1
MỞ ĐẦU
Vật liệu phát quang ứng dụng trong lĩnh vực công nghệ chiếu
sángrất đa dạng và phong phú cả về thành phần hợp chất cũng như màu sắc
củabức xạ phát ra, chúng đã và đang được đông đảo các nhà khoa học quan
tâmnghiêncứ u.Cót hể kể ram ột s ốhợp c hất thư ờng đượcchọnl àm vậtl i ệ
u nềnđể
tổng
hợpcácvật
liệuphát
quang
nhưlà
aluminate,phosphate,silicate…[68, 104, 109]. Trong những năm gần đây,
vật liệu phát quang trênnềnboratephatạpcácionđấthiếmcũnglàmộtsựlựachọntốtkhichúngmang
lợi thế nhiệt độ tổng hợp thấp, dễ chế tạo, cấu trúc đa dạng và chi phívật
liệu thấp[14, 58,60, 92, 96, 112, 114,124].
VậtliệuphátquangtrênnềnboratekiềmthổđiểnhìnhnhưBa 2CaB2O6,
Sr3B2O6, Ba2MgB2O6được tập trung khai thác với định hướngứng dụng
trong mành ì n h h i ể n t h ị , h a y ứ n g d ụ n g t r o n g d i o d e
p h á t q u a n g [33, 54, 58, 92, 120]. Trong số đó, vậtl i ệ u
s t r o n t i u m b o r a t e p h a t ạ p i o n Eu2+, Sr3B2O6: Eu2+, hiện là
mối quan tâm đầy thú vị do có quang phổ phátxạ dạng dải rộng với bức xạ
màu vàng, điều này giúp vật liệu Sr 3B2O6: Eu2+có thể kết hợp với LED màu
xanh dương để tạo ra LED trắng [94]. Năm2007, lần đầu tiên vật liệu
Sr3B2O6đồng
pha
tạp
ion
Eu2+và
ion
3+

Ce đượcnghiênc ứ u c h ế t ạ o n h ằ m t h u n h ậ n v ậ t l i ệ u c ó k h ả n ă n g đ ư ợ c
k í c h t h í c h bằngbứcxạtửngoạiứngdụngchoLEDtrắng[17].Hainămsau,vậtliệuSr3B2O6pha tạp
Eu2+phátbứcxạmàuvàng được Woo-Seuk Song vàHeesun Yang báo cáo
trên tạp chí chuyên ngành [94]. Đây là những nghiêncứu ban đầu về đặc
trưng quang học của vật liệu Sr 3B2O6pha tạp ion Eu2+.Hay gần đây nhất,
năm 2016 nhóm tác giả Neharika đã nghiên cứu chế tạovà khảo sát tính
chất quang của vật liệu Sr 3B2O6pha tạp Tb3+[67]. Qua cáccơng trình cơng
bố gần đây, có thể nói rằng, cho đến nay các nghiên cứu vềvật
liệuSr3B2O6pha tạp ion Eu2+đã và đang thu hút sự chú ý của nhiều nhàkhoa
học, các nghiên cứu tập trung vào một số vấn đề chủ yếu như sau:
(i)nghiên cứu về công nghệ chế tạo vật liệu, các công bố cho thấy hiện vật
liệunàyđượcchếtạochủyếubằngphươngphápphảnứngpharắnvàsol-gel[17, 30, 112]; (ii) nghiên
cứu đặc trưng quang học của vật liệu khi pha tạpion Eu 2+và khi đồng pha
tạp ion Eu2+với nguyên tố khác [17, 56, 60]; (iii)nghiên cứu sự dịch đỏ của
bức
xạ
ion
Eu2+[38].
Tuy
nhiên,
vẫn
có
một
2+
sốvấnđềđốivớihệvậtliệuSr3B2O6:Eu cầnđisâugiảiđápnhư:cơchếcủa


quá trình dập tắt phát quang do nồng độ, số vị trí thay thế của ion
Eu2+trongmạngnềnvàtínhchấtnhiệtphátquangcủavậtliệu.Cơchếdậptắtphátquang do nồng độ có
thể được đánh giá thông qua phổ phổ phát quang hoặcthời gian sống của

bức xạ. Số vị trí thay thế của ion Eu 2+trong mạng nền cóthểđượcnhậnbiếtdựavàoq
trình
làm
khít
phổ
phát
quang
dải
rộng
2+
3+
củaionEu vớihàmGauss.TrongtrườnghợplàlàbứcxạcủaEu ,thìsốvịtrí
tâmphátquangEu3+trong mạng nền có thể thu nhận từ việc phân tíchchuyển dời
lưỡng cực điện5D0→7F0. Bởi vì chuyển dời5D0→7F0có sốlượng tử J = 0 nên
sẽ
khơng
tách
mức
do
hiệu
ứng
Stark
khi
ion
Eu3+nằmtrongtrườngtinhthể,nóikhácđi n ó c h ỉ có m ột đ ỉ n h bứ c xạ đốiv
ớim ột tâmEu3+. Nếu quan sát thấy nhiều hơn một dải bức xạ thuộc chuyển
dời5D0→7F0thì sẽ có nhiều hơn một vị trí thay thế ion Eu 3+trong mạng.
Ngồira, như đã nói đến ở trên, tính chất nhiệt phát quang trong vật liệu
Sr3B2O6:Eu2+chưa được quan tâm nghiên cứu. Việc phân tích năng lượng
kích hoạttừ đường cong nhiệt phát quang tích phân sẽ cung cấp thơng tin

về số lượngbẫy, độ sâu của các bẫy hình thành trong vật liệu. Vì vậy việc nghiên
cứutínhc h ấ t n h i ệ t p h á t q u a n g c ủ a h ệ v ậ t l i ệ u n à y c ũ n g l à c ầ n t h i ế t v
à c ó ý nghĩa.
Trong q trình pha tạp Europium, tùy vào điều kiện công nghệ
chếtạo mà ion này có thể tồn tại ở trạng thái hóa trị hai (Eu 2+) hoặc hóa trị
ba(Eu3+).Tuynhiên,mộtđiềudễnhậnthấylàđếnnaycáccơngbốv ề Sr3B2O6:
Eu3+hiện rất hạn chế. Như đã biết, phát xạ đặc trưng của ion Eu 3+có khả
năng tạo nên vật liệu phát quang màu đỏ, cùng với vật liệu phátquang màu
xanh lục và màu xanh dương là ba vật liệu phát quang cơ bảndùng tổng
hợp LED trắng. Thêm vào đó, do đặc trưng quang phổ của cácchuyển dời ff, bức xạ của ion Eu3+trở thành một trong những cơng cụ
đểtìmhi ể u m ô i t r ư ờ n g x u n g q u a n h v ị t r í i o n E u 3+t h ơ n g q u a v i ệ c p h â n
t í c h phổ phát quang, phổ phonon sideband [5, 99]. Do đó, việc nghiên cứu
cấutrúcvàtínhchấtquanghọccủavậtliệuSr 3B2O6:Eu 3+đemđếncácthơng
tinhữch về vậtliệunày.
Về mặt cơng nghệ chế tạo, hầu hết vật liệu phát quang trên
nềnSr3B2O6được tổng hợp bằng phương pháp phản ứng pha rắn [38, 60]
hoặcsol–gel [30, 56]. Trong khi đó, phương pháp nổ chưa thấy sử dụng cho
việctổnghợpv ậ t l i ệ u nà y.M ỗ i p hư ơ n g phá pc h ế t ạ o đ ề u c ó n hữ n g ư u n h
ược


điểm riêng, tùy vào mục đích nghiên cứu cũng như điều kiện cơ sở vật
chấtmà ta sử chọn phương pháp chế tạo phù hợp. Đối với vật liệu
Sr3B2O6chếtạo bằng phản ứng pha rắn thì cần xử lý mẫu ở nhiệt cao 1300 oC
trong thờigian 4 giờ [38]. Trong khi nếu sử dụng phương pháp sol-gel thì
quy trình xửlýphứctạphơn:xửlýmẫutrong48giờở100 oC để tạo gel và nung gel tại900oC
trong 6 giờ, bước tiếp theo là thêm Eu 2+và nung 6 giờ ở 1400oC đểcó sản
phẩm cuối cùng [30]. So với hai phương pháp trên, phương pháp nổcó ưu
thế là thời gian chế tạo ngắn và nhiệt độ tổng hợp thấp, nó được xemlà một
giải pháp về mặt công nghệ để chế tạo vật liệu Sr 3B2O6[56, 69]. Dođó,

chúng tơi chọn phương pháp nổ để tổng hợp vật liệu Sr 3B2O6:
Eu2+vàSr3B2O6: Eu3+phục vụ choquá trình nghiêncứu.
Vớinhữnglýdo trên, chúngtơichọnđềtàiluận án:
“Nghiên cứu chế tạo và tính chất quang của vật liệu
BorateSr3B2O6:Eu3+và Sr3B2O6:Eu2+”.
Mụctiêucủa luận án:
- Nghiênc ứ u c h ế t ạ o h ệ v ậ t l i ệ u S r 3B2O6:E u 3+v à S r 3B2O6:E u 2+b ằ n
g phươngphápnổ vớicác nồngđộ pha tạp khác nhau.
- Nghiênc ứ u c ấ u t r ú c v à đ ặ c t r ư n g q u a n g p h ổ c ủ a v ậ t l i ệ u c h ế t ạ o đ ư ợ
c bằngmộtsố phươngphápthực nghiệm.
- Nghiênc ứ u s ự ả n h h ư ở n g c ủ a t r ư ờ n g t i n h t h ể ( g ồ m l i ê n k ế t đ i
ệ n t ử - phonon,độbấtđốixứngcủatrườngtinhthể) tớitính chất phổ củaion Eu3+.
Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của luận
án:Ýnghĩa khoa học:
Cácnghiêncứu chitiếtđặctrưng quang phổ củavậtl i ệ u p h á t quang
Sr3B2O6: Eu3+thông qua phổ phonon sideband kết hợp lý thuyếtJudd-Ofelt
(JO) cho nhiều thơng tin hữu ích về mơi trường xung quanh
ionEu3+t r o n g m ạ n g n ề n . C á c n g h i ê n c ứ u v ề c ơ c h ế d ậ p t ắ t c ư ờ n g
đ ộ p h á t quangdonồngđộphatạpEu2+, số vị trí tâm phát quang Eu2+trong mạngnền
và năng lượng kích hoạt cung cấp các thông tin chi tiết về vật liệuSr 3B2O6:
Eu2+.
Tínhthựctiễn:
Vật liệu Sr3B2O6: Eu2+cho bức xạ màu vàng được chú ý hiện
naybởicókhảnăngứngdụngtrongLEDtrắng.Vậtliệunàycóphổkíchthích


dải rộng, thuận lợi trong việc kích thích bằng LED xanh dương. Trong
khiđó, vật liệu phát quang Sr 3B2O6: Eu3+cung cấp thành phần phát xạ màu
đỏ,một trong ba màu cần thiết bên cạnh màu xanh dương và xanh lục
dùngtrong công nghệ chiếu sáng. Các nghiên cứu về điều kiện công nghệ

chế tạođưa ra các thông số kĩ thuật thực nghiệm cần thiết cho việc tổng hợpSr3B2O6: Eu2+và
Sr3B2O6:Eu3+bằngphươngphápnổ.
CHƢƠNG1:TỔNGQUANLÝTHUYẾT
1.1. Vậtliệustrontiumborate
1.1.1 TìnhhìnhnghiêncứuvềvậtliệuSr3B2O6
Vật liệu phát quang trên nền Sr 3B2O6nhận được nhiều sự quan
tâmcủa các nhà khoa học trong khoảng thời gian gần đây. Các nghiên cứu
banđầu về vật liệu Sr3B2O6định hướng cho công nghệ chiếu sáng mới
đượcthực hiện bởi nhóm Chang Chun-Kuei vào năm 2007. Năm 2009,
nhóm tácgiả Woo-Seuk Song nghiên cứu vật liệu phát xạ màu vàng
Sr3B2O6: Eu2+,bức xạ màu vàng của ion Eu 2+trong mạng nền Sr3B2O6có
dạng dải rộng vớicựcđại578nmcóthểápdụngchoviệctạoraLEDtrắngdựatrênviệckếthợp với blue
LED [94]. Hay gần đây nhất, nhóm tác giả Neharika (2016) đãnghiêncứuvềbề
mặtvàđặctrưngquangphổcủavậtliệuSr3B2O6: Tb3+[67]. Trái với vật liệu Sr 3B2O6pha tạp
Eu2+đang là đối tượng hấp dẫn cácnhà khoa học thì vật liệu Sr 3B2O6pha tạp
Eu3+ít được quan tâm hơn. Hiệnnay,các cơngbố về Sr3B2O6:Eu3+rấthạn chế.
1.1.2 Một sốphươngphápchếtạo Sr3B2O6
Hầu hết các vật liệu phát quang trên nền Sr 3B2O6hiện nay được tổnghợp
bằng phản ứng pha rắn ở nhiệt độ cao hoặc bằng phương pháp sol-gel[30].
Phương 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 được cân theo tỉ lệhợpphần
vànungở nhiệtđộ cao1300oCtrongthời gian 4 giờ[38].
Phương pháp sol-gel cũng đã được sử dụng trong việc chế tạo vật
liệuSr3B2O6với nhiều biến thể khác nhau. Theo như công bố[ 3 0 ] ,
S r 3B2O6:Eu2+chế tạo bằng phương pháp sol-gel đi từ các hợp chất ban đầu
SrCO3,Eu2O3, chúng được hòa tan trong HNO 3. Dung dịch này được bốc
hơi ở 80oC trong 24 giờ bằng cách khuấy với tốc độ không đổi, sau đó sẽ
thu đượcgel ướt. Gel ướt tiếp tục được xử lý nhiệt ở 100 oC trong 48 giờ và
tiếp
theolànungở150 o Ctrong10giờđể thuđượcgelkhô. Tronggiaiđoạ n cu

ối


cùng, gel khô được nung ở nhiệt độ 900 o C trong thời gian 6 giờ để
thunhậnsản phẩm.
Chế tạo vật liệu bằng phương pháp nổ rất nhanh chóng và dễ
dàngvới thuận lợi chính là tiết kiệm được năng lượng và thời gian. Phương
phápnày cho sản phẩm với độ tinh khiết cao và đồng nhất, đồng thời rất
linh hoạttrongviệcchếtạogiúpchoqtrìnhtổnghợpvậtliệudễdànghơn[2,43,98]. Do đó, chúng tôi
sử dụng phương pháp nổ trong điều kiện hiện có củaphịngthínghiệmđể
tổnghợp vật liệu Sr3B2O6: Eu3+vàSr3B2O6:Eu2+.
1.1.3 ĐặcđiểmcấutrúccủaSr3B2O6
Thơng thường khi chế
tạovật liệu strontium borate dễ
dàngnhận được rất nhiều dạng cấu
trúcphakhácnhau,chẳnghạnnhưSrB
2O4,Sr 2B2O5,Sr 3B2O6.Cấu
trúc vật liệu Sr3B2O6đã được mộtsố
tác giả nghiên cứu chi tiết thơngqua
phân
tích
nhiễu
xạ
tia
X.
Cáckhảosátđượctrìnhbàyt r o n g nh
iều nghiên cứu đã cơng bố chỉ
rarằngvậtliệustrontiumborateSr3B2O
cấu
trúc

6có
rhombohedralthuộcn h ó m k h ơ n g
gianR3c.
Hình 1.1. Cấu trúc tinh thể của Sr3B2O6
Trong tinh thể mỗi ion Sr2+liên
kếtvới 6 ion O2-như được trình
bàytrongh ì n h 1 . 1 [ 9 5 ] . K h o ả n
gcách
khơnggiangiữacáciontrongmạngtinhthểcũngđượckhảosát,cụthểtacó
khoảng cách liền kề giữa Sr-O được xác định vào khoảng từ 245,8 pmđến 287,4 pm, khoảng cách
giữa B-O được xác định là 134,9 pm [82]. Vị trínguntửtrongtinhthểcũngđượctácgiả
đưa
ra,
trong
đó
vị
trí
của
Sr
là(0.3551,0,0),củaBlà(0,0,0.1145)và(0.1587,0.0105,0.1148)đốivới
O.C á c t h ơ n g s ố c ủ a ô c ơ s ở g ồ m c ó a = b =
9 , 0 4 2 9 Å , c = 1 2 , 5 6 6 4 Å , v à thểtíchơcơ sở được xác định
V= 889,834 Å3[108].
1.6Lýthuyết Judd-OfeltápdụngchophổphátquangcủaEu3+


Lý thuyết Judd-Ofelt cho phép xác định thông số cường độ
cácchuyển dời hấp thụ và huỳnh quang của các ion đất hiếm. Biểu thức lực
daođộngtử dướidạngthườngdùnghiện naynhưsau:
2

8 mc
n222
2
f 3
n
  a U () b
h(2J1)
3




n

2,4,6

Nếuchỉlấytổngtrênλ,tathu đượcđạilượnggọi làlựcvạch(Sed):
Sed

 

e2

 U() 
a

2,4,6

2
b


Lựcv ạ c h c ủ a l ư ỡ n g c ự c đ i ệ n S edđượct í n h s a u k h i b i ế t c á c y ế u t ố m a
2và
trậnU()
thamsốΩ λ.Saukhiđưavàokháiniệmlựcvạch
)
U

(



a

b

lưỡngcựcđi ệnnói trên,ta cóthể d i ễ n tảlựcda o độngtửlư ỡngcựcđi ện của
quá trìnhhấpthụ dướidạng:
2
8 mc
 Sed
fed 3
h(2J1)e2
vàxácsuấtchuyểndờingẫu nhiênAedcủa quátrìnhhuỳnh quangsẽlà:
Aed 82e22
c3m

fed 3

6443

hc3(2J 1)

S ed

Biểuthứccủalựcdaođộngtửcủalưỡngcựctừtrongquátrìnhhấpthụnhưsau(lưu
ýlàχmdđượcthaybằngχ’):
2

2

 n
 n

2
fmd 
f
J


L

2S
f 'J'

3mhc(2J
 1)





Lực vạch của lưỡngcựctừđượcđịnhnghĩa là:
Smd

e
n
2 2
 mc  f J



L2S fn'J'

2

Trongm ộ t s ố t r ư ờ n g h ợ p , t a c ó t h ể x á c đ ị n h Ω λm ộ t c á c h đ ơ n g i ả n h ơ
n bằng phổ phát quang, điển hình là trường hợp Europium. Các thơng
sốΩ2,4,6cóthểtínhtừcáctỷsốcủacườngđộcủacácvạch5 D0→7F2,4,6(tức
IJ=2,4,6 dv)trêncường độcủachuyểndời5D0→7F1(tức Idv)như sau:
1

I d A  e2 n(n22)2
3

J



J

9 n


JU


( )



'J'


2

I d
1

A1
S

3
md11

3


Trong đó,υ1(cm-1)là số sóng của chuyển dời5D0→7F1,υJ(cm-1)là số sóngcủa
chuyển dời5D0→7FJ(J=2, 4, 6),Smd1là lực vạch lưỡng cực từ
củachuyểndời5D0→7F1,nóđộclậpvớinền.DotínhchấtđặcthùcủaEuropium,
nên chỉ có Ω2tham gia vào xác suấtA2(vìU(4)vàU(6)trongchuyển dời đó bằng
0). Tương tự, chỉ có Ω 4có mặt trong A4, và chỉ có Ω 6thamgia vàoA6.Như

vậy,vấn đềcònlạichỉlàxác địnhA1hoặcSmd1.
Ngườit a thườngxác đị n h A 1b ằn g thự cg hi ệ m vàt ừ đóxá c đị nh S md1.Vìxá
c suấtAmdnói chung vàA1nói riêng, hầu như không phụ thuộc vào
nềnchonênhoặcsửdụnggiá trị đã biết của một vậtliệukhác theocơngthức:
n'3
n1

'
1
A
1A1 3

Trong đó,A’vàn’tương ứng với xác suất chuyển dời và chiết suất của vậtliệu
trong các tài liệu tham khảo. Như vậy, căn cứ vào giá trị cường độ củacác
chuyển dời5D0→7FJ(J=2, 4, 6) và5D0→7F1từ phổ phát quang thựcnghiệm ta
có thể tính tốn được các thơng số cường độ Ω 2,4,6. Từ các giá trịnày,mộtsố
đạilượngvậtlýsẽ đượcphântích.
CHƢƠNG2:THỰCNGHIỆMCHẾTẠOVẬTLIỆUSr3B2O6PHATẠPEURO
PIUMBẰNGPHƢƠNGPHÁP NỔ
2.1 Giới thiệu về phƣơng pháp nổ áp dụng chế tạo vật liệu
Sr3B2O6phatạpEuropium
Một cách cơ bản thì phương pháp nổ là phản ứng tỏa nhiệt
nhanhchóng tự duy trì nhờ sự kết hợp của chất oxi hóa (nitrate kim loại,
amoninitrat…) và nhiên liệu (urê, carbonhydrazide hoặc glycine). Đến cuối
nhữngnăm1990,mộtsốnhómnghiêncứubắtđầpdụngvàtìmracácđiềukiệncơngnghệphùhợpchoviệcchếtạo
vậtphátquang[28,86,125].Trongphản ứng nổ, q trình oxy hóa và q trình khử xảy
ra
đồng
thời
và

nhiệtlượngtỏaratừphảnứngkhácaonhằm cungcấpnănglượngtạophac
hovậtliệu[29].
2.3 Khảosátcơng nghệchếtạođốivới vậtliệu Sr3B2O6phatạp ionEu3+
2.3.1 Khảos á t ả n h h ư ở n g c ủ a h à m l ư ợ n g u r ê đ ế n c ấ u t r ú c v à t
í n h quangcủa Sr3B2O6: Eu3+
Cácmẫuchếtạovớinhiệtđộnổ590 o Ctrongthờigian5phút,lượngurêthayđ
ổivớin = 14, 16, …,24,và kíhiệu của hệ mẫu như trongbảng2.2.


Bảng2.2Kí hiệumẫuSr 3B2O6:Eu 3+(1mo l%) ứngvớitỉlệm o l urêkhácnhau
Urê(n)
14
16
18
20
22
24
Kíhiệu SBE3U14 SBE3U16 SBE3U18 SBE3U20 SBE3U22 SBE3U24

Phổ phát quang (PL) của hệ mẫu dưới kích thích có bước sóng
394nm được trình bày trong hình 2.7. Kết quả cho thấy cường độ bức xạ
củaEu3+thay đổi theo hàm lượng urê sử dụng và đạt tối ưu ứng với
mẫuSBE3U20. Khi hàm lượng urê thấp (n < 20), nhiên liệu cung cấp cho
phảnứng nổ không đảm bảo nhiệt độ đủ để hình thành pha mong muốn
Sr3B2O6,tỉl ệ p h a S r 3B2O6khôngn h i ề u l à m c h o c ư ờ n g đ ộ p h á t q u a n g c ủ
a m ẫ u s ẽ kémđi.

7

F2


F1

7

F0

7

F3

7

F4
n=24 n=22
n=20
n=18 n=16
n=14

Sr3B2O6 (JCPDS: 31-1343)
 Sr2B2O5

độ
Cườn1g4 (a.u.)

7

D0

Cườngđộ(đvtđ)


5




 SBE3U20



SBE3U18

SBE3U14
500

550

600

650

700

Bướcsóng(nm)

Hình2.7PhổphátquangcủahệmẫuSr
3+
3B2O6:E u (1m o l % ) v ớ i v ớ i t ỉ l ệ
molurêkhác nhau


20

30

40

50

A

Góc 2

60

70

Hình2.8XRDcủacác
mẫuSBE3U14,SBE3U18vàSBE3U20

Đểxácđịnhphacấutrúccủavậtliệu,cácmẫuS B E 3 U 1 4 , SBE3U18
và SBE3U20 được chọn để khảo sát giản đồ nhiễu xạ tia X,
kếtquảđượctrìnhbàytrênhình2.8.CáckếtquảXRDchothấykhitỉlệmol
urên=14vàn=18thìvậtliệuchưatạophaSr 3B2O6hồn tồn, dẫn đếncường độ phát quang
của mẫu kém. Khi n = 20, mẫu tạo pha tốt và hầu nhưchỉ tồn tại các đỉnh
nhiễu xạ đặc trưng củap h a S r 3B2O6, do đó mẫu cócường độ phát quang
tốt nhất trong nhóm. Kết hợp kết quả phân tích phổphát quang và giản đồ
nhiễu xạ tia X của các mẫu Sr 3B2O6: Eu3+chế tạo vớihàmlượngurê khác nhau
đã ra giátrịurêtốiưu chovậtliệu nàylà n=20.
2.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nổ đến cường độ phổ
phátquangcủa vậtliệu Sr3B2O6: Eu3+



Bên cạnh lượng nhiên liệu urê, thì nhiệt độ nổ cũng là một thông
sốcông nghệ quan trọng cần khảo sát [91]. Hệ mẫu khảo sát gồm 3
mẫuSr3B2O6: Eu3+(1 mol%) tổng hợp với lượng nhiên liệu urê n = 20 nổ tại
3nhiệt độ khác nhau 560, 590 và 620oC. Phổ PL của hệ mẫu nổ ở các
nhiệtđộkhácnhauđượckíchthíchbằngbứcxạ394nmđượctrìnhbàytrênhình
2.10. Kết quả cho thấy sự thay đổi lớn về cường độ phát quang của các
mẫutheonhiệtđộnổ, mẫu nổ ở590oCcho cườngđộtốthơnhaimẫu cịnlại.
8.0x105

F2

7

D0

5

590 oC
560 oC

6.0x105

F1

Cườngđộ (đvtđ)

7


B

4.0x10

620 oC

5

F4

7

F0

7

2.0x105

7

F3

0.0

500

550

600


650

700

Bướcsóng(nm)

Hình2.10Phổ phátquangcủa cácmẫuSBE3nổởcácnhiệtđộ khácnhau

Quaviệcphântíchảnhhưởngcủaurêvànhiệtđộnổđếncấutrúcvà
cườngđộphátquangcủavậtliệuSr3B2O6: Eu3+đã chỉ ra lượng urê vànhiệt độ phù hợp
đểtổnghợp vậtliệunàytươngứnglà n=20 và 590oC.
2.4 Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ ủ đến cƣờng độ phát quang
củahệvậtliệuSr3B2O6:Eu2+(1 mol%)(SBE210)
Ta biết rằng, Sr3B2O6pha tạp europium chế tạo bằng phương
phápnổ, europium sẽ trở thành ion Eu 3+khi được nung trong môi trường
khơngkhí hoặc hình thành ion Eu 2+khi ở trong mơi trường khí khử. Hình
2.11 làphổ PL của mẫu Sr3B2O6: Eu2+nổ ở 590oC trong mơi trường khí
khử(đường phổ PL màu đỏ). Phổ phát quang có dạng bức xạ dải rộng kéo
dài từ400-700nmđặctrưngchochuyểndời5d–4fcủa ion Eu2+, tuy nhiên vẫn tồntạicácbứcxạ
vạchhẹptrongvùng580-630nmđặctrưngchochuyểndờif-fcủa ion Eu3+. Để thu được vật liệu
mong muốn Sr3B2O6: Eu2+, việc cầnthiết là phải thay đổi điều kiện công
nghệ nhằm tăng tỉ lệ hình thành ionEu 2+và kéo giảm tỉ lệ ion Eu3+trong vật
liệu.
Điều
này
được
xử
lý
bằngcách
o

tiếnhànhủmẫuSBE210tạinhiệtđộ900 Ctrongmơitrườngkhíkhử


với thời gian ủ một giờ. Kết quả phổ PL của mẫu sau khi ủ tại 900 oC
đượctrình bày trên cùng hình 2.11 (đường phổ PL màu xanh) có dạng dải
rộngđặc trưng của Eu2+và hồn tồn khơng quan sát thấy các đỉnh bức xạ
vạchhẹp đặc trưng của Eu3+. Như vậy, có thể nói rằng với q trình ủ trong
mơitrường khí khử tại nhiệt độ cao sẽ giúp kích thích chuyển đổi hóa trị
Eu3+vềEu2+làmtăngcườngđộ bức xạ của ion Eu2+trongvậtliệu.
ủ900oC
nổ590oC

Ủ 900 oC

5

1.0x10

800oC
900oC
1050oC
1150oC

4x105

1050 oC

Cườngđộ(đvtđ)

CInưtờenngsitđyộ(a(đ.uv.t)đ)


3x105

Nổ 590 oC

B

5.0x104

2x105

1150 oC

1x105

900 oC

0

0.0
450

500

550

600

650


700

BWướavceslóennggth(n(mnm))

Hình2.11Phổphátquangcủam ẫ u SBE210
nổ ở 590oC và mẫu sau nổ được ủmột giờ
tại 900oC trong môi trường khí
khửdướikíchthích435nm

450

500

550

800 oC

600

650

700

BướcsónAg(nm)

Hình2.13PhổPLcủaSr3B2O6:Eu2+(1
mol%) ủ tại các nhiệt độkhácnhau

Đểt ì m ra n h i ệ t đ ộ ủt ốt n h ấ t đ ố i v ớ i S r 3B2O6:E u 2+,c hú ng t ô i đ ã ch
ếtạo4mẫuủtrongmơitrườngkhíkhửtạicácnhiệtđộ800,900,1050,1150oC. Kết quả phổ PL dưới

kích thích 435 nm của bốn mẫu ủ tại cácnhiệt độ khác nhau được trình bày
trên hình 2.13 có dạng dải rộng đặc trưngcho ion Eu2+trong mạng nền
Sr3B2O6và hồn tồn khơng quan sát thấy cácdải bức xạ vạchhẹpđặc trưng
của
ion
Eu3+,điều
này
cho
thấys ự
3+
2+
c h u y ể n đổitừEu vềEu khiủtrongmơitrườngkhíkhửởnhiệtđộcao.C
ườngđộphátquangcủacácmẫuthayđổitheonhiệtđộủvànhiệtđộủkhoảng1050oC là nhiệt độp h ù
h ợ p đ ể t ổ n g h ợ p S r 3B2O6: Eu2+với cường độ tốthơnso vớikhiủ
ởcác nhiệtđộ cịnlại.
CHƢƠNG3:KẾTQUẢNGHIÊNCỨUCẤUTRÚCVÀĐẶCTRƢNGQUA
NGPHỔCỦAVẬTLIỆUSr3B2O6:Eu3+
3.1 ẢnhhƣởngcủanhiệtđộủđếncấutrúcvàtínhchấtquangcủavậtliệuSr3B2
O6: Eu3+(SBE3)
Nhiệt độ ủ trong q trình tổng hợp vật liệu là một trong
nhữngthơngsốảnhhưởnglớnđếncấutrúccũngnhưtínhchấtphátquangcủavật


liệu [51, 80]. Để khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ ủ, hệ mẫu SBE3
sauqtrìnhnổđãđượcủtạinhiệtđộcaovớithơngsốchếtạo:nồngđộEu 3+(1
mol%);nhiệtđộnổở590oC; nhiệt độ ủ thay đổi từ 800 – 1100oC trongthời gian 1giờ.
Để tiệnlợi,kí hiệu các mẫuđược đưara trong bảng3.1.
Bảng3.1KíhiệumẫuSBE3 ứngvớicácnhiệt độ ủkhác nhau
Nhiệtđộủ(oC)
Kíhiệu


3.1.1

Khơngủ
SBE3T0

800
SBE3T8

900
SBE3T9

1000
SBE3T10

1100
SBE3T11

Kết quả nhiễu xạtia Xvàphổ tán xạRaman
Ảnh nhiễu xạ tia X (XRD) của các mẫu SBE3 ủ tại các nhiệt
độkhác nhau được trình bày trên hình 3.1. Mẫu khơng ủ (SBE3T0) bên
cạnhphachính
Sr3B2O6vẫntồn
tạimộtsốđỉnh
nhiễu
xạkhơng
thuộcphaSr3B2O6. Trong khi đó, tất các mẫu ủ tại nhiệt độ cao SBE3T8,…,
SBE3T11hầu như chỉ tồn tại duy nhất các đỉnh nhiễu xạ chị thị pha Sr 3B2O6thuộc
đốixứngrhombohedralnhómR 3c.Nhưvậy,việcủmẫuởnhiệtđộcaođãtăngtỉ lệ
phaSr3B2O6và đồng thời thấy được sự ổn định pha cấu trúc của vậtliệu. Ngồi

ra, cũng khơng quan sát thấy đỉnh nhiễu xạ đặc trưng của Eu 2O3trong tất cả
các mẫu, điều này cho thấy khi lượng pha tạp bé thì khơng
làmảnhhưởngđến cấu trúc vậtliệu nền Sr3B2O6.
Kết quả phổ tán xạ Raman của tất cả các mẫu SBE3 ứng với
cácnhiệt độ ủ khác nhau được trình bày trên hình 3.3. Kết quả cho thấy phổ
tánxạ Raman bao gồm hai đỉnh đặc trưng cường độ mạnh tại 905 và 1073
cm-1tương ứng với năng lượng dao động của nhóm orthoborate và dao
động cogiãn của liên kết B-O trong BO 4[4, 47, 115]. Dao động tại 748 cm 1
thuộcvề dao động của nhóm diborate trong khi đỉnh tán xạ Raman ở 596
cm-1dodao động kéo giãn của liên kết B-O-B [4], 700 cm -1là năng lượng do
quátrình uốn của liên kết B-O-B trong mạng borate gây nên [1, 4], đỉnh
Ramantại 545 cm-1là dao động uốn của tetradedral boron [31]. Trong khi
đó, cácdải năng lượng trong khoảng 200 - 300 cm -1theo như bàn luận của
tác giảtrong cơng bố [9] thì chúng khơng thuộc về các nhóm borate, đỉnh
208 cm-1thuộc về dao độngcủastrontium[37].


145

905

700
596748

172 278
308

1073
(e)


Sr3B2O6 (JCPDS: 31-1343)
 Sr3B2O5

Cườngđộ(a.u.)

SBE3T11

(d)

SBE3T10
SBE3T9 SBE3T8

0

1048





(c)
(a)

SBE3T0



(b)
20


30

40

Góc
2
A

50

60

200

70

400

600

800

1000

1200

S? sóng (cm -1)

Ramanshift(cm-1)


Hình 3.1KếtquảXRDcủa(a) SBE3T0,
(b)SBE3T8,(c)SBE3T9,
(d)SBE3T10,
(e)SBE3T11

Hình 3.3Phổ tán xạ Raman của SBE3
ủtạicác nhiệtđộkhác nhau

0

Cườngđộ(đvtđ)

Dễ dàng nhận thấy sự thay đổi trong phổ tán xạ Raman giữa
mẫukhông ủ so với các mẫu được ủ; chỉ duy nhất mẫu SBE3T0 xuất hiện
đỉnh1048 cm-1có cường độ mạnh, trong khi đó các mẫu được ủ tại nhiệt độ
caotồn tại hai đỉnh tại 905 và 1073 cm -1. Kết quả này là khá phù hợp với
quansát phổ XRD trước đó của các mẫu, trong đó cũng đã chỉ ra sự khác
biệt lớntrongcấutrúc pha giữa mẫu khơngủ và nhómmẫu có ủ nhiệt.
3.1.2 Phổ phát quang của vật liệu SBE3 ủ tại các nhiệt độ khác
nhauPhổquangphátqua ng (PL)dư ới bứ cxạ kí cht híc hc óbư ớc sóng39
4nmcủacácmẫuSBE3ủtạicácnhiệtđộkhácnhauđượcchỉratrênhì nh 3.
4.
Kếtquả chỉ ranhiệtđ ộ
ủ
p h ù hợp cho hệ vật liệu SBE3
5D -7F
vàokhoảng900oC.
Kếtq u ả t ỉ s ố7 c ư5 ờ n g7 đ ộ5 h u ỳ n h
7F2
quang (R=I( F- D)/I( F- D))

J

)u
.
(a
yt
si
n
et
nI

0

2

0

1

củacácmẫuSBE3đượctrìnhbàytrong
bảng3.2chothấyionEu3+thay thế vào vị
trí
đối
xứngđảot r o n g m ạ n g n ề n d o c
huyển
dờilưỡngc ự c đ i ệ n 5 D0- 7 F2

0OC

7F 1


800OC

7F4

7F 0

7F

3

900OC
1000OC
1100OC

450

500

550

600

Bước
sóng (nm)
Wavelength(nm)

650

700



chiếmưuthếhơnsovớichuyểndời
l ư ỡ n g c ự c t ừ 5 D0-7 F1.G i á

Hình 3.4Phổ PL của SBE3 ủ tại các
nhiệtđộkhácnhau dướikích thích394 nm


trịRlớn nhất ứng với mẫu SBE3T9 đã chỉ ra khoảng nhiệt độ ủ tối ưu chovật
liệu là 900oC.
3.1.3 Phântích thơng sốcườngđộ Judd-Ofelt
Phân tích JO là một cơng cụ mạnh để tính cường độ các vạch
phổcủa đất hiếm cũng như thơng tin về cấu trúc xung quanh vị t r í i o n
E u 3+trong nền [24, 102]. Như đã biết, xác suất chuyển dờiAmdcủa lưỡng
cực từ5D0-7F1không phụ thuộc vào mạng nền, trong khi xác suất chuyển
dờilưỡng cực điệnAJcủa5D0-7FJ(J= 2, 4, 6) chỉ phụ thuộc và từng giá
trịΩ2,Ω4, Ω6. Do đó, ta có thể tính được các thơng số cường độΩ2, Ω4, Ω6từ
tỉ sốcườngđộcủachuyểndời(5D0-7FJ)/(5D0-7F1) bằngbiểu thứctheosau:
I()d
AJ

644e23n(n22)2


I md()d Amd



 2


()

 JU

3h(2J 1)

J

9Amd

KếtquảgiátrịΩ2, Ω4đốivớicácmẫuSBE3ủtạicácnhiệtđộkhác
nhau được giới thiệu trong bảng 3.2. Giá trị củaΩ2luôn lớn hơn giá trịΩΩ4đối
với tất cả các mẫu đã chỉ ra rằng ion Eu 3+nằm ở vị trí đối xứng đảo.
GiátrịΩ6khơng tínhtốn được do điều kiện thực nghiệm khơng ghi nhận
đượcđỉnhphátxạ nàydo cườngđộ ứngvớichuyển dờinàythườngrấtbé.
Bảng3.2Giá trịΩ2, Ω4,tỉsốhuỳnhquang R,xácsuấtchuyểndờiAij,thờigian sống τ vàtỉ
số phânnhánhβcủa ionEu3+trongSBE3tạicácnhiệtđộủkhác nhau
τcal
τexp
SBE3T
λ p(
Aij( Ω2
Ω4
R
β(exp) β(cal)
-1
(10
cm
)

(10
cm
)
0
nm)
(ms)
(ms)
s )
5
D0-7F0
0.013
579,5
-20

5

D0-7F1

5

7

5

7

D0- F2

2


-20

2

52,14
2,30

117,2

3,59

2,87

D0- F3
D0-7F4

5

D0-7F1

0.246

593,0

0.509

0.523

612,0


0.067

5

SBE3T
8
5
D0-7F0

0.226

42,63
R

Aij(
s-1)

Ω

2
(10-20cm2)

Ω

4
(10-20cm2)

655.5

0.185


0.201

β(exp)

β(cal)

0.019
2,66

52,14

4,32

1,78

0.228

4,72

0.237

705,0
λ p(
nm)
579,5

τcal
(ms)


593,0

4,55

τexp
(ms)


5

D0-7F2

141,1

0.616

0.642

612,0


5
5

D0-7F3

0.022

7


D0- F4

SBE3T
9
5
D0-7F0
5

D0- F1

5

D0-7F2

26,52
R

Aij(
s-1)

Ω

2
(10-20cm2)

Ω

4
(10-20cm2)


52,14
2,67

141,7

4,35

1,73

D0-7F3
D0-7F4

SBE3T
10
5
D0-7F0
5
5

25,60
R

D0- F2

Aij(
s-1)

Ω

2

(10-20cm2)

Ω

4
(10-20cm2)

52,14
2,51

130,9

4,02

1,70

D0-7F3
D0-7F4

SBE3T
11
5
D0-7F0
5

D0- F1

5

D0-7F2


5

7

25,3
R

Aij(
s-1)

Ω

2
(10-20cm2)

Ω

4
(10-20cm2)

52,14
2,34

123,9

3,80

1,75


25,9

705,0
λp(
nm)
579,5

0.226

0.238

592,5

0.614
0.029

0.646

612,0
655.0

0.111

0.117

705,0

β(exp)

β(cal)


λp(
nm)
579,5

0.238

0.252

593,0

0.599

0.628

612,0
655.0

0.116

0.121

β(exp)

β(cal)

λp(
nm)
579,5


0.258

593,0

0.586

0.613

612,0

0.123

τcal
(ms)

τexp
(ms)

4,32

0,74
3

τcal
(ms)

τexp
(ms)

4,80


0,80
3

τcal
(ms)

τexp
(ms)

705,0

0.246

0.028

D0- F3
D0-7F4

β(cal)

0.017

7

5

β(exp)

0.028


5

5

0.121

0.019

D0-7F1
7

0.116

0.019

7

5

5

655.0

4,95

655.0
0.128

705,0


Theon h ư k ế t q u ả t h u n h ậ n đ ư ợ c t ừ b ả n g 3 . 2 , g i á t r ị Ω 2thayđ ổ
i dưới tác động của nhiệt độ ủ, giá trị bé nhất 3,59.10-20cm2(SBE3T0) và lớnnhất là 4,35.1020
cm2(SBE3T9). Bên cạnh đó, giá trịΩ2lớn hơn hẳn so vớiΩ4trong tất cả
mẫu chứng tỏ chuyển dời lưỡng cực điện đóng vai trị
chủyếuvàđồngthờichothấy 5 D0-7 F4ítnhạyhơn[75,122].Theolýthuyết,


thờigi a n s ố n g c ủa m ứ c kí c h t hí c h ψJ J n à o đ ó đư ợ c x á c đ ị n h bằ n g nghị c h
đảoxác suấtchuyển dời:
R J

1
ATJ

Trong khi đó, thời gian sống thực nghiệmτexpđược xác địΩnh thông qua
biểuthứcI(t)=I0.exp(-t/τ). Thời gian sống thực nghiệmτexpcủa mức kích
thích5D0của ion Eu3+của các mẫu SBE3T9 và SBE3T10 được xác định ứng
vớibức xạ611 nm(5D0-7F2) như trình bàytronghình 3.5.
Model

ExpDec2

Equation

y = A1*exp(-x/t1)+

Cườngđộhuỳnhquangchuẩn hóa

AReducedChi-Sqr


B

0.8

ReducedChi-Sqr

1.05692E- 4

Adj.R-Square

0.99376
ValueS t a n d a r d Error

B
B

0.6

y0
A1

-0.02952
0.54369

7.07443E-5
7.29108E-4

B


t1

0.16302

4.38012E-4

B

A2

0.40993

5.20757E-4

B

t2

1.51286

0.00231

0.4

Cườngđộhuỳnhquang chuẩn hóa

1.0

B
SBE3T9

ExpDec2FitofB

0.2

a

0.0

-0.2
0

2

4

6

ThờigianA(ms)

8

10

0.8

5.05155E-5

Adj.R-Square

0.99765


Value

StandardError

0.4

SBE3T10
ExpDec2FitofB

0.2

b

0.0
-0.2
0

2

4

6

8

10

ThờigianA(ms)


Hình3.5Đườngcong suygiảmcườngđộ huỳnhquang
phụthuộcthờigiancủacácmẫu(a)SBE3T9 và(b)SBE3T10

Kết quả số liệu thực nghiệm được làm khít với hai hàm
exponentialsuy giảm bậc nhất đã đưa ra hai giá trị thời gian sống trung
bình
vào
khoảng0,743m s v à 0 , 8 0 3 m s đ ố i vớ i m ẫ u S B E 3 T 9 v à S B E 3 T 1 0 t ư ơ ng ứ
ng, k ế t quảđưaratrong bảng3.2. Sosánhgiátrị thời giansống tínhtốnτcalvớithời gian sống thực
nghiệmτexp,nhận thấy giá trị thời gian sống tính tốn
cảhaimẫuđềulớnhơnthờigian sốngthực nghiệmtưngứng.
Q trình làm khítđ ư ờ n g c o n g s u y g i ả m c ư ờ n g đ ộ
h u ỳ n h q u a n g phụ thuộc thời gian chỉ ra có hai giá trị thời gian sống
dẫn đến có khả năngtồn tại hai vị trí tâm Eu 3+trong vật liệu Sr3B2O6. Để làm
rõ vấn đề này,chúng tôighiphổphátquang củamẫuSBE3T9 vàSBE3T10
dướik í c h thích có bước sóng 394 nm trong dải bước sóng 574-581 nm ứng với vùngphát xạ của
chuyển dời5D0-7F0như trong hình 3.7. Ta nhận thấy trong dảiphổ 575 - 581
nm ứng với chuyển dời 5D0→7F0có 2 đỉnh nhỏ tách biệt.Theo lý
thuyết,5D0→7F0là chuyển dời có số lượng tử J = 0 nên phổ phátquang chỉ có
một đỉnh duy nhất do nó khơng bị tách mức trong trường
tinhthể(khơngtáchmứcStark)đốivới bất kìvịtríđốixứngnào[10,13],dođó


ởđây phảitồntạihai vịtrítâmEu3+trongmạng nềntươngứng
vớihaiđỉnhphátquangthuộc chuyển dời5D0→7F0.
6x10 5

SBE3T9
5x10 5


5

SBE3T9

Cườngđộ(đvtđ)

)

) t d4x10
u v
d
(a (
. ?d3 x105
yt
g
si
n 5
n u2x10
et C ?

5D

)

00

7F

83 K


a.
u.
y(
t

SBE3T10

SBE3T10
1x10 5

5745 7 5 5 7 6 5 7 7 5 7 8 5 7 9 5 8 0 5 8 1

Wavelength(nm)
Bu?csóng(nm)

Hình3 . 7 P h ổ P L ứ n g v ớ i c h u y ể n d ờ i
5
D0-7F0củaionE u 3+trong SBE3T9và
SBE3T10

574

575

576

577

578


579

580

581

582

Wavelength(nm)
Bước
sóng (nm)

Hình3.9PhổPLứngvớichuyểndời5 D0
7
F0củai onEu 3+trongSBE3T9và SBE3T10đ
otại-190oC

Để loại bỏ sự ảnh hưởng của phonon khi đo ở nhiệt độ phòng và
đểlàm rõ hơnviệc xuất hiện hai đỉnh thuộc chuyển dời 5D0→7F0chúng tơi
đãtiếnhànhđophổphátquangtrongvùngbướcsóng575-605nmcủamẫuSBE3T9 và SBE3T10 tại
nhiệt độ 83 K (-190 oC), kết quả chỉ ra ở hình 3.9.Trên hình 3.9 quan sát
thấy chuyển dời trong phạm vi 575 - 581 nm ( 5D0→7F0) bị tách ra làm hai
đỉnh tương tự như phổ phát quang đo ở nhiệt độphòng đã trình bày. Qua
đây có thể thấy rằng, ion Eu 3+trong mạng nềnSr3B2O6tồn tạiở haivịtríkhác
nhau.
3.1.4 Phântích phổ phonon-sideband
Như đã nói, cấu trúc cục bộ của môi trường xung quanh vị trí
ionEu3+trong SBE3 có thể đốn nhận bằng phổ phonon sideband (PSB),
nónằm về phía năng lượng cao của chuyển dời điện tử thuần
túy7F0→5D2trong ion Eu3+[4, 85]. Phổ PSB mang thông tin tương tác của

điện tử trongion Eu3+với phonon của mạng nền, khi q trình tương tác đủ
mạnh sẽ xuấthiệncácđỉnhPSBnằmphíanănglượngcaocủachuyểndờiđiệntử 7F0→5D2. Phổ PSB
của chuyển dời điện tử7F0→5D2trong SBE3T9 được trìnhbày trong hình
3.11, gồm 3 đỉnh nằm trong vùng năng lượng trong khoảng907,1141 và
1827 cm-1.


)u
.
a(
yit
sn
et
nI

907 cm-1

(x40)

PSB2

1141 cm-1

PSB3

Cường độ(đvtđ)

F-5D

02


7

Cườngđộ (đvtđ)

1100oC
1000oC

PSB2

).
u
.
a(
yit
sn
et
nI

PSB3

900oC
800oC

PSB1

PSB1

0oC


1827 cm-1

ZPL
210002150022000 22500 23000 23500
-1
Wavenumber(cm
Sốsóng(cm-1) )

Hình3.11Ph ổ phononsidebandcủa ionEu3+trongvật
liệuSBE3T9

22200

22500

22800

23100

23400

-1 -1)
Wavenumber
Sốsóng(cm(cm
)

Hình
3.12Phổ
PSB
của

ion
Eu3+trongvậtliệuSBE3ủtạicácnhiệtđộk h
á c nhau

Theo cácnghiêncứu vềphổ PSB củavậtliệuchứa borate, giátrịn ă n g lượng
PSB1 ở 907 cm-1được cho là dao động của nhóm orthoborate, PSB2ở 1141
cm-1là dao động của BO-liên kết với
BO-và PSB3 ở4 1827 cm-1thuộc về dao
2
động của liên kết B-O không cầu nối (non bridging)[ 4 ] . Trong hầu hết các
vật liệu chứa borate, chúng thường chứa cấu trúc nhómBO 4và BO3, khi có
sự chuyển đổi từ nhóm BO4sang BO3trong vật liệu sẽlàm xuất hiện các liên
kết B-O-khơng cầu nối, chính dao động của liên kếtnàysinh ra
nănglượngcủađỉnh PSB3 như đãnóiởtrên[72, 77].
Hình 3.12 trình bày phổ PSB của ion Eu 3+trong vật liệu SBE3 tạicác
nhiệt độ ủ khác nhau. Không quan sát được phổ PSB đối với mẫuSBE3T0
trong khi đó các mẫu SBE3T8,…, SBE3T11 đều ghi nhậnp h ổ PSB với
với ba đỉnh có cường độ khá mạnh. Quá trình tương tác của cácđiện tử
lớpfvới trường ligand làm tăng dao động cưỡng bức giữa trạng tháiđiệntửcủa
Eu3+với trạng thái dao động của mạng nền. Để đánh giá sựtương tác này,
người ta sử dụng hằng số liên kết điện tử-phonon (g)
đượcxácđịnhbằngtỉsốgiữacườngđộPSBvớicườngđộphổcủachuyển
dời
I d
thuầnđiện tử (PET) bằngbiểuthứcnhưsau [4, 85]:
g  IPSBs d


PET


Ở đây,IPSBslà cường độ của phổ PSB vàI PETlà cường độ của chuyển dờithuần
điệntử7F0-5D2. Giá trị zero phonon (ZPL), hằng số liên kết điện tử -phonon(g)
và năng lượng phonon được đưa ra trong bảng 3.4. Từ kết quảcho
thấyrằnghằngsốgnằmtrongkhoảng1,2đến 1,55%.