Nghiên cứu đặc điểm phát quang của vật liệu Sm3+ đồng pha tạp Tb3+ trong nền Zn2SiO4

LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô giảng viên trường Đại học Sư
phạm – Đại học Đà Nẵng, đặc biệt là thầy cô trong khoa Vật lý đã tận tình chỉ bảo,
giúp đỡ em về mọi mặt trong suốt quá trình em học tập và rèn luyện tại trường.
Em xin bày tỏ lòng tri ân sâu sắc đến thầy Lê Văn Thanh Sơn và thầy Đinh Thanh
Khẩn đã quan tâm, tận tình giúp đỡ, giải đáp các thắc mắc, tạo mọi điều kiện thuận
lợi cho em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp.
Tiếp theo, em xin gửi lời cảm ơn các bạn và các em sinh viên đã nhiệt tình tham gia
hỗ trợ em trong suốt thời gian thực hiện khóa luận.
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình và bạn bè đã luôn ở bên
và động viên em trong suốt quá trình học tập và rèn luyện tại trường.
Tác giả

Lương Thu Huyền

1


MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH

DANH MỤC BẢNG BIỂU

2


DANH MỤC BIỂU ĐỒ

PHẦN I: MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài

Vật liệu phát quang đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong khoa học và đời sống:
kĩ thuật chiếu sáng, kĩ thuật hiển thị và cảnh báo, đo bức xạ ion…Vì vậy việc tìm ra
các vật liệu phát quang mới có phổ phát quang thích hợp với mục đích sử dụng là
vấn đề được các nhà khoa học và các nhóm nghiên cứu trên toàn thế giới quan tâm.
Trong ngành công nghiệp chế tạo đèn led người ta luôn đặt ra những yêu cầu khắc
khe về loại led trắng với nhiều ưu điểm như tuổi thọ cao hơn, sử dụng năng lượng
thấp hơn... Để làm được điều này cần có những nghiên cứu cụ thể về sự phát quang
của từng chất trong các nền khác nhau. Vào tháng 3/2018, em có thực hiện đề tài
nghiên cứu về Sm3+ đồng pha tạp Tb3+ trong một nền khác, kết quả xác định tâm
màu rất khả quan để chế tạo LED trắng. Hiện nay, với nền Kẽm silicat, người ta chỉ
thường pha tạp kim loại chuyển tiếp Mn, mà ít có nghiên cứu nào sử dụng chung
với đất hiếm.
Trên nền tảng đã có, kết hợp cùng với điều kiện phòng thí nghiệm chuyên đề
của Khoa Vật lý trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng nên chúng tôi chọn
đề tài “Nghiên cứu đặc điểm phát quang của vật liệu Sm3+ đồng pha tạp Tb3+
trong nền Zn2SiO4”

3


Đối với vật liệu Zn2SiO4 đồng pha tạp Sm3+ và Tb3+ trước hết chúng tôi tìm
hiểu phổ kích thích phù hợp, sự phụ thuộc của cường độ phát vào nồng độ của Sm3+
và kiểm tra sự ảnh hưởng của nồng độ pha tạp tới các hằng số mạng. Đồng thời mở
ra hướng mới của đề tài là có sự truyền năng lượng giữa các tâm kích hoạt.
2. Mục đích nghiên cứu
-

Chế tạo vật liệu đồng pha tạp ion đất hiếm Sm3+ và Tb3+ trong
nền Zn2SiO4

Xác định cấu trúc mạng mẫu vật là vô định hình hay tinh thể để
tính các hằng số mạng
Tính các hằng số mạng của tinh thể, nhận xét ảnh hưởng của
nồng độ pha tạp đến hằng số mạng
Tìm phổ kích thích phù hợp với Sm3+ và Tb3+
Xét sự phụ thuộc của cường độ phát quang vào nồng độ Sm3+

3. Nhiệm vụ nghiên cứu
-

Nhiệm vụ 1: Nghiên cứu các kiến thức về phát quang và vật liệu
phát quang.
Nhiệm vụ 2: Nghiên cứu về ion đất hiếm Sm3+ và Tb3+.
Nhiệm vụ 3: Nghiên cứu về sự truyền năng lượng.
Nhiệm vụ 4: Nghiên cứu về cấu trúc tinh thể và nhiếu xạ tia X
Nhiệm vụ 4: Nghiên cứu và chế tạo vật liệu huỳnh quang đồng
pha tạp Sm3+ và Tb3+ trong vật liệu nền Zn2SiO4

4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
a. Đối tượng nghiên cứu
- Tính chất phát quang của vật liệu pha tạp nguyên tố đất hiếm

trong nền Zn2SiO4
- Nồng độ ion Sm3+ ảnh hưởng gì đến đặc điểm phát quang của
vật liệu phát quang.
- Nồng độ pha tạp ảnh hưởng như thế nào đến hằng số mạng.
b. Phạm vi nghiên cứu
- Giới hạn về đối tượng nghiên cứu: Các tài liệu và mẫu vật liệu nền Zn2SiO4 pha tạp
ion Sm3+ và ion Tb3+.
- Thời gian nghiên cứu: tháng 11/2018 đến 4/2019.

4


5. Phương pháp nghiên cứu
a. Nghiên cứu lí thuyết

Đọc tài liệu, khóa luận, các bài báo khoa học có liên quan đến đề tài.
b. Nghiên cứu thực nghiệm
- Nghiên cứu các phương pháp chế tạo mẫu và chế tạo mẫu.
- Thực hiện các phép đo quang phổ và đo nhiễu xạ tia X.
- Nghiên cứu và sử dụng phần mềm Origin để xử lí số liệu.
-

PHẦN 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 1: THẾ NÀO LÀ SỰ PHÁT QUANG
Chất phát quang [1]
Các chất có khả năng biến các dạng năng lượng khác nhau thành quang năng
được gọi là chất phát quang.
Các chất phát quang hấp thụ năng lượng từ bên ngoài (quang năng, điện
năng, nhiệt năng…) và dùng năng lượng hấp thụ ấy để đưa các phân tử, nguyên tử
của mình lên trạng thái kích thích. Từ trạng thái kích thích các phân tử, nguyên tử
chuyển về trạng thái cơ bản và bức xạ ánh sáng.
1.1.

Vật liệu phát quang là hệ gồm có mạng chủ và tâm kích hoạt (tâm này có thể
là đơn kích hoạt hay các đồng kích hoạt). Quá trình phát quang trong hệ xảy ra như
sau: Bức xạ kích thích có thể được hấp thụ bởi chính tâm kích hoạt, tâm này được
nâng lên tới trạng thái kích thích và từ trạng thái này chúng quay trở về trạng thái
cơ bản đồng thời phát xạ bức xạ. Hoặc được hấp thụ bởi ion khác là các ion tăng

nhạy hay mạng chủ và xảy ra quá trình truyền năng lượng đến ion kích hoạt kích
thích các ion này bức xạ quang học.
1.2.

Hiện tượng phát quang

Bức xạ quang học của những chất phát quang sau khi được kích thích được gọi là
hiện tượng phát quang.
Sự phát quang có thể được kích thích bởi nhiều loại năng lượng và nằm trong vùng
quang học nghĩa là từ tử ngoại đến hồng ngoại. Nếu dùng bức xạ hạt để kích thích
thì sự phát quang cũng có thể là những bức xạ nằm trong vùng tử ngoại.

5


Tuy nhiên bên cạnh bức xạ phát quang còn có các bức xạ khác như bức xạ nhiệt,
ánh sáng phản xạ hoặc khuếch tán khi chiếu vật bằng một nguồn sáng bên ngoài…
Các loại bức xạ này cũng nằm trong vùng quang học như bức xạ phát quang. Vì
vậy việc nhận ra bức xạ phát quang cũng gặp nhiều khó khăn.
Theo Vavilôp, hiện tượng phát quang là hiện tượng các chất phát quang phát ra
bức xạ còn dư đối với bức xạ nhiệt trong trường hợp mà bức xạ còn dư đó kéo
dài trong khoảng thời gian 10-16(s) hoặc lớn hơn.
Định nghĩa này giúp phân biệt được bức xạ phát quang với các dạng bức xạ khác.
Nếu như ở nhiệt độ phòng mà vật bức xạ ánh sáng thấy được thì chắc chắn là
nguồn gốc của bức xạ không phải là bức xạ nhiệt. Mặc khác, ánh sáng phản xạ hay
khuếch tán sẽ hoàn toàn tắt ngay sau khi thôi kích thích trái lại sự phát quang thì
kéo dài sau khi tắt ánh sáng kích thích tối thiểu là 10-16(s).
1.3.

Phân loại các dạng phát quang

Phát quang

Phát quang của những tâm bất liên tục

Phát quang
tự phát

Phát quang tái hợp

Phát
do tiếp
tái hợp phức tạp qua những khâu trung gian
tái quang
hợp trực
Phát quangPhát quang do
cưỡng bức

Phát quang
tự phát

Phát quang
cưỡng bức

6

Phát quang
tự phát

Sơ đồ 1: Phân loại các dạng phát quang

Phát quang
cưỡng bức


CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ION ĐẤT HIẾM Sm3+ VÀ Tb3+.
Các nguyên tố đất hiếm RE (Rare Earth) là tập hợp các nguyên tố của họ
lanthanide thuộc bảng tuần hoàn của Menđêlêép có kí hiệu là: Ce, Pr, Nd, Pm, Sm,
Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb và Lu. Các ion đất hiếm được đặc trưng bởi lớp vỏ
4f chưa lấp đầy. Các lớp quỹ đạo 4f nằm bên trong ion và được che chắn khỏi môi
trường xung quanh bởi các quỹ đạo đã lấp đầy 5s 2 và 5p6. Do vậy ảnh hưởng của
trường tinh thể mạng chủ lên các dịch chuyển quang học bên trong cấu hình 4f n là
nhỏ.
Ví dụ 1:
Nguyên tố Tb nằm ở vị trí 65 trong bảng hệ thống tuần hoàn Menđêlêép, có cấu
hình điện tử :
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
Khi nguyên tử Tb mất đi 3 electron, nó trở thành ion Tb 3+ và lúc này cấu hình
điện tử của nó là : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f7
Ví dụ 2:
Nguyên tố Sm nằm ở vị trí 62 trong bảng hệ thống tuần hoàn Menđêlêép, có cấu
hình điện tử :
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f 6
Khi nguyên tử Sm mất đi 3 electron, nó trở thành ion Sm 3+ và lúc này cấu
hình điện tử của nó là : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f 4
Sự tương tác của trường tinh thể với các electron ở 4f được xem là yếu vì nó được
che chắn bởi các lớp electron lấp đầy 5s2 5p6.
Trong trường hợp bình thường sự dịch chuyển giứa các số hạng 4f là bị cấm vì
rằng số lượng tử phương vị đối với tất cả các mức này hoàn toàn như nhau l = 3
như vậy không thoa mãn quy tắc lựa chọn ∆l =
7

±

1. Tuy nhiên, dưới tác dụng của


trường tinh thể thì bước chuyển giữa các số hạng 4f có thể xảy ra. Nguồn gốc của
các dải hẹp và rộng trong phổ huỳnh quang của nguyên tố đất hiếm có khác nhau.
Dải hẹp là do dịch chuyển của các điện tử giữa các số hạng 4f. Những số hạng này
được bảo vệ khỏi ảnh hưởng bên ngoài nên sự bức xạ có tính chất phổ vạch. Các
dải rộng xuất hiện do các bước chuyển giữa các mức 4f và các mức bên ngoài như
5d. Các mức bên ngoài này bị ảnh hưởng của trường tinh thể nên có sự tách mức
rất lớn.
Nhà vật lý học Dieke và nhóm nghiên cứu đã khảo sát chính xác mức năng
lượng điện tử 4f của các ion đất hiếm, các kết quả này được trình bày trên giản đồ
gọi là giản đồ Dieke.

8

Hình 1: Giản đồ mức năng lượng Dieke


Chúng có hàm lượng rất nhỏ ở trong Trái đất. Người ta tìm thấy các nguyên tố
đất hiếm ở trong các lớp trầm tích, các mỏ quặng và cát đen từ khoảng cuối thế kỉ
18. Pm là nguyên tố cuối cùng được phát hiện thấy vào năm 1947 ở Oak Ridge
National Laboratory
Có 2 lý do vì sao chúng ta gọi nó là đất hiếm :
+ Rất khó chiết tách ra từ đất (chiết hóa học)
+ Nó không tồn tại nhiều trong thiên nhiên. Trên toàn cầu sự dồi dào của nó ít hơn
106 lần so với nguyên tố phổ biến silic.

Mặc dù sự khan hiếm và rất khó chiết tách của nó nhưng đất hiếm lại có giá trị
rất cao vì những tính chất đặc trưng có một không hai của nó:
+ Sử dụng như các vật liệu phát quang trong các ứng dụng quang điện
+ Dùng chế tạo các đèn catot trong các máy vô tuyến truyền hình.
+ Dùng làm xúc tác trong công nghệ lọc hóa dầu và xử lý môi trường.
+ Dùng làm vật liệu siêu dẫn.
+ Dùng để chế tạo các nam châm vĩnh cửu cho các máy phát điện.
+ Dùng để chế tạo các nam châm trong các máy từ.
Trong phạm vi nghiên cứu của mình tác giả lựa chọn nghiên cứu ion đất hiếm
Sm đồng pha tạp Tb vào vật liệu nền Kẽm silicat với hy vọng ứng dụng chế tạo các
vật liệu quang hữu ích.
CHƯƠNG 3: SỰ TRUYỀN NĂNG LƯỢNG
3.1. Lý thuyết truyền năng lượng
Thông thường, vật liệu phát quang gồm có mạng chủ và một tâm kích hoạt
(activator). Bức xạ kích thích được hấp thụ bởi tâm kích hoạt, tâm này được nâng
lên tới trạng thái kích thích. Từ trạng thái kích thích quay về trạng thái cơ bản bằng
sự phát xạ bức xạ và sự chuyển dời trở về không bức xạ.
9


Hình 2: Tâm kích hoạt A trong mạng chủ
Trong nhiều vật liệu, tình hình phức tạp hơn so với quá trình trên bởi vì bức
xạ kích thích không bị hấp thụ bởi activator mà bởi các ion hay các nhóm ion khác.
Các ion này có thể hấp thụ bức xạ kích thích rồi truyền năng lượng này tới
activator. Trong trường hợp này các ion hấp thụ được gọi là ion tăng nhạy
(sensitizer).

S
EXC E.T

EM

A

A1*
*
Quá
2

A

S

Hình 3: Sự truyền năng lượng từ tâm S (tăng nhạy) tới A
S*

trình truyền năng lượng như trên xảy ra như sau:

A

Hình 4: Quá trình truyền năng lượng

10

E.T


Dịch chuyển S → S* là hấp thụ, dịch chuyển

A2*

→ A là phát xạ. Mức

được tích lũy nhờ sự truyền năng lượng (E.T) sẽ tắt dần không bức xạ tới mức

A2*

A1*

.

CHƯƠNG 4: CẤU TRÚC TINH THỂ VÀ NHIỄU XẠ TIA X
4.1. Các hệ tinh thể:
Tùy theo các giá trị a, b, c, α, β, γ, người ta phân ra thành 7 hệ tinh thể với
các kiểu ô mạng cơ sở khác nhau, mỗi ô mạng cơ sở lại phân thành các kiểu
mạng lưới khác nhau và được ký hiệu như sau:
 Kí hiệu là P: Ô mạng cơ sở đơn giản
 Kí hiệu là F: Tâm của các mặt mạng cơ sở có chứa một tiểu phân nữa thì

gọi là mạng lưới tâm mặt.
 Kí hiệu là C: nếu chỉ tâm của hai đáy có chứa thêm tiểu phân thì gọi là
mạng lưới tâm đáy
 Kí hiệu là I: Tại tâm điểm của mạng cơ sở có chứa một tiểu phân thì gọi là
mạng lưới tâm khối.
Bảng 1: Cấu trúc tinh thể và các thông số tế bào mạng

Hệ tinh thể

Minh họa

Lập phương (cubic)
a=b=c
α = β = γ = 90o
Bốn phương (tetragonal)
a = b ≠ c, α = β = γ = 90o

11


Trực thoi (orthorhombic)
a≠b≠c
α = β = γ = 90o

Lục phương (hexagonal,
trigonal)
a=b c
α = β = 90o, γ = 120o
Mặt thoi (Rhombohedral)
a = b = c, α = β = γ 90o
Đơn tà (monoclinic)
ab c,
α = β = 90o, γ 90o
Tam tà (triclinic)
a b c
α β γ 90o

4.2. Mối liên hệ giữa khoảng cách giữa các mặt mạng với các thông số của tế
bào mạng[2].
Với hệ lập phương:
12

(1)
Hệ tứ phương:
(2)
Hệ trưc thoi:
(3)
Hệ lục phương:
(4)
Hệ đơn tà:
(5)
Hệ tam tà có :
(6)
4.3. Nhiễu xạ tia X
Do có cấu trúc tuần hoàn nên tinh thể đóng vai trò các cách tử nhiễu xạ đối với bức
xạ có bước sóng cỡ hằng số mạng. Khi chiếu chùm tia X lên tinh thể thì do hiện
tượng nhiễu xạ, ta sẽ thu được hình ảnh của bức tranh nhiễu xạ mà dựa vào đó ta sẽ
biết được các đặc trưng của mạng tinh thể. Trước hết ta chưa xét đến ảnh hưởng
của bản chất các nguyên tử mà chỉ căn cứ vào những đặc trưng hình học của cấu
trúc tinh thể.
Giả sử ta chiếu chùm tia X đơn sắc và song song lên bề mặt tinh thể, tia X sẽ bị
phản xạ trên các mặt phẳng nguyên tử song song nhau. Theo phương phản xạ sẽ có
cực đại nhiễu xạ nếu hiệu quang trình của chúng thoả mãn hệ thức Bragg:
2d.sinθ=nλ

13

Hình 5: Nhiễu xạ trên mặt tinh thể

Hình 6: Mô phỏng máy nhiễu xạ tia X

Dùng một chùm tia X song song đơn sắc chiếu vào ống đựng bột mịn các đa
tinh thể. Các tia nhiễu xạ xuất phát từ các mặt phẳng nguyên tử của các tinh thể nhỏ
thỏa mãn góc θ và λ xác định, trên phổ nhiễu xạ các chỉ số h,k,l sẽ được hiển thị
đồng thời với các đỉnh tương ứng, từ việc xác định các chỉ số này và tính d hkl ta sẽ
thu được giá trị của các hằng số mạng.

PHẦN 3: THỰC NGHIỆM
1. Chế tạo mẫu
1.1.

Phương pháp chế tạo

Các mẫu vật liệu được chế tạo bằng phương pháp pha rắn, đây là phương pháp
truyền thống được sử dụng phổ biến trong chế tạo vật liệu.
1.2.

Dụng cụ thí nghiệm
Bảng 2: Dụng cụ thí nghiệm

TÊN DỤNG CỤ
CẦN THIẾT
1. Cối và chày
sứ

HÌNH MINH HỌA

CÔNG DỤNG
Đựng hóa chất để

nghiền

14


2. Cốc sứ

Đựng hóa chất để
nung

3. Cân điện tử

có độ chính
xác đến
0,001g

Cân khối lượng hóa
chất

4. Lò nung

Nung mẫu vật

15


5. Tủ sấy

Sấy khô các dụng cụ

6. Cồn

Làm sạch các dụng cụ

16


Quy trình chế tạo mẫu
Bước 1. Chuẩn bị dung cụ: Cối, chày và cốc sứ được làm sạch và sấy khô, sau
đó tráng lại bằng cồn.
Bước 2. Xử lý tiền chất: Cân hóa chất theo tỉ lệ đã được tính toán bằng cân
điện tử cho vào cối sứ, sau đó dùng chày sứ nghiền mịn và trộn đều trong 3h.
Bước 3. Sấy hóa chất: Mang hóa chất đã được nghiền mịn và trộn đều cho vào
cốc sứ, sấy khô ở nhiệt độ 50ºC.
Bước 4. Tạo mẫu vật liệu: Nung hóa chất đã sấy ở nhiệt độ 1200ºC trong 2h,
gia tốc nhiệt 10ºC/phút, sau đó để nguội tự nhiên.
1.4.
Tiền chất sử dụng và các mẫu tạo thành
1.3.

1.4.1.

Danh sách tiền chất dùng chế tạo mẫu
Bảng 3: Danh sách tiền chất dùng chế tạo mẫu

Tên tiền chất
Zn0
SiO2
Sm2O3
Tb2O3

H3BO3
1.4.2.

Khối lượng mol (g/mol)
81,408
60,0835
348,72
365,85
61,83

Danh sách mẫu chế tạo được

Bảng 4: Danh sách mẫu chế tạo được
ZnO.1%
Tên mẫu
(mol)
H1
1
H2
1
H3
1
H4
1
H5
1
1.5.

SiO2.1%
(mol)

1,1
1,1
1,1
1,1
1,1

Tb3+.1%
(mol)
1%
1%
1%
1%
1%

Sm3+.1%
(mol)
0,25%
0,5%
0,75%
1%
1,25%

H3BO3
5% hỗn hợp
5% hỗn hợp
5% hỗn hợp
5% hỗn hợp
5% hỗn hợp

Thiết bị đo mẫu:

Bảng 5: Các thiết bị đo mẫu vật

Máy FL3-22: Thiết bị đo quang phổ

Máy D8 ADVANCE: Máy nhiễu xạ
tia X
17


2. Kết quả và thảo luận:

Kết quả nhiễu xạ tia X:
2.1.1. Phổ nhiễu xạ của hệ mẫu:
2.1.

Biểu đồ 1: Phổ nhiễu xạ của hệ mẫu
18


Nhận xét: Phổ nhiễu xạ của hệ mẫu đồng dạng. Mẫu vật chế tạo được là tinh thể.

Biểu đồ 2: Phổ nhiễu xạ của mẫu H1
Nhận xét: Vật liệu có cấu trúc đơn pha ( pha lục phương ) phù hợp với mẫu chuẩn.
Ngoài ra còn dư tiền chất SiO2
2.1.2. Các hằng số mạng:

Bảng 6: Các hằng số mạng
Mẫu
H1
H2

H3
H4
H5

a(10-10m)
13.88747
13.89291
13.86616
13.88615
13.86866

Bảng 7: Hằng số mạng của mẫu
chuẩn

c(10-10m)
9.28583
9.28344
9.27164
9.28231
9.27382

Mẫu chuẩn
a(10 m) c(10-10m)
13.9381
9.31
-10

Nhận xét: Các hằng số mạng của mẫu vật hoàn toàn phù hợp với mẫu chuẩn

19

2.2.

Phổ kích thích của Tb3+ và Sm3+

Biểu đồ 3: Phổ PLE của Tb3+

Biểu đồ 4: Phổ PLE của Sm3+

20


So sánh phổ kích thích của Sm3+ và Tb3+, ta nhận thấy khi dùng bước sóng kích
thích ở 375nm thì các chuyển dời của Tb3+, Sm3+ đều xảy ra mạnh. Từ đó, ta chọn
bước sóng 375nm để làm bước sóng kích thích.
2.3.

Phổ phát quang của mẫu CaSiO3 Tb3+ 1% ,Sm3+ x%

Biểu đồ 5: Phổ PL của Zn2SiO4 Tb3+ 1% ,Sm3+ x% (λEx=375nm)

Trên biểu đồ 5, ta nhận thấy khi được kích thích với bước sóng 375nm xuất
hiện các đỉnh phổ 564nm, 602nm, 647nm tương ứng với cá chuyển dời 4G5/2→6H5/2,
4
G5/2→6H7/2 và 4G5/2→6H9/2 của Sm3+ . Trong đó đỉnh 602nm vượt trội hơn các đỉnh
khác. Các đỉnh phổ còn lại gồm 435nm, 487nm, 542nm, 582nm là của Tb 3+ tương
ứng với các chuyển dời 5D3→7F4 , 5D4→7F6 , 5D4→7F5 , 5D4→7F3 [3]

2.4.

Sự phụ thuộc của cường độ phát quang vào nồng độ Sm3+.

Biểu đồ 6: Sự phụ thuộc của nồng độ phát quang vào nồng độ Sm3+
Ta thấy theo sự tăng dần nồng độ Sm3+, các đỉnh phổ của Tb 3+ có sự thay đổi về
cường độ theo chiều giảm dần, các đỉnh phổ của Sm3+ thì tăng dần. Điều này cho
thấy đã có sự truyền năng lượng từ Tb3+ sang Sm3+.
Khi nồng độ của Sm3+ tăng từ 1% đến 1,25 % thì có sự tăng vọt về cường độ phát
quang của các đỉnh thuộc chuyển dời của Sm 3+, và sự giảm mạnh cường độ phát
quang của Tb3+. Đây là nồng độ phù hợp với sự truyền năng lượng.
3. Kết luận

Đã chế tạo thành công vật liệu phát quang Zn 2SiO4 đồng pha tạp Tb3+ và Sm3+ trong
đó đã xuất hiện hầu hết các chuyển dời của Tb3+ và Sm3+.
Xác định mẫu vật là mạng tinh thể lục phương và tính được các hằng số mạng.
Qua việc giữ nguyên nồng độ Tb3+ và thay đổi nồng độ Sm3+ đã nghiên cứu được
đường biểu diễn phụ thuộc của cường độ sáng các bức xạ thuộc chuyển dời của
Sm3+ , Tb3+ vào nồng độ của Sm3+.
Chứng minh được có sự truyền năng lượng từ Tb 3+ sang Sm3+ và tìm được nồng độ
các chất phù hợp cho sự truyền năng lượng.


TÀI LIỆU THAM KHẢO :
Tài liệu tiếng Việt:
(1) Phan Văn Thích (1973), Hiện tượng huỳnh quang và kĩ thuật phân tích

huỳnh quang, NXB Đại học tổng hợp Hà Nội.
(2) Vật liệu vô cơ, Giáo sư Phan Văn Tường, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội
2007

Tài liệu tiếng Anh:
(3) Luminesc ence properties of Tb doped and Tm/ Tb/Sm co-doped glass es for

LED applications Chaofeng Zhu, Xiaoluan Liang, Yunxia Yang, Guorong
Chen 75-76 (2010)
(4) Phân tích phổ về cấu trúc mạng của một số thủy tinh chứa DYPROSIUM
(5) Luminesc ence properties of Tb doped and Tm/ Tb/Sm co-doped glass es for
LED applications Chaofeng Zhu, Xiaoluan Liang, Yunxia Yang, Guorong
Chen 75-76 (2010)
(6) Gerhard Heinrich Dieke, Spectra and Energy levels of Rare Earth Ion in
Crystals, The Johns Hopkins University Baltimore, Maryland.