Tải bản đầy đủ (.pdf) (50 trang)

Hoàn thiện quy trình chế tạo vật liệu phát quang màu xanh được ứng dụng trong công nghệ led trắng

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.52 MB, 50 trang )

Khóa Luận Tốt Nghiệp

Khoa Vật Lý

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA VẬT LÝ
----------------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH CỬ NHÂN VẬT LÝ
Đề tài:
HỒN THIỆN QUY TRÌNH CHẾ TẠO VẬT LIỆU PHÁT QUANG MÀU
XANH, ĐƯỢC ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ LED TRẮNG
Người hướng dẫn:
ThS. Lê Văn Thanh Sơn

Người thực hiện:
Nguyễn Thị Minh Thắng

Đà Nẵng, tháng 5/2013
SVTH: Nguyễn Thị Minh Thắng

Trang 1


Khóa Luận Tốt Nghiệp

Khoa Vật Lý

LỜI CẢM ƠN


Lời đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô giáo trong khoa
Vật Lý - trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ em trong
suốt thời gian học tập tại trường.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Lê Văn Thanh Sơn - cảm ơn Thầy
đã truyền thụ cho em rất nhiều kiến thức cũng như niềm đam mê trong ngành Vật Lý
mà em đã chọn. Thầy đã tận tình quan tâm, giúp đỡ, giải đáp những thắc mắc và tạo
mọi điều kiện thuận lợi cho em. Nhờ đó, em mới có thể hồn thành tốt được khóa luận
tốt nghiệp này.
Tuy nhiên, do kiến thức của em còn nhiều hạn chế nên khơng tránh khỏi những
thiếu sót là điều chắc chắn. Em rất mong nhận được ý kiến đóng góp q báu của thầy
cơ để giúp em hồn thiện thêm kiến thức trong lĩnh vực này.
Em xin chân thành cám ơn!
Đà nẵng, ngày tháng năm 2013
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Minh Thắng

SVTH: Nguyễn Thị Minh Thắng

Trang 2


Khóa Luận Tốt Nghiệp

Khoa Vật Lý

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................1
LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................5
PHẦN A: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT ......................................................................6

CHƯƠNG I: HIỆN TƯỢNG PHÁT QUANG ............................................................6
1.1. Hiện tượng phát quang ...................................................................................6
1.1.1.

Khái niệm và phân loại hiện tượng phát quang ...................................6

1.1.2.

Vật liệu phát quang ................................................................................8

1.1.3.

Vật liệu phát quang dạng photphor tinh thể ........................................8

1.2. Cơ chế của hiện tượng phát quang ..............................................................10
1.2.1.

Phát quang của nguyên tử ..................................................................10

1.2.2.

Phát quang của phân tử ......................................................................11

CHƯƠNG II : TÌM HIỂU VỀ PHỔ HUỲNH QUANG ..........................................13
2.1.

Phổ huỳnh quang và phổ kích thích huỳnh quang ....................................13

2.2.


Sự phụ thuộc của cường độ phổ huỳnh quang vào nồng độ .....................13

2.3.

Sự dập tắt huỳnh quang ................................................................................14

CHƯƠNG III : TỔNG QUAN VỀ ION ĐẤT HIẾM, ION KIM LOẠI CHUYỂN
TIẾP ..............................................................................................................................16
3.1.

Sơ lược về các nguyên tố đất hiếm .............................................................16

3.2. Các dịch chuyển quang học đặc trưng của một số ion đất hiếm RE thông
dụng...........................................................................................................................18
3.2.1. Các dịch chuyển quang học đặc trưng của tâm ion Eu3+ và Eu2+ ...........18
3.2.2. Các dịch chuyển quang học đặc trưng của tâm ion Dy3+ .........................23
3.3.

Sơ lược về các kim loại chuyển tiếp .............................................................25

CHƯƠNG IV: CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO VẬT LIỆU ..............................28

SVTH: Nguyễn Thị Minh Thắng

Trang 3


Khóa Luận Tốt Nghiệp

Khoa Vật Lý


4.1. Phản ứng pha rắn ...........................................................................................28
4.2. Phương pháp phun nhiệt phân ......................................................................28
4.3.

Phương pháp sol-gel ......................................................................................29

CHƯƠNG V: ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU PHÁT QUANG TRONG CÔNG
NGHỆ LED TRẮNG ...................................................................................................32
5.1.

Công nghệ LED trắng ..................................................................................32

5.1.1. Hoạt động của LED ...................................................................................32
5.1.2. Chế tạo LED trắng ...................................................................................33
5.1.3. Ưu điểm của LED .....................................................................................34
5.1.4. Ứng dụng của LED ...................................................................................35
5.2. Một số ứng dụng khác ....................................................................................35
5.2.1. Đèn huỳnh quang ......................................................................................35
5.2.2. Màn hình đèn ống CRT ...........................................................................36
5.2.3. Sơn phát quang .........................................................................................38
PHẦN B: THỰC NGHIỆM ........................................................................................40
PHẦN I: CHẾ TẠO MẪU ..........................................................................................40
PHẦN II: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................................41
2.1. Kết quả.............................................................................................................41
2.1.1. Phổ phát quang của vật liệu nền Aluminate .............................................41
2.1.2. Phổ phát quang của vật liệu nền Silicate ...............................................47
2.2. Thảo luận .........................................................................................................48
PHẦN III : KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .....................................................................49
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................50


SVTH: Nguyễn Thị Minh Thắng

Trang 4


Khóa Luận Tốt Nghiệp

Khoa Vật Lý

LỜI MỞ ĐẦU
Vật liệu phát quang đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật và cuộc
sống. Từ những ứng dụng thực tiễn trong lĩnh vực chiếu sáng như đèn huỳnh quang,
đèn compact, đèn LED (Light emitting diode) cho đến lĩnh vực hiển thị như màn hình
phẳng, màn hình tinh thể lỏng PDPs (Plasma display panels),...Vật liệu phát quang
ln đóng vai trị rất quan trọng. Và với sự hiếu kỳ cộng thêm nhu cầu của con người
là một trong những nguyên nhân thúc đẩy con người tìm kiếm những vật liệu phát
quang hữu hiệu hơn, với những đặc tính tốt hơn nhằm đáp ứng những yêu cầu ngày
càng cao của xã hội.
Trong những năm gần đây, vật liệu phát quang dài và có độ chói cao trên nền
aluminat kiềm thổ MAl2O4 (M: Sr, Ca, Ba) pha tạp các ion đất hiếm (RE) đang được
quan tâm nghiên cứu. Loại vật liệu này phát bức xạ trong vùng nhìn thấy và có nhiều
ưu điểm vượt trội, đó là độ chói cao, thời gian phát quang dài hơn hẳn vật liệu truyền
thống, không gây độc hại cho con người và môi trường.
Led với nhiều ưu điểm vượt trội: ánh sáng lớn, độ bền cao và ít tiêu tốn điện
năng, Led được ứng dụng rộng rãi trên các lĩnh vực: bảng quảng cáo, hệ thống đèn
giao thông, biển chỉ dẫn,…Việc sử dụng rộng rãi thiết bị chiếu sáng bằng loại đèn này
có thể giúp chúng ta tiết kiệm được nhiều năng lượng. Ánh sáng trắng của LED được
tạo ra dựa trên nguyên lý trộn 3 màu cơ bản (đỏ, xanh lục, xanh lam). Vì vậy, tác giả
tiến hành khảo sát phổ phát quang và phổ kích thích của một số vật liệu nền Aluminate

và Silicate khi pha tạp các ion Eu2+, Dy3+ và Mn2+. Mục đích chính là chế tạo các vật
liệu phát quang tốt màu xanh lục (green) để dùng trong Led trắng. Đó là lý do tơi chọn
đề tài : “Hồn thiện quy trình chế tạo vật liệu phát quang màu xanh, được ứng
dụng trong công nghệ Led trắng”.

SVTH: Nguyễn Thị Minh Thắng

Trang 5


Khóa Luận Tốt Nghiệp

Khoa Vật Lý

PHẦN A: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
CHƯƠNG I: HIỆN TƯỢNG PHÁT QUANG
1.1.

Hiện tượng phát quang :

1.1.1. Khái niệm và phân loại hiện tượng phát quang :
Người ta đã làm một số thí nghiệm, ví dụ như : chiếu tia tử ngoại (UV) có bước
sóng λ vào dung dịch rượu fluorêxêin thì dung dịch này phát ra ánh sáng màu xanh lục
nhạt có bước sóng λ’ (λ’ > λ). Sự phát sáng biến mất ngay sau khi ngừng kích thích
ánh sáng tử ngoại. Hay chiếu tia UV vào tinh thể ZnS có pha một lượng rất nhỏ Cu và
Co thì tinh thể cũng phát ra ánh sáng có màu xanh lục, ánh sáng này tồn tại khá lâu sau
khi ngừng kích thích. Hiện tượng tương tự cũng xảy ra với nhiều chất rắn, lỏng và khí
khác đồng thời với các tác nhân kích thích khác. Hiện tượng này được gọi là hiện
tượng phát quang (Luminescence).
Như vậy, phát quang là sự bức xạ ánh sáng của vật chất dưới sự tác động của

một tác nhân kích thích nào đó khơng phải là sự đốt nóng thơng thường. Bước sóng
của ánh sáng phát quang đặc trưng cho vật liệu phát quang, nó hồn tồn khơng phụ
thuộc vào bức xạ chiếu lên đó.
Thơng thường sự phát quang là nằm trong vùng quang học nghĩa là trong vùng
từ tử ngoại đến hồng ngoại. Tuy nhiên nếu dùng những bức xạ hạt để kích thích thì sự
phát quang cũng có thể là những bức xạ nằm trong vùng tử ngoại. Đa số các nghiên
cứu về hiện tượng phát quang đều quan tâm đến bức xạ trong vùng khả kiến.
Có nhiều cách để phân loại hiện tượng phát quang :
-

-

Phân loại theo tính chất động học:
+

Phát quang của tâm bất liên tục.

+

Phát quang của tâm tái hợp.

Phân loại theo phương pháp kích thích :
+

Quang phát quang (Photoluminescence - PL): kích thích bằng chùm tia

tử ngoại.
+ Cathod phát quang (Cathodoluminescence - CAL) : kích thích bằng chùm
điện tử.


SVTH: Nguyễn Thị Minh Thắng

Trang 6


Khóa Luận Tốt Nghiệp

Khoa Vật Lý

+

Điện phát quang (Electroluminescence - EL) : kích thích bằng hiệu điện

+

X-ray phát quang (X-ray luminescence-XL): kích thích bằng tia X.

thế.
+ Hóa phát quang (Chemiluminescence - CL) : kích thích bằng năng lượng
phản ứng hóa học…
-

Phân loại theo thời gian phát quang kéo dài sau khi ngừng kích thích :
+

Q trình huỳnh quang : là sự bức xạ xảy ra trong và ngay sau khi ngừng

kích thích và suy giảm trong thời gian pico-giây (10-12 s). Hiện tượng này xảy ra khá
phổ biến đối với hầu hết các vật liệu phát quang dạng chất lỏng, chất khí và một số
chất rắn.

+

Q trình lân quang : là sự bức xạ suy giảm chậm, thời gian suy giảm có

thể kéo dài vài phút cho tới hàng tuần sau khi dừng kích thích. Hiện tượng này khá phổ
biến đối với vật liệu dạng rắn.
-

Phân loại theo cách thức chuyển dời từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản

cho bức xạ phát quang :
+

Phát quang tự phát : các tâm bức xạ tự phát chuyển từ trạng thái kích

thích về trạng thái cơ bản để phát ra ánh sáng, không cần sự chi phối của một yếu tố
nào từ bên ngồi. Q trình phát xạ tự phát chính là liên quan đến phổ huỳnh quang.
+

Phát quang cưỡng bức : sự phát quang xảy ra khi các tâm bức xạ chuyển

từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản nhờ tác động từ bên ngồi (ví dụ ánh sáng
hoặc nhiệt độ).
1

1

1

hν1


1

2

12
2

hν1
2

2

(a
)

2

(b
)

2

(c
)

(a) : Hấp thụ ; (b) : Phát quang tự phát ; (c) : Phát quang cưỡng bức
Hình 1.1. Quá trình hấp thụ và phát quang của nguyên tử

SVTH: Nguyễn Thị Minh Thắng


Trang 7


Khóa Luận Tốt Nghiệp

Khoa Vật Lý

II
1
III

2

I
Hình 1.2. Cơ c hế phát quang cưỡng bức
Phát quang cưỡng bức bao gồm hai giai đoạn. Giai đoạn 1 là chuyển điện
tử từ mức siêu bền III lên mức II do tác dụng bên ngoài. Gi ai đoạn 2 là chuyể n
điện tử từ mức II về mức cơ bản I.
1.1.2. Vật liệu phát quang :
Trong thiên nhiên có nhiều chất có khả năng hấp thụ năng lượng bên ngoài và
dùng năng lượng hấp thụ ấy để đưa các phân tử của mình từ trạng thái cơ bản lên trạng
thái kích thích. Từ trạng thái kích thích, các phân tử chuyển về trạng thái cơ bản và
bức xạ ánh sáng. Các chất có khả năng biến các dạng năng lượng khác nhau (quang
năng, điện năng, nhiệt năng,...) thành quang năng được gọi là chất phát quang.
1.1.3. Vật liệu phát quang dạng photphor tinh thể :
Phốt pho tinh thể (Luminophor) là những hợp chất vô cơ tổng hợp dạng rắn,
thường là chất bán dẫn hoặc điện mơi có khuyết tật mạng tinh thể. Chúng có đặc điểm
nổi trội là có thể phát quang cả trong và ngay sau q trình kích thích.
Cấu tạo của một vật liệu phát quang photpho tinh thể thường gồm 2 phần :

-

Chất cơ bản (còn gọi là chất nền, mạng chủ) thường là các hợp chất sulphua của

kim loại nhóm hai (như ZnS, CdS, PbS…), các hợp chất kim loại, aluminate, sulphate,
các phức chất,…

SVTH: Nguyễn Thị Minh Thắng

Trang 8


Khóa Luận Tốt Nghiệp

-

Khoa Vật Lý

Chất kích hoạt (cịn gọi là tâm kích hoạt, tâm phát quang,…) thường là các kim

loại (như Ag, Cu, Mn, Cr…) và các nguyên tố đất hiếm RE (Rare Earth) thuộc họ
Lanthan. Chất kích hoạt thường có nồng độ rất nhỏ so với chất nền nhưng lại quyết
định tính chất phát quang của vật liệu.
Sự phát quang của các phốt pho tinh thể mang tất cả các đặc điểm chính của
phát quang tái hợp. Đó là :
-

Khơng có sự liên hệ trực tiếp giữa phổ hấp thụ và phổ phát quang. Phổ hấp thụ

chủ yếu do chất nền quyết định và thường là phổ đám rộng ở vùng tử ngoại. Phổ phát

quang thì chủ yếu do chất kích hoạt quyết định, thường là dải phổ hẹp thuộc vùng khả
kiến và hồng ngoại. Mỗi chất kích hoạt cho một phổ phát quang đặc trưng và ít phụ

thuộc vào chất nền trừ khi chất nền làm thay đổi hóa trị của ion chất kích hoạt
đó.
-

Ánh sáng phát quang của phốt pho tinh thể không bị phân cực ngay cả khi kích

thích bằng ánh sáng phân cực.
-

Trong quá trình phát quang của phốt pho tinh thể có cả phát quang kéo dài và

phát quang tức thời. Thời gian phát quang tức thời rất ngắn ( nhỏ hơn 10-10s), trong khi
đó thời gian của phát quang kéo dài có thể rất lớn (vài ngày hoặc lâu hơn). Tùy theo
điều kiện kích thích, cơng nghệ chế tạo mà hai loại phát quang này có thể xảy ra và
cạnh tranh nhau trong cùng một phốt pho tinh thể.
Phổ phát quang toàn phần của phốt pho tinh thể chỉ phụ thuộc vào thành phần
hóa học, trạng thái hóa lý của nó. Và đối với các vật liệu đồng pha tạp thì phổ phát
quang của nó bao gồm một số dải bức xạ khác nhau. Trong những điều kiện kích thích
khác nhau, phổ phát quang của chúng có thể chỉ thể hiện một hoặc vài dải phổ thành
phần. Nói cách khác khi thay đổi phương pháp kích thích ta có thể làm thay đổi phổ
thành phần phát quang.
Trong thực tế, hầu hết các vật liệu phát quang khi được kích thích bằng các
chùm bức xạ hạt năng lượng cao (như tia âm cực, chùm hạt α, β) thì sự phát quang tức
thời thu được khá mạnh, phổ phát quang gồm các dải nằm cả trong vùng khả kiến có
bước sóng ngắn, trung bình và dài. Nhưng khi kích thích bằng bức xạ tử ngoại hoặc

SVTH: Nguyễn Thị Minh Thắng


Trang 9


Khóa Luận Tốt Nghiệp

Khoa Vật Lý

khả kiến ở nhiệt độ phịng thì phổ phát quang chỉ bao gồm các dải bức xạ trong vùng
bước sóng trung bình và dài.
Q trình phát quang thường có liên hệ chặt chẽ đến sự thay đổi độ dẫn điện.
Như đã nêu, phốt pho tinh thể thuộc nhóm các chất điện mơi và bán dẫn. Do đó dưới
tác dụng của ánh sáng kích thích thường kèm theo hiệu ứng quang điện (cả hiệu ứng
quang điện trong và hiệu ứng quang điện ngoài), hậu quả là độ dẫn điện của chúng
thay đổi đồng thời với quá trình phát quang.
Ngồi các đặc điểm nêu ở trên, chúng cịn có một số đặc điểm khác như cường
độ ánh sáng kích thích thay đổi dẫn đến sự thay đổi thành phần phổ phát quang, bước
sóng ánh sáng kích thích thay đổi dẫn đến cường độ phát quang thay đổi. Hầu hết các
phốt pho tinh thể đều có đặc trưng nhiệt phát quang (TL – Thermoluminescence).

1.2.

Cơ chế của hiện tượng phát quang :

1.2.1. Phát quang của nguyên tử :
Các điện tử trong nguyên tử chỉ tồn tại trong các trạng thái có năng lượng được xác
định bởi các số lượng tử n, l, j. Ta dùng sơ đồ mức năng lượng để giải thích cơ chế
phát quang.
Sự phân bố điện tử trên các mức năng lượng tuân theo phân bố Maxwell – Boltzmann :


Trong đó: Ei là năng lượng của trạng thái i ở nhiệt độ tuyệt đối T;
k là hằng số Boltzman;
n0 là số điện tử ở trạng thái cơ bản E0;
n là số điện tử ở trạng thái có mức năng lượng Ei.
Ở nhiệt độ phịng, hầu hết các điện tử ở mức cơ bản E0. Khi bị kích thích các điện tử
chuyển lên một trong các mức cao hơn. Theo phân bố M-B thì các điện tử có xu hướng
chuyển về các mức năng lượng thấp hơn. Lúc này xuất hiện cả 2 khả năng :
-

Nếu chuyển dời xảy ra giữa các mức có khoảng cách đủ hẹp thì các electron sẽ

chuyển về trạng thái cơ bản không phát quang mà chỉ phát phonon.
-

Nếu chuyển dời xảy ra giữa các mức có khoảng cách năng lượng đủ lớn, cụ thể

lớn hơn một ngưỡng nào đó thì q trình chuyển dời kèm theo sự phát photon,

SVTH: Nguyễn Thị Minh Thắng

Trang 10


Khóa Luận Tốt Nghiệp

Khoa Vật Lý

Giả sử điện tử chuyển từ trạng thái E2

E1, photon phát ra có bước sóng :


Điện tử chuyển từ trạng thái E2

E0, photon phát ra có bước sóng :

Q trình chuyển dời giữa các mức năng lượng để phát xạ ra photon của điện tử
tuân theo 2 quy tắc lọc lựa :
-

Đối với số lượng tử quỹ đạo l : Δl = ±1.

-

Đối với số lượng tử moment toàn phần : Δj = 0 ; ±1

1.2.2. Phát quang của phân tử :
Khi chiếu một chùm bức xạ điện từ vào một môi trường vật chất, sẽ xảy ra hiện
tượng các phân tử vật chất hấp thụ hay bức xạ năng lượng. Năng lượng mà phân tử
phát xạ hay hấp thụ là :
∆E = E2 – E1 = hv21
Trong đó : E1 và E2 là mức năng lượng của phân tử ở trạng thái cơ bản và kích thích ;
ν là tần số của bức xạ điện từ bị hấp thụ hay phát xạ.
Nếu năng lượng ở trạng thái kích thích nhỏ hơn năng lượng ở trạng thái cơ bản
(∆E>0) thì xảy ra sự hấp thụ các bức xạ điện từ còn nếu năng lượng ở trạng thái kích
thích cao hơn năng lượng ở trạng thái cơ bản (∆E<0) thì xảy ra sự bức xạ năng lượng.
Các trạng thái kích thích cao hoặc thấp là tuỳ thuộc vào bước sóng ánh sáng chiếu vào.
Theo thuyết lượng tử thì các phân tử và các bức xạ điện từ trao đổi năng lượng
với nhau không phải bất kỳ và liên tục mà có tính chất gián đoạn. Phân tử chỉ hấp thụ
hoặc bức xạ 1,2,3…n lần lượng tử hv thơi. Vì thế khi chiếu một chùm bức xạ điện từ
với tần số duy nhất đi qua môi trường vật chất thì sau khi đi qua năng lượng của bức

xạ khơng hề thay đổi mà chỉ có cường độ của bức xạ thay đổi.
Các phân tử khi hấp thụ năng lượng của các bức xạ điện từ sẽ gây ra những thay
đổi trong cấu tạo phân tử như làm quay hay dao động các nguyên tử trong phân tử

SVTH: Nguyễn Thị Minh Thắng

Trang 11


Khóa Luận Tốt Nghiệp

Khoa Vật Lý

hoặc làm biến dạng các đám mây điện tử trong phân tử, v.v... Trong đó năng lượng
điện tử là lớn nhất, năng lượng quay của phân tử là bé nhất. Tất cả năng lượng đó đều
bị lượng tử hóa.
Sự phân bố các phân tử nằm trên các mức dao động ở các trạng thái tuân theo
phân bố Boltzman :

Trong đó :

Ni là số phân tử trên mức i;
N0 là tổng số phân tử;
Ei là năng lượng dao động ứng với mức i;
k là hằng số Boltzmann;
T là nhiệt độ tuyệt đối.

 Sự phát quang của một photpho tinh thể:
Khi chiếu ánh sáng kích thích vào một photpho tinh thể, tâm kích hoạt sẽ hấp
thụ năng lượng kích thích và chuyển lên trạng thái có năng lượng cao hơn gọi là trạng

thái kích thích và tồn tại ở trạng thái này trong một khoảng thời gian rất ngắn. Sau đó
quay trở về trạng thái cơ bản. Chuyển dời này có thể kèm theo bức xạ hoặc không bức
xạ. Trong các chuyển dời không kèm theo bức xạ, năng lượng giải phóng ra được
truyền cho mạng tinh thể (phonon), các hạt tải điện khác (hiệu ứng Auger) hoặc
plasma điện tử-lỗ trống (dao động plasma). Trong các chuyển dời có kèm theo bức xạ,
tồn bộ hoặc phần lớn năng lượng chênh lệch giữa hai trạng thái được giải phóng bằng
cách phát ra sóng điện từ. Khi đó trong tinh thể xảy ra quá trình phát quang hay quá
trình tái hợp bức xạ.

SVTH: Nguyễn Thị Minh Thắng

Trang 12


Khóa Luận Tốt Nghiệp

Khoa Vật Lý

CHƯƠNG II : TÌM HIỂU VỀ PHỔ HUỲNH QUANG
2.1. Phổ huỳnh quang và phổ kích thích huỳnh quang :
Phổ huỳnh quang có vai trị quan trọng trong việc xác định loại tạp chất trong
vật liệu. Độ nhạy và độ chính xác của phổ huỳnh quang là rất cao. Độ nhạy cao là do
có sự khác nhau giữa bước sóng kích thích và bước sóng huỳnh quang. Độ chính xác
cao là do kết quả ghi được có 2 phổ : PL và PLE. Hơn nữa phổ huỳnh quang khi có
mặt của những chất khơng phát huỳnh quang vẫn có thể được phân tích thậm chí là khi
hỗn hợp có phổ hấp thu che phủ lên nhau. Phổ huỳnh quang cho các thông tin về cấu
trúc vật liệu tốt hơn phổ hấp thụ.
Cần phải phân biệt 2 loại phổ : Phổ huỳnh quang (PL) và phổ kích thích huỳnh
quang (PLE). Phổ PLE thường được phân tích tại bước sóng cực đại của phổ PL. Phổ
PL sử dụng nguồn kích thích đơn sắc. Cịn phổ PLE lại chỉ ghi nhận tại 1 bước sóng


xác định.
2.2. Sự phụ thuộc của cường độ phổ huỳnh quang vào nồng độ :
Mối quan hệ giữa cường độ phổ huỳnh quang và nồng độ có thể diễn tả qua
định luật Beer. Xét ánh sáng truyền qua mơi trường tích cực : Io là cường độ ánh sáng
kích thích, I là cường độ ánh sáng truyền qua.
Ta có :

I  I o exp(bC)
Với b là thể tích mẫu, C là nồng độ, ε là hằng số
Phần bị hấp thụ là :

I o  I  I o [1  exp(bC)]
Cường độ huỳnh quang sẽ tỷ lệ với số photon hấp thụ và hiệu suất huỳnh quang
FF (là tỷ số giữa số photon phát xạ và photon hấp thụ, phụ thuộc vào nồng độ) :

F = (Io-I) FF f(q) g(l) = Io FF [1-exp(-ebC)] f(q) g(l)
Với f(q) : hệ số kích thước xác định bởi góc khối của bức xạ huỳnh quang

SVTH: Nguyễn Thị Minh Thắng

Trang 13


Khóa Luận Tốt Nghiệp

Khoa Vật Lý

g(l) : hiệu suất của detector, phụ thuộc vào bước sóng huỳnh quang chiếu vào
detector.

Do ánh sáng kích thích thường có cường độ thay đổi theo thời gian, tín hiệu
huỳnh quang sẽ khơng đo như 1 giá trị tuyệt đối mà thường biểu diễn thành dạng
tương đối tức là đã so sánh với giá trị chuẩn của nồng độ đã biết. Đường phân tích sự
phụ thuộc vào nồng độ như sau :

Hình 2.1. Cường độ huỳnh quang phụ thuộc vào nồng độ

2.3. Sự dập tắt huỳnh quang:
Như ta đã thấy ở trên hình 2.1 : Có 1 giá trị nồng độ xác định tại đó cường độ
huỳnh quang là cực đại. Nếu nồng độ lớn hơn giá trị này thì cường độ huỳnh quang bị
suy giảm. Ta gọi đó là sự suy giảm cường độ huỳnh quang hay là sự dập tắt huỳnh
quang.
Sự dập tắt huỳnh quang có rất nhiều nguyên nhân gây ra. Một trong các nguyên
nhân là do tạp chất. Với loại vật liệu phát quang nhất thiết phải có tâm quang. Sự dập
tắt huỳnh quang có thể có 2 loại :


Sự tự dập tắt huỳnh quang : Là do các tâm quang va chạm với nhau và mất

năng lượng.


Sự dập tắt huỳnh quang do tạp chất : Do các tâm quang va chạm với các phân

tử tạp, hoặc là liên kết với tạp do vậy mất năng lượng.
Dưới đây ta xét huỳnh quang từ vật liệu pha tạp cao : Khi pha tạp các ion với
nồng độ cao mục đích là tăng hiệu suất phát huỳnh quang. Tuy nhiên khi nồng độ pha

SVTH: Nguyễn Thị Minh Thắng


Trang 14


Khóa Luận Tốt Nghiệp

Khoa Vật Lý

tạp lớn hơn giá trị tới hạn có thể dẫn đến làm giảm hoặc dập tắt huỳnh quang. Điều
này được gọi là sự dập tắt do nồng độ và nó xuất phát từ hiệu ứng truyền năng lượng
giữa các ion xảy ra ở nồng độ cao. Xác suất truyền năng lượng tới các ion bên cạnh
lớn hơn xác suất phân rã phát xạ, do vậy các di chuyển kích thích ở trong mẫu có thể
qua hàng triệu ion trước khi phát ra bức xạ. Điều này có thể được giải thích trên hình
2.2.

Hình 2.2. Sự phát huỳnh quang khi nồng độ pha tạp thấp (a) và sự dập tắt huỳnh
quang do pha tạp với nồng độ cao (b)

SVTH: Nguyễn Thị Minh Thắng

Trang 15


Khóa Luận Tốt Nghiệp

Khoa Vật Lý

CHƯƠNG III : TỔNG QUAN VỀ ION ĐẤT HIẾM, ION KIM LOẠI
CHUYỂN TIẾP
3.1.


Sơ lược về các nguyên tố đất hiếm:
Có tất cả 17 nguyên tố đất hiếm RE, trong đó có 15 nguyên tố thuộc họ Lanthan

và 2 ngun tố khơng cùng phân nhóm với La. Trong lĩnh vực quang phổ thường chỉ
quan tâm đến 13 nguyên tố được đặc trưng bởi lớp điện tử chưa được lấp đầy 4f thuộc
họ Lantan, gồm Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gb, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb với số nguyên tử
từ 58 đến 70. Quỹ đạo 4f của các ion RE được che chắn bởi các quỹ đạo đã
được lấp đầy nằm bên ngoài là 5s2 và 5p6. Do vậy ảnh hưởng của trường tinh t hể
mạng chủ lê n các dịch chuyển quang của cấu hì nh 4f n là nhỏ (nhưng rất cần thiết).
Chính sự ảnh hưởng yếu của trường tinh thể đã làm nới lỏng quy tắc chọn lọc trong
nội cấu hình 4f dẫn đến một vài dịch chuyển quang học xảy ra. Mỗi năng lượng của
điện tử 4f được xác định bằng số lượng tử J. Dưới ảnh hưởng của trường tinh thể, các
mức này bị tách thành một số phân mức do hiệu ứng Stark. Số phân mức tách không
những phụ thuộc vào J mà cịn phụ thuộc vào tính chất đối xứng của các ion đất hiếm
trong trường tinh thể. Khi các tâm phát quang tương tác với điện từ trường ngồi, sự
tương tác đó hiển nhiên phải thơng qua điện trường (quá trình lưỡng cực điện) hoặc từ
trường (quá trình lưỡng cực từ) của từ trường ngồi. Do sự tương tác đó, các tâm sẽ
chuyển từ mức ban đầu sang mức cuối kèm theo sự hấp thụ hay bức xạ photon
Tuy nhiên, trong các oxit kim loại đất hiếm RE2O3, thì các dịch chuyển hấp thụ
bị cấm rất mạnh theo quy tắc chọn lọc chẵn - lẽ. Do đó trong tự nhiên các oxit kim loại
đất hiếm thường không màu. Các nguyên tố đất hiếm giữ vai trò hết sức quan trọng
trong sự phát quang của phosphor tinh thể.
Cấu hình điện tử của các ion hố trị 3 có dạng tổng quát:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f n 5s2 5p6

với n = 1 ÷ 13.

Do các điện tử lớp 4f chưa lấp đầy nằm sâu bên trong so với các lớp 5d, 6s đã được
lấp đầy và bị che chắn bởi các lớp này nên điện tử lớp 4f của các nguyên tố đất hiếm
tương tác rất yếu với mạng tinh thể (phần năng lượng đóng góp do tương tác này chỉ


SVTH: Nguyễn Thị Minh Thắng

Trang 16


Khóa Luận Tốt Nghiệp

Khoa Vật Lý

khoảng 0.01eV, nhỏ hơn so với tương tác spin quỹ đạo một bậc) nhưng chúng tương tác
với nhau khá mạnh.
Trong số các nguyên tố đất hiếm, đóng vai trị tâm phát quang thơng dụng nhất là
các nguyên tố Eu, Tb, Dy, Er. Vật liệu phát quang, dựa trên nhiều loại chất nền khác nhau
mang các tâm phát quang đó, đã và đang đem lại nhiều ứng dụng thực tế trong các lĩnh

vực thuộc kỹ thuật chiếu sáng và kỹ thuật hiển thị chất lượng cao, tiết kiệm năng
lượng.
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.

Hình 3.1. Giản đồ cấu trúc mức năng lượng của các ion đất hiếm hóa trị 3 –
giản đồ Dieke

SVTH: Nguyễn Thị Minh Thắng

Trang 17



Khóa Luận Tốt Nghiệp

Khoa Vật Lý

 Một số hình ảnh về quặng đất hiếm:

Hình 3.2. Một số hình ảnh về quặng đất hiếm

3.2.

Các dịch chuyển quang học đặc trưng của một số ion đất hiếm RE

thông dụng:
3.2.1. Các dịch chuyển quang học đặc trưng của tâm ion Eu3+ và Eu2+:
Ion Europium có nhiều hóa trị nhưng thường tồn tại phổ biến ở hai trạng thái
hóa trị là hai và ba: Eu2+ và Eu3+ và các hợp chất hóa học của chúng có sự khác nhau
rất rõ về tính chất hóa lý. Khi giữ vai trị là tâm kích hoạt trong các vật liệu phát
quang, hai ion này cho các đặc trưng phổ phát quang khác nhau của các chất phát
quang đó.
Các ion Eu2+ và Eu3+ đều cho phổ phát quang mạnh trong vùng khả kiến, do
khoảng cách giữa các mức năng lượng điện tử (lớp 4f chưa lấp đầy) có giá trị tương
đương năng lượng photon ánh sáng thuộc vùng khả kiến.
Cấu hình nguyên tử của các ion Eu tương ứng là:
Eu (Z=63):1s2 2s2 2p6...4f7 5s2 5p6 6s2

SVTH: Nguyễn Thị Minh Thắng

Trang 18



Khóa Luận Tốt Nghiệp

Eu2+

:1s2 2s2 2p6...4f7 5s2 5p6

Eu3+

:1s2 2s2 2p6...4f6 5s2 5p6

Khoa Vật Lý

Ta thấy rằng trong cấu hình của ion Eu2+ và Eu3+ thì các điện tử lớp 4f chưa lấp
đầy đều được che chắn bởi các lớp điện tử lấp đầy bên ngoài 5s2 và 5p6. Tuy nhiên các
chuyển dời quang học trong mỗi ion lại khác nhau do mức độ lấp đầy của lớp điện tử
4f khác nhau.

 Chuyển dời quang học của tâm phát quang ion Eu3+:
Các chuyển dời phát quang của ion Eu3+ (4f6) thường cho phổ vạch hẹp nằm
trong vùng bước sóng từ 520nm – 700nm đặc trưng cho các chuyển dời từ trạng thái
kích thích thấp nhất về các trạng thái cơ bản 5D0  7FJ (J=0, 1, 2, 3, 4, 5, 6) trong cấu
hình của lớp 4f6. Phổ thu được gồm các vạch hẹp với cực đại ứng với dịch chuyển 5D0
– 7Fj (j = 0,1,2,3,4). Do mức 5D0 không bị suy biến bởi trường tinh thể (vì J=0) nên sự
tách mức của các chuyển dời trong ion Eu3+ phát sinh do ảnh hưởng của trường tinh
thể lên các mức cơ bản 7FJ. Bên cạnh đó, cũng thường quan sát thấy các chuyển dời
bức xạ xuất phát từ các trạng thái cao hơn như 5D1, 5D2, 5D3, ….
Nhiều kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng đối với ion Eu3+ thì sự bức xạ ứng với
bước sóng 570nm là do chuyển mức lưỡng cực từ 5D0-7F1; còn sự phát xạ trong vùng
bước sóng 610-630nm thì liên quan đến chuyển mức lưỡng cực điện 5D0-7F2. Nếu ion
Eu3+ chiếm vị trí đối xứng đảo trong mạng tinh thể, các chuyển dời quang học giữa các

mức cấu hình 4f đối với các chuyển dời lưỡng cực điện bị cấm nghiêm ngặt (quy tắc
lọc lựa chẵn lẻ) và được phép đối với chuyển dời lưỡng cực từ (nhưng yếu hơn) khi
thỏa mãn quy tắc lọc lựa ΔJ=0,±1 (ngoại trừ 0→0). Ngược lại, nếu Eu3+ nằm ở vị trí
khơng có tính đối xứng đảo trong mạng tinh thể, sự phát xạ gây bởi lưỡng cực từ là
yếu và chuyển mức lưỡng cực điện là quyết định. Vì vậy, chúng ta có thể nhận biết
được vị trí của ion Eu3+ trong mạng tinh thể thơng qua bước sóng bức xạ mà nó phát
ra.

SVTH: Nguyễn Thị Minh Thắng

Trang 19


Khóa Luận Tốt Nghiệp

Khoa Vật Lý

Hình 3.3. Giản đồ tọa độ cấu hình của ion Eu3+
Từ giản đồ ta thấy các parabol đặc trưng cho hai trạng thái cơ bản và kích thích
và có sự chênh lệch tọa độ cân bằng ΔR=0. Như vậy, chuyển mức giữa các parabol có
cực trị tại một vị trí cân bằng ΔR=0, trong trường hợp của ion Eu3+ là chuyển mức 5D0
- 7FJ sẽ cho phổ huỳnh quang dạng vạch.

 Chuyển dời quang học của tâm phát quang ion Eu2+
Khác với ion Eu3+, các chuyển dời điện tử trong ion Eu2+ từ trạng thái 4f65d1
chính là nguồn gốc gây ra sự phát quang. Và trong khi các điện tử 4f không nhạy với
môi trường quanh nó thì các điện tử lớp 5d lại chịu ảnh hưởng mạnh của trường tinh
thể gây bởi các ion xung quanh. Vì vậy, trạng thái xen phủ nhau như 4f6 5d1 sẽ tương
tác mạnh với các phonon và bị tách bởi trường tinh thể, dẫn đến phổ hấp thụ cũng như
phổ huỳnh quang tương ứng với các chuyển dời này là các phổ đám rộng. Vị trí các

cực đại phổ cũng phụ thuộc mạnh vào tính chất của nền, mức 5d của ion Eu2+ bị tách
mạnh dưới ảnh hưởng của trường tinh thể dẫn đến bước sóng huỳnh quang thay đổi từ
vùng tử ngoại gần đến vùng ánh sáng đỏ. Giản đồ các mức năng lượng chuyển dời
quang học của ion Eu2+ được cho trên hình 3.4.

SVTH: Nguyễn Thị Minh Thắng

Trang 20


Khóa Luận Tốt Nghiệp

Khoa Vật Lý

4f65d1

6

P7/2

Tử ngoại
Xanh
4f7

8

S7/2

Trường tinh thể
Hình 3.4. Chuyển dời quang học 4f-5d của ion Eu2+

Phổ huỳnh quang của ion Eu2+ do sự chuyển dời của các điện tử từ các trạng
thái kích thích về trạng thái cơ bản 8S7/2. Thơng thường trong các tinh thể thì năng
lượng ứng với trạng thái kích thích thấp nhất 6P7/2 của điện tử 4f trong ion Eu2+ vào cỡ
28.103cm-1 và thường cao hơn so với mức 4f65d1. Do đó chuyển mức 4f65d1 xuống
trạng thái cơ bản 4f7 (8S) chiếm ưu thế và được biết đó chính là các chuyển dời lưỡng
cực điện tương đối mạnh . Khi đó phổ huỳnh quang thu được có dạng dải rộng nằm
trong vùng khả kiến với bước sóng cực đại khoảng 470nm. Ngược lại, trong một số
tinh thể như BaAlF5, SrAlF5,... mức kích thích thấp nhất 6P7/2 thấp hơn trạng thái
4f65d1 nên chủ yếu quan sát được chuyển dời 6P7/2-8S7/2 ứng với bước sóng khoảng
410nm. Các chuyển dời này là các chuyển dời lưỡng cực từ và thường yếu hơn 4 đến 5
bậc so với chuyển dời lưỡng cực điện được phép khi các tâm tạp nằm trong môi trường
mạng bị biến dạng.
Các chuyển dời trong cấu hình 4f cũng có thể là các chuyển dời truyền điện
tích, các điện tử của anion lân cận truyền điện tích đến quỹ đạo 4f và phổ huỳnh
quang quan sát được có dạng vạch hẹp. Hình 3.5 là giản đồ tọa độ cấu hình của ion
Eu2+ để giải thích đặc điểm phổ huỳnh quang gây bởi các chuyển dời quang học trong
ion Eu2+.
Chuyển dời 6P7/2-8S7/2 trên hình 3.4 là tương ứng với chuyển dời giữa hai
parabol có cùng tọa độ cân bằng ΔR=0 ở hình 3.5. Do đó phổ huỳnh quang có dạng

SVTH: Nguyễn Thị Minh Thắng

Trang 21


Khóa Luận Tốt Nghiệp

Khoa Vật Lý

vạch, điều này phù hợp với lý thuyết mơ hình tọa độ cấu hình. Ngược lại, chuyển mức

4f65d1-8S7/2 ứng với chuyển dời giữa hai parabol có tọa độ cân bằng khác nhau (ΔR≠0)
dẫn đến sự chênh lệch năng lượng giữa các mức dao động trong cùng một trạng thái,
làm cho độ rộng dải phổ huỳnh quang của ion Eu2+ tăng lên.

E

6

P7/2
4f65d1

ΔE
8

S7/2

R
Hình 3.5. Giản đồ tọa độ cấu hình của Eu2+.
Như vậy, rõ ràng rằng sự chuyển dời quang học trong ion tạp Eu2+ phụ thuộc
nhiều vào trường tinh thể xung quanh nó. Vì vậy, tuy phổ phát quang thu được là đặc
trưng cho từng tâm phát quang nhưng với cùng một ion tạp ứng với các chất nền khác
nhau thì phổ huỳnh quang cũng khác nhau.

Hình 3.6. Một mẫu Europi

SVTH: Nguyễn Thị Minh Thắng

Trang 22



Khóa Luận Tốt Nghiệp

Khoa Vật Lý

3.2.2. Các dịch chuyển quang học đặc trưng của tâm ion Dy3+
Cấu hình nguyên tử của các ion Dy là:
Dy (Z=66): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d104s2 4p6 4d10 4f n 5s2 5p6 5d1 6s2
Dy3+

: 1s2 2s2 2p6...4f9 5s2 5p6

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 5s25p6.

 Sự tách mức năng lượng của Dy3+
Hamiltonian của ion Dy3+ tự do bằng:

- Số hạng thứ nhất là tổng động năng của tất cả electron 4f.
- Số hạng thứ hai là tổng thế năng của tất cả các electron 4f trong
trường hạt nhân.
- Số hạng thứ ba là năng lượng tương tác Coulomb giữa từng cặp
electron với nhau.
- Số hạng cuối cùng là năng lượng tương tác spin-quỹ đạo.
Ở đây chúng ta coi mỗi electron chuyển động độc lập trong trường hạt nhân
và trong thế cầu của các electron khác.
Tương tác Coulomb của những trạng thái có S và L khác nhau (kí hiệu bởi 2S+1L) thì có
các mức năng lượng khác nhau, nhưng nó lại hồn tồn khơng phụ thuộc vào mơmen
động lượng góc tổng cộng J nên tương tác này chỉ dẫn đến sự tách mức năng lượng
3+


theo L và S (vạch đỏ). Đối với ion Dy , các mức năng lượng đó kí hiệu là 6H, 6F, 4F, 4
I,… và có độ phân giải cỡ

SVTH: Nguyễn Thị Minh Thắng

Trang 23


Khóa Luận Tốt Nghiệp

Khoa Vật Lý

Kí hiệu 2s+1LJ

Kí hiệu 2s+1L
4

4

F
6
F
6
H

f9

6

H5/2

H7/2
6
H9/2
6
H11/2
6
H13/2
6
H15/2
6

L
Tương tác
Coulomb

Tương tác spin-quỹ đạo
Tương tác với trường tinh thể

Hình 3.7. Sự tách mức năng lượng của ion Dy3+
Tương tác spin - quỹ đạo ở cặp trạng thái có S và L khác nhau, vì vậy nó phụ
thuộc vào momen động lượng góc tổng cộng J. Tương tác này dẫn đến sự tách mức
L thành các mức con (vạch hồng trên hình 3.7) có số lượng tử J khác nhau với độ

2S+1

phân giải cỡ 103 cm-1 (kí hiệu là
6

2S+1


LJ). Ví dụ 6H tách thành các mức con 6H15/2,

H13/2… Khi đặt ion Dy3+ trong trường tinh thể thì hàm Hamiltonian bằng:

H = HF + VCF
Với VCF là năng lượng tương tác giữa ion Dy3+ với trường tinh thể.
Tương tác này dẫn đến sự tách mức

2S+1

LJ thành các mức con (vạch màu xanh) với

độ phân giải cỡ 102 cm-1. Số lượng mức con phụ thuộc vào J và sự đối xứng của
trường tinh thể.

Hình 3.8. Một mẫu Dysprosi

SVTH: Nguyễn Thị Minh Thắng

Trang 24


Khóa Luận Tốt Nghiệp

Khoa Vật Lý

3.3. Sơ lược về các kim loại chuyển tiếp:
Kim loại chuyển tiếp là những nguyên tố tạo thành ít nhất một ion với lớp quỹ
đạo (orbital) d được điền đầy một phần, tức là các nguyê n tố khối d. Các ion kim loại
chuyển tiế p có cấu hình điện t ử là dn (0 < n < 10). Ngoại trừ Scandi (Sc) và Kẽm

(Zn). Scandi có 1 điện tử ở lớp d và 2 điện tử ở lớp s ngồi cùng. Vì ion duy nhất của
Scandi là Sc3+ khơng có điện tử trên quỹ đạo d, ion duy nhất của Kẽm là Zn2+ có quỹ
đạo d được điền đầy hồn tồn.
Về vị trí trong bảng HTTH và tính chất hóa học: kim loại chuyển tiếp nằm giữa
chu kỳ 4, 5, 6:
Chu kỳ 4: 21Sc
Chu kỳ 5: 39Y

22
40

Chu kỳ 6: 57La*

Ti

Zr

72

23

V

41

Hf

Nb
73


24

Cr

42

Ta

25

Mn

Mo

43

74

75

W

26

Tc
Re

27

Fe


44

Ru

76

Os

28

Co

45

Rh

77

Ir

Ni

46
78

29

Pd


Pt

Cu

47

79

30

Ag

Au

Zn (3d)

48

80

Cd (4d)

Hg (5d)

Vỏ electron hóa trị của kim loại chuyển tiếp là (n-1)d1÷10 ns1÷2. Phân lớp (n-1)d
có năng lượng tương đương với năng lượng phân lớp ns, vì vậy khi phân lớp (n-1)d
chưa đạt cấu hình bão hịa hoặc bão hịa thì 1 electron lớp ngồi cùng (ns) chuyển vào
để đạt cấu hình bán bão hịa hoặc bão hịa bền hơn.
Ví dụ: Cấu hình của nguyên tử Cr: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d4 4s2, nhưng để đạt cấu hình
bão hịa thì Cr chuyển 1 electron ở phân lớp 4s vào phân lớp 3d: 3d5 4s1.

Những kim loại chuyển tiếp mà vỏ electron hóa trị có cấu hình d5÷10 do việc chuyển
1 electron từ phân lớp s ngoài cùng vào chưa phải là bền vững hồn tồn.
Kim loại chuyển tiếp có 4 tính chất cơ bản :
 Tạo hợp chất có màu.
 Là chất xúc tác tốt.
 Có thể có nhiều trạng thái ơxi hóa khác nhau: do khi được kích thích có
một số electron ở phân lớp (n-1)d nhảy lên ns và np thành electron hóa trị.
 Tạo phức chất: do có bán kính ion và bán kính nguyên tử nhỏ nên dù có
điện tích bé thì ion kim loại chuyển tiếp cũng dễ dàng tạo phức. Mặt khác
thì các electron hóa trị d thuận lợi cho việc tạo liên kết trong phức.

SVTH: Nguyễn Thị Minh Thắng

Trang 25


×