng độ nhiệt
độ nổ. Hình thêm vào mô tả sự phụ thuộc của cường độ phát
quang cực đại của mẫu BAM: Eu2+ vào nhiệt độ nổ .................... 61
Hình 2.17. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu BAM: Eu2+chế tạo bằng các
phương pháp (a): nổ kết hợp với vi sóng, (b): nổ khuấy từ thông
thường ........................................................................................... 62
Hình 2.18. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu BAM: Eu2+ chế tạo bằng các
phương pháp nổ kết hợp với vi sóng ............................................ 63
Hình 2.19. Phổ PL của vật liệu BAM: Eu2+ được chế tạo bằng các phương
pháp khác nhau ............................................................................. 64
Hình 2.20. Sơ đồ chế tạo vật liệu BAM: Eu2+ bằng phương pháp nổ kết hợp vi
sóng ............................................................................................... 65
Hình 2.21. Ảnh các mẫu trong quá trình chế tạo (a) Sau khi khuấy, (b) sau khi
sấy, (c) sau khi nổ, (d) khi chiếu bức xạ vớiex= 365 nm............. 66
Hình 2.22. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu BAM: Mn2+ với n = 60 ......... .. 67
Hình 2.23. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu BAM: Mn2+ với n = 64 ........... 68
Hình 2.24. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu BAM: Mn2+ với n = 66 ........... 68
Hình 2.25. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu BAM: Mn2+ với n = 68 ........... 69
Hình 2.26. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu BAM: Mn2+theo nồng độ urê
khác nhau .................................................................................. ... 69

xi


Hình 3.1. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu BAM: Eu2+ (3 %mol) .................. 74

Hình 3.2. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu BAM: Eu2+ (7 %mol) ................ 74
Hình 3.3. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu BAM: Eu2+ (9 %mol) ................ 75
Hình 3.4. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu BAM: Eu2+ sau phản ứng nổ
không ủ.......................................................................................... 76
Hình 3.5. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu BAM: Eu2+ khi ủ ở 300oC ........... 76
Hình 3.6. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu BAM: Eu2+ khi ủ ở 500oC ........... 77
Hình 3.7. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu BAM: Eu2+ khi ủ ở 900oC ........... 77
Hình 3.8. Ảnh SEM của vật liệu BAM: Eu2+ không ủ nhiệt .......................... 78
Hình 3.9. Ảnh SEM của vật liệu BAM: Eu2+ khi ủ ở 300oC .......................... 78
Hình 3.10. Ảnh SEM của vật liệu BAM: Eu2+ khi ủ ở 500oC ........................ 78
Hình 3.11. Ảnh SEM của vật liệu BAM: Eu2+ khi ủ ở 900oC ........................ 78
Hình 3.12. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu BAM:Eu2+ ủ theo nhiệt độ
khác nhau trong không khí............................................................ 79
Hình 3.13. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu BAM: Eu2+khi ủ ở 600oC
trong không khí ............................................................................. 79
Hình 3.14. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu BAM: Eu2+khi ủ ở 800oC
trong không khí ............................................................................. 80
Hình 3.15. Phổ phát quang của mẫu BAM: Eu2+ theo nồng độ ion Eu .......... 81
Hình 3.16.Phổ kích thích với em= 450 nm(a) và phổ phát quang với ex= 365
nm(b) của BAM: Eu2+ (3 %mol) ................................................... 82
Hình 3.17. Đồ thị sự phụ thuộc của cường độ phát quang cực đại của mẫu
BAM: Eu2+ vào nồng độ ion Eu.................................................... 82
Hình 3.18. Mối liên hệ giữa ln(I/x) và lnx của BAM: Eu2+ (x %mol) với
x = 7; 8; 9 ...................................................................................... 84

xii


Hình 3.19. Phổ phát quang của mẫu BAM: Eu2+ (7 %mol) làm khít với ba
đỉnh hàm Gauxơ ............................................................................ 84

Hình 3.20. Sự phụ thuộc của cường độ phát quang cực đại của ba đỉnh hàm
Gauxơ vào nồng độ ion Europium ................................................ 85
Hình 3.21. Phổ phát quang của BAM: Eu2+ theo nhiệt độ,ex= 365 nm ........ 86
Hình 3.22. Sự phụ thuộc cường độ PL cực đại của BAM: Eu2+ vào nhiệt độ 86
Hình 3.23.Đồ thị mô tả sự thay đổi vị trí năng lượng ứng với cực đại của các
đỉnh vào nhiệt độ ............................................................................................. 88
Hình 3.24. Sự phụ thuộc của cường độ PL cực đại của 3 đỉnh dạng Gauxơ vào
nhiệt độ.......................................................................................... 88
Hình 3.25.Sự phụ thuộc của ln[(Io/I)-1] vào 1/kT........................................... 89
Hình 3.26. Đường cong suy giảm huỳnh quang của BAM: Eu2+ ................... 90
Hình 3.27. Phổ phát quang của mẫu BAM: Eu2+ ủ ở 6000C theo thời gian
ủ..................................................................................................... 91
Hình 3.28. Sự phụ thuộc cường độ PL cực đại của mẫu BAM: Eu2+ ủ ở 600oC
vào thời gian ủ............................................................................... 91
Hình 3.29. Phổ phát quang của mẫu BAM: Eu2+ ủ theo nhiệt độ trong môi
trường khử,ex= 365 nm................................................................ 92
Hình 3.30. Đồ thị mô tả sự phụ thuộc cường độ PL cực đại vào nhiệt độ
ủ..................................................................................................... 92
Hình 3.31. Phổ phát quang của mẫu BAM: Eu2+ ủ ở 200oC được làm khít với
3 đỉnh dạng Gauxơ ứng với kích thích có ex= 365 nm ............... 93
Hình 3.32. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ phát quang cực đại
của các đỉnh Gauxơ và tỷ số cường độ giữa chúng theo nhiệt độ
ủ..................................................................................................... 94
Hình 3.33. Phổ phát quang của ion Eu3+ trong mạng nền BAM ủ theo nhiệt độ
ủ ứng với ex= 394nm ................................................................... 95
xiii


Hình 3.34. Đồ thị mô tả sự phụ thuộc cường độ PL cực đại của Eu2+ và Eu3+
trong mạng nền theo nhiệt độ ủ .................................................... 95

Hình 3.35. Đường cong suy giảm cường độ huỳnh quang của các mẫu trước
và sau khi ủ ở nhiệt độ khác nhau ................................................. 96
Hình 3.36. Phổ phát quang của mẫu BAM: Eu2+ ủ ở nhiệt độ khác nhau trong
không khí, ex=365 nm ................................................................. 98
Hình 3.37. Đồ thị mô tả sự phụ thuộc cường độ PL cực đại vào nhiệt độ ủ khi
ủ trong môi trường khử và không khí ........................................... 98
Hình 3.38. Phổ kích thích phát quang của mẫu BAM: Eu2+ ở các nhiệt độ ủ
khác nhau với bước sóng bức xạ λem = 450 nm ............................ 99
Hình 3.39. Phổ kích thích của mẫu BAM: Eu3+ ở các nhiệt độ ủ khác nhau
ứng với λem = 612 nm .................................................................... 99
Hình 3.40. Đường cong TL tích phân của các mẫu BAM: Eu2+ ủ ở những
nhiệt độ khác nhau trong môi trường khử khi không chiếu xạ
tia  ............................................................................................. 101
Hình 3.41. Đường cong TL tích phân của các mẫu BAM: Eu2+ ủ ở những
nhiệt độ khác nhau trong môi trường khử sau khi chiếu xạ tia  101
Hình 3.42. Đường cong nhiệt phát quang tích phân của mẫu BAM: Eu2+ ủ ở
300oC trước và sau khi chiếu bức xạ tia X ................................. 102
Hình 3.43. Đường cong nhiệt phát quang tích phân của mẫu BAM: Eu2+ ủ ở
300oC được chiếu bức xạ tia X và sau khi được làm sạch nhiệt ở
130oC, 200oC và 270oC ............................................................... 103
Hình 3.44. Đường cong TL của mẫu BAM: Eu2+ được làm khít với các đỉnh
đơn............................................................................................... 104
Hình 3.45. Đồ thị lnI = f (1/T) của các đỉnh để xác định hệ số góc –E/k ..... 105
Hình 4.1. Phổ phát quang của BAM: Mn2+ (ex = 428 nm). Hình thêm vào là
cường độ bức xạ của BAM: Mn2+phụ thuộc nồng độ ion Mn2+ . 108

xiv


Hình 4.2. Mối liên hệ giữa ln(I/x) và lnx của BAM: Mn2+ (x%mol),

với x = 11; 13; 15 ........................................................................ 108
Hình 4.3. Phổ phát quang của mẫu BAM: Mn2+ (9 %mol) được làm khít với
2 đỉnh dạng Gauxơ ...................................................................... 109
Hình 4.4. Cường độ PL cực đại của các đỉnh Gauxơ là hàm theo nồng độ
Mn2+ ............................................................................................ 110
Hình 4.5. Đồ thị mô tả sự thay đổi tỷ số cường độ I1/I2 vào
nồng độ Mn2+ ............................................................................ . 110
Hình 4.6. Phổ kích thích phát quang của ion Mn2+ trong mẫu BAM: Mn2+
với nồng độ Mn2+ khác nhau với bước
sóng bức xạ λem = 514 nm ........................................................... 111
Hình 4.7. Giản đồ Tanabe – Sugano cho cấu hình 3d5 (a), Phổ hấp thụ của
BAM: Mn2+ (b), Phổ bức xạ của BAM: Mn2+ (c)....................... 113
Hình 4.8. Giản đồ các mức năng lượng và các chuyển dời hấp thụ và bức xạ
của ion Mn2+ trong mạng nền BAM ........................................... 114
Hình 4.9. Giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu
BAM: Eu2+ (1 %mol), Mn2+ (9 %mol) ..................................... 116
Hình 4.10. Phổ kích thích của BAM: Mn2+ (3 %mol) và phổ bức xạ của
BAM: Eu2+ (3 %mol) .................................................................. 117
Hình 4.11. Phổ bức xạ của BAM: Eu2+ (3 %mol) (ex = 305 nm)(1),
BAM: Mn2+ (3 %mol) (ex = 428 nm)(2) và BAM: Eu2+ (3 %mol),
Mn2+ (3 %mol) (ex = 306 nm)(3) .............................................. 118
Hình 4.12. Phổ kích thích của BAM: Eu2+ (3 %mol) (em = 450 nm),
BAM: Mn2+ (3 %mol) (em = 514 nm) và BAM: Eu2+ (3 %mol),
Mn2+(3 %mol) (em = 513 nm).................................................... 119
Hình 4.13. Phổ bức xạ của BAM: Eu2+ (z %mol), Mn2+ (7 %mol)
(ex = 308 nm) ............................................................................. 119
xv


Hình 4.14. Hiệu suất truyền năng lượngtừ Eu2+ sang Mn2+ trong BAM theo

nồng độ ion Eu2+ ......................................................................... 121
Hình 4.15. Phổ phát quang của BAM: Eu2+ (1 %mol), Mn2+ (y %mol) với
y = (0 ÷ 15) ................................................................................. 122
Hình 4.16. Sự phụ thuộc của tỷ số 𝐼𝑆𝑂 /𝐼𝑠 của ion Eu2+ vào
6/3
8/3
10/3
(𝑎)𝐶𝐸𝑢+𝑀𝑛
(𝑏)𝐶𝐸𝑢+𝑀𝑛
và (𝑐)𝐶𝐸𝑢+𝑀𝑛
............................................. 123

Hình 4.17.Phổ phát quang của mẫu BAM: Eu2+ (1 %mol), Mn2+ (11 %mol)
làm khít với năm đỉnh hàm Gauxơ ............................................. 124

xvi


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Các giá trị của các hằng số c và b trong phương trình (1.6) ....... 15
Bảng 1.2. Giá trị của các hằng số c và b ứng với bậc động học tổng quát ... 15
Bảng 2.1. Các loại nhiên liệu thường được sử dụng cho phương pháp nổ ..... 48
Bảng 2.2. Bảng hóa trị của chất khử và chất ôxi hóa...................................... 52
Bảng 2.3. Các hệ vật liệu sử dụng nghiên cứu trong luận án ......................... 71
Bảng 3.1. Thời gian sống của bức xạ của ion Eu2+ trong vật liệu
BAM: Eu2+ .................................................................................... 97
Bảng 3.2. Các thông số động học TL của vật liệu BAM: Eu2+ (3%mol) ..... 105
Bảng 4.1.Giá trị năng lượng ứng với các đỉnh kích thích và các thông số
trường tinh thể ............................................................................. 112

xvii


Luận án đầy đủ ở file: Luận án full