TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC


PHAN THỊ PHƯƠNG

TỔNG HỢP VÀ TÍNH CHẤT QUANG
CỦA VẬT LIỆU ZnAl2O4 PHA TẠP Ce3+

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chun ngành: Hóa học Vô cơ

HÀ NỘI – 2018


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC


PHAN THỊ PHƯƠNG

TỔNG HỢP VÀ TÍNH CHẤT QUANG
CỦA VẬT LIỆU ZnAl2O4 PHA TẠP Ce3+

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chun ngành: Hóa học Vô cơ

Người hướng dẫn khoa học

TS. ĐỖ QUANG TRUNG

HÀ NỘI – 2018


Tổng hợp và tính chất quang của vật liệu ZnAl2O4 pha tạp Ce3+

Lời cảm ơn
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy TS. Đỗ Quang Trung, TS.
Nguyễn Văn Quang, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, giúp đỡ và tạo mọi
điều kiện cho em trong suốt q trình học tập, nghiên cứu và hồn thành khóa
luận của mình.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cơ giáo trong khoa Hóa Học
của trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2 đã nhiệt tình giúp đỡ về mọi cơ sở vật
chất và chỉ bảo em trong quá trình tiến hành thí nghiệm.
Em xin chân thành cảm ơn chân thành tới Viện Tiên tiến Khoa học và Công
nghệ (AIST) - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện nghiên cứu Kỹ Thuật và
Công nghệ Gốm Hàn Quốc (KICET) đã giúp đỡ em trong việc đo đạc, khảo sát
các tính chất của các sản phẩm.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn sự trao đổi, đóng góp ý kiến quý báu
của các bạn sinh viên lớp K40B – Sư phạm Hóa học trường Đại Học Sư Phạm
Hà Nội 2 đã giúp đỡ em rất nhiều trong q trình hồn thành khóa luận tốt
nghiệp của mình và sự động viên, khích lệ của bạn bè, người thân và đặc biệt là
gia đình đã tạo niềm tin giúp em phấn đấu học tập và hồn thành khóa luận này.
Nội dung nghiên cứu của khóa luận nằm trong khn khổ thực hiện đề tài
NAFOSTED mã số 103.03.2017.39
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 5 năm 2018.
Sinh viên

Phan Thị Phương
.


Sinh viên: Phan Thị Phương
Khóa:
2014 - 2018

Khóa luận tốt nghiệp


Tổng hợp và tính chất quang của vật liệu ZnAl2O4 pha tạp Ce3+

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan khóa luận này là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi
dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Đỗ Quang Trung. Các kết quả và số liệu
trong khóa luận là trung thực và chưa được cơng bố trong bất cứ cơng trình nào
khác.
Hà Nội, tháng 5 năm 2018
Sinh viên

Phan Thị Phương

Sinh viên: Phan Thị Phương
Khóa:
2014 - 2018

Khóa luận tốt nghiệp


Tổng hợp và tính chất quang của vật liệu ZnAl2O4 pha tạp Ce3+

NỘI DUNG

MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ............................................................................... 3
1.1. Cấu trúc spinel............................................................................................ 3
1.2. Một số tính chất vật lý của spinel .............................................................. 5
1.3. Các ion kim loại đất hiếm .......................................................................... 5
1.3.1. Tương tác của bức xạ với các tâm kích hoạt quang học ...................... 5
1.3.2. Tính chất quang của các ion kim loại đất hiếm.................................... 7
1.3.2.1. Các dịch chuyển 4fn-15d1 và truyền điện tích (charge – transfer –
stat CTS) ....................................................................................................... 11
1.3.2.2. Sự truyền năng lượng ...................................................................... 13
1.3.3. Cường độ của các chuyển dời f - f trong các ion kim loại đất hiếm .. 15
1.3.3.1. Cường độ của chuyển dời lưỡng cực điện ...................................... 15
1.3.3.2. Cường độ chuyển dời lưỡng cực từ ................................................. 15
1.3.4. Tính chất quang của Ce3+ ................................................................... 18
1.4. Các phương pháp tổng hợp bột huỳnh quang .......................................... 19
1.4.1. Phương pháp gốm cổ truyền .............................................................. 19
1.4.2. Phương pháp đồng kết tủa .................................................................. 20
1.4.3. Phương pháp sol-gel ......................................................................... 20
1.5. Kết luận chương I ..................................................................................... 22
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM ........................................ 23
2.1. Mục đính và phương pháp nghiên cứu..................................................... 23
2.2. Thực nghiệm chế tạo vật liệu ZnAl2O4 : Ce3+bằng phương pháp sol-gel .... 23
2.2.1. Dụng cụ và hóa chất ........................................................................... 23
2.2.1.1. Dụng cụ thí nghiệm ......................................................................... 23
2.2.1.2. Hóa chất ban đầu ............................................................................. 23
2.2.1.3. Chuẩn bị dụng cụ............................................................................. 24
2.2.2. Quy trình chế tạo ................................................................................ 24
Sinh viên: Phan Thị Phương
Khóa:
2014 - 2018


Khóa luận tốt nghiệp


Tổng hợp và tính chất quang của vật liệu ZnAl2O4 pha tạp Ce3+
2.3. Khảo sát cấu trúc và tính chất vật liệu ZnAl2O4: Ce3+ ............................. 25
2.3.1. Phân tích hình thái bề mặt bằng thiết bị hiển vi điện tử quét phát
xạ trường (FESEM) ...................................................................................... 26
2.3.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X ............................................................... 28
2.3.3. Phương pháp đo phổ huỳnh quang, phổ kích thích huỳnh quang ...... 31
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................... 32
3+

3.1. Kết quả khảo sát thuộc tính cấu trúc của bột huỳnh quang ZnAl2O4: Ce .32
3.1.1. Sự phụ thuộc của cấu trúc tinh thể vào nhiệt độ ủ của bột huỳnh
3+

quang ZnAl2O4: Ce .................................................................................... 32
3.1.2. Sự phụ thuộc của cấu trúc tinh thể vào nồng độ pha tạp ion Ce3+
của bột huỳnh quang ZnAl2O4 . .................................................................... 34
3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hình thái bề mặt và kích thước hạt của
bột huỳnh quang ZnAl2O4 pha tạp Ce3+ .......................................................... 35
3.3. Tính chất quang của bột huỳnh quang ZnAl2O4 pha tạp Ce .................... 38
3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới cường độ huỳnh quang. ............................... 39
3.5. Kết luận chung ......................................................................................... 40
KẾT LUẬN ........................................................................................................ 41

Sinh viên: Phan Thị Phương
Khóa:
2014 - 2018


Khóa luận tốt nghiệp


Tổng hợp và tính chất quang của vật liệu ZnAl2O4 pha tạp Ce3+
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. (a) - Cấu hình bát diện, (b) - Cấu hình tứ diện ...................................... 3
Hình 1.2. Cấu trúc ơ mạng spinel thuận ................................................................ 4
Hình 1.4. Năng lượng của các chuyển mức 4f  5d và CTS của các ion đất
hiếm ..................................................................................................... 12
Hình 1.5. Mơ hình toạ độ cấu hình đối với Eu3+ trong Y2O2S ............................ 13
Hình 1.6: Gỉan đồ năng lượng của Ce3+ .............................................................. 18
Hình 2.1. Quy trình chế tạo vật liệu ZnAl2O4: Ce3+ bằng phương pháp solgel. ....................................................................................................... 24
Hình 2.2. Ảnh thiết bị đo ảnh FESEM được tích hợp với đầu đo EDS .............. 26
Hình 2.3: Các tín hiệu và sóng điện từ phát xạ từ mẫu do tán xạ ....................... 27
Hình 2.4: Sơ đồ kính hiển vi điện tử quét (a); Đường đi của tia điện tử trong
SEM (b) ............................................................................................... 27
Hình 2.5. Hệ thiết bị phân tích cấu trúc bằng phương pháp nhiễu xạ tia X........ 29
Hình 2.6. Hiện tượng nhiễu xạ trên tinh thể. ...................................................... 30
Hình 2.7. Hệ đo hệ đo phổ huỳnh quang, kích thích huỳnh quang (NanoLog
spectrofluorometer, HORIBA Jobin Yvon) ........................................ 31
Hình 3.1. Giản đồ nhiễu xạ tia X của bột huỳnh quang ZnAl2O4: Ce
o

3 +

1% ủ

o


ở nhiệt độ từ 600 C đến 1300 C ......................................................... 33
3+

Hình 3.3. Ảnh SEM của bột huỳnh quang ZnAl2O4: Ce

ở các nhiệt độ ủ

900OC, trong 2h. .................................................................................. 36
3+

Hình 3.4. Ảnh SEM của bột huỳnh quang ZnAl2O4: Ce

ở các nhiệt độ ủ

1300OC, trong 2h. ................................................................................ 37
Hình 3.5. Phổ huỳnh quang (b) và kích thích huỳnh quang (a) của bột
ZnAl2O4 pha tạp ion Ce3+ nung ở nhiệt độ 1100 oC trong khoảng
thời gian 2 giờ. .................................................................................... 38

Sinh viên: Phan Thị Phương
Khóa:
2014 - 2018

Khóa luận tốt nghiệp


Tổng hợp và tính chất quang của vật liệu ZnAl2O4 pha tạp Ce3+
Hình 3.6. Phổ huỳnh quang của bột ZnAl2O4 pha tạp ion Ce

3+


3 %, nung ở

nhiệt độ từ 600 - 1300oC trong khoảng thời gian 2 giờ, đo ở nhiệt
độ phịng dưới bước sóng kích thích 310nm. ..................................... 39

Sinh viên: Phan Thị Phương
Khóa:
2014 - 2018

Khóa luận tốt nghiệp


Tổng hợp và tính chất quang của vật liệu ZnAl2O4 pha tạp Ce3+

MỞ ĐẦU

C

ác ion đất hiếm được đặc trưng bởi lớp vỏ 4f chưa được lấp đầy.
Các lớp quỹ đạo 4f nằm ở bên trong ion và được che chắn khỏi tác
động từ môi trường xung quanh bởi các quỹ đạo 5s và 5p. Bởi

vậy, ảnh hưởng của mạng chủ tới các dịch chuyển quang học bên trong cấu hình
4f là nhỏ.
Spinel có cơng thức tổng qt AB2O4 là một loại vật liệu điện mơi,có độ
rộng vùng cấm lớn, khoảng cách giữa vùng dẫn và vùng hóa trị ứng với bức xạ
của photon tử ngoại. Do đó, các spinel AB2O4 có dạng tinh thể trong suốt và
khơng hấp thụ các bức xạ trong vùng ánh sáng nhìn thấy. Điều này có thể giải
thích như sau: khi tham gia liên kết, cả 3 nguyên tử A, B, O đều có cấu hình ion

lấp đầy (Ví dụ: ZnAl2O4, Zn2+: 1s22s22p63s23p63d10; Al3+: 1s22s22p6 và O2-:
1s22s22p6).
Spinel pha tạp đất hiếm trở thành vật liệu huỳnh quang, được nhiều nhà
khoa học trên thế giới quan tâm bởi chúng có nhiều đặc tính quan trọng như độ
trong suốt, độ bền hóa học, cơ học, khả năng chịu nhiệt, hiệu suất phát quang
cao, khong ưa nước, độ chua thấp, tính chất xúc tác mạnh… Với nhiều đặc tính
vậy nên chúng có nhiều ứng dụng quan trọng trong khoa học kỹ thuật để chế tạo
lade, cảm biến ứng suất cơ quang, phủ quang học, màn hình mỏng huỳnh quang,
chất xúc tác, vật liệu chịu nhiệt cao…
Spinel tồn tại sẵn trong tự nhiên và có thể tổng hợp trong các phịng thí
nghiệm. Khi chế tạo chúng ta có thể điều chỉnh quá trình tạo mẫu để phục vụ
cho mục đích nghiên cứu. Có rất nhiều vật liệu spinel pha tạp kim loại đất hiếm
được chế tạo bằng nhiều phương pháp khác nhau. Trong khóa luận này, chúng
tơi tiến hành tổng hợp các mẫu spinel ZnAl2O4 pha tạp ion kim loại đất hiếm
Ce3+ với các nồng độ tạp khác nhau bằng phương pháp sol-gel nhằm mục đích
ứng dụng trong chế tạo điot huỳnh quang ánh sáng trắng. Tính chất cấu trúc và
hình thái học của các mẫu tổng hợp được xác định qua các phép đo nhiễu xạ tia
Sinh viên: Phan Thị Phương
Khóa:
2014 - 2018

1

Khóa luận tốt nghiệp


Tổng hợp và tính chất quang của vật liệu ZnAl2O4 pha tạp Ce3+
X (XRD), FESEM và thiết bị đo huỳnh quang (PL) và kích thích huỳnh quang
(PLE). Các kết quả khảo sát sẽ được thảo luận xác định thảo luận trong khóa
luận này.

Khóa luận này gồm có 4 phần:
Chương 1: Tổng quan về cấu trúc và tính chất quang của spinel.
Chương 2: Thực nghiệm.
Chương 3: Kết quả và thảo luận.
Kết luận.

Sinh viên: Phan Thị Phương
Khóa:
2014 - 2018

2

Khóa luận tốt nghiệp


Tổng hợp và tính chất quang của vật liệu ZnAl2O4 pha tạp Ce3+

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1. Cấu trúc spinel [1]
Công thức tổng quát của spinel có dạng AB2O4 (trong đó A là cation hoá
trị 2, B là cation hoá trị 3). Spinel có cấu trúc tinh thể lập phương tâm mặt với
các cation A2+ và B3+ được sắp xếp vào các hốc tứ diện và bát diện tương ứng
(hình 1.1). Mỗi tế bào mạng gồm có 8 phân tử AB2O4, trong đó có 32 ion ơxi, 16
cation B và 8 cation A.

(b)

Al3+

(a)


Zn2+

(b)

O2-

Hình 1.1. (a) - Cấu hình bát diện, (b) - Cấu hình tứ diện
Ta có thể tính được số cation, số anion và số hốc tứ diện T, số hốc bát
diện O khi tưởng tuợng ghép 8 khối lập phương tâm mặt lại với nhau.
Số ion ôxi gồm:
8 đỉnh của lập phương lớn:

8 x 1/8

=1

6 mặt lập phương lớn:

6 x 1/2

=3

12 mặt nhỏ trong lập phương:

12 x 1

= 12

24 mặt nhỏ phía ngồi:


24 x 1/2

= 12

12 cạnh của lập phương lớn:

12 x 1/4

=3

tâm của lập phương lớn:

=1
Tổng số

= 32 ion ơxi

Số hốc T (phân mạng A): vì mỗi lập phương nhỏ có 8 hốc T nên tế bào
mạng spinel có 8 x 8 = 64 hốc T.
Sinh viên: Phan Thị Phương
Khóa:
2014 - 2018

3

Khóa luận tốt nghiệp


Tổng hợp và tính chất quang của vật liệu ZnAl2O4 pha tạp Ce3+

Số hốc O (phân mạng B) gồm:
8 tâm của 8 lập phương bé:

8x1

= 8

24 cạnh biên của lập phương bé:

24 x ¼

= 6

24 cạnh của 6 mặt biên:

24 x ½

= 12

6 cạnh nằm trong lập phương:

6x1

= 6

Tổng số

= 32 hốc O

Như vậy mỗi tế bào spinel có 64 + 32 = 96 hốc T và hốc O. Do tổng số

cation chỉ có 8 + 16 = 24 cation, nên chỉ có 1/4 hốc trống chứa cation, cịn 3/4
hốc trống để không.
 Nếu 8 cation A2+ nằm trong 8 hốc T, 16 cation B3+ nằm vào hốc O thì
mạng spinel được gọi là thuận hay hoàn hảo.
 Nếu 8 cation A2+ nằm trong 8 hốc O, 8 cation B3+ nằm vào hốc O và 8
cation B3+ nằm vào hốc T thì mạng spinel được gọi là đảo.
 Nếu 24 cation A2+, B3+ được phân bố một cách thống kê vào các hốc T
và O thì ta có mạng spinel trung gian.
Cấu trúc ô mạng spinel thuận được mô tả trên hình 1.2.

Hình 1.2. Cấu trúc ơ mạng spinel thuận
Sự phân bố các cation A2+, B3+ vào vị trí tứ diện, bát diện được quyết định
bởi các yếu tố sau:

Sinh viên: Phan Thị Phương
Khóa:
2014 - 2018

4

Khóa luận tốt nghiệp


Tổng hợp và tính chất quang của vật liệu ZnAl2O4 pha tạp Ce3+
- Bán kính ion: Hốc T có thể tích nhỏ hơn hốc O do đó chủ yếu các cation
có kích thước nhỏ hơn được phân bố vào hốc T. Thông thường rA lớn hơn rB
2

3


nghĩa là xu thế tạo thành spinel đảo là chủ yếu.
- Cấu hình electron: tuỳ thuộc vào cấu hình electron của cation mà chúng
thích hợp với một kiểu phối trí nhất định.
- Năng lượng tĩnh điện: năng lượng tĩnh điện của mạng spinel tạo nên bởi
các ion lân cận khi tạo thành cấu trúc spinel. Sự phân bố sao cho các cation A 2+
nằm vào hốc T, B3+ nằm vào hốc O là thuận lợi về mặt năng lượng.
Tuy nhiên, trong một số loại spinel lại có hiện tượng đảo cation, nghĩa là
một phần kim loại nhóm II (A) đổi chỗ cho kim loại nhóm III (B). Ví dụ, trong
số các spinel ZnAl2O4, MgAl2O4, … thì MgAl2O4 là loại có hiện tượng đảo
cation khá đặc trưng, trong khi hiện tượng đó lại xảy ra ít đối với ZnAl 2O4,
ZnGa2O4.
Spinel có cấu hình điện tử kín của các cation, do đó chúng có tính chất trơ
với ánh sáng nhìn thấy. Tuy nhiên khi các ion kim loại chuyển tiếp hoặc đất
hiếm có cấu trúc điện tử lấp đầy một phần được pha tạp vào cấu trúc nền spinel
thì lại tương tác mạnh với ánh sáng và trở thành vật liệu huỳnh quang.
1.2. Một số tính chất vật lý của spinel [1]
Spinel là vật liệu điện mơi có đọ rộng vùng cấm lớn tương ứng với bức
xạ tử ngoại, có một số đặc tính vật lý sau:
- Nhiệt độ nóng chảy cao: 2150oC.
- Độ cứng cao

: 8 Mohs.

- Có khả năng chống lại sự ăn mịn của tất cả các loại axit.
- Độ truyền qua là trong suốt.
- Huỳnh quang có tâm tạp mạnh nhất ở vùng đỏ.
1.3. Các ion kim loại đất hiếm [2]
1.3.1. Tương tác của bức xạ với các tâm kích hoạt quang học [2]
Một số ion tạp chất trong vật liệu nền trơ quang học có vai trị là các tâm
kích hoạt quang học. Sự tương tác của bức xạ với các tâm kích hoạt quang học

Sinh viên: Phan Thị Phương
Khóa:
2014 - 2018

5

Khóa luận tốt nghiệp


Tổng hợp và tính chất quang của vật liệu ZnAl2O4 pha tạp Ce3+
phải thơng qua trường điện (q trình lưỡng cực điện) hoặc trường từ (quá trình
lưỡng cực từ) của trường ngoài. Sự tương tác này làm cho các tâm chuyển từ
trạng thái ban đầu i sang trạng thái cuối f kèm theo quá trình hấp thụ hoặc bức
xạ photon. Trong trường hợp không phonon, khoảng cách năng lượng giữa hai
trạng thái i và f bằng với năng lượng của photon. Xác suất chuyển dời từ trạng
thái i đến trạng thái f kèm theo sự hấp thụ một photon có năng lượng  được
viết:
 2  2
Pif    Vif  E f  E i  
  

(1.1)

Trong đó, Vif  f V i là yếu tố của ma trận chuyển dời, V là tốn tử mơ
tả năng lượng tương tác của tâm với bức xạ.
 Nếu chuyển dời là một quá trình lưỡng cực điện thì V  pE , với


p   eri là mômen lưỡng cực điện và E là cường độ điện trường của trường
i


bức xạ.
 Nếu chuyển dời là một quá trình lưỡng cực từ thì số hạng tương tác sẽ
là V   B , với  

 2m l  2s  là toán tử lưỡng cực từ và
e

i

i

B là cường độ

i

từ trường của bức xạ.
Do yếu tố ma trận của  B nhỏ hơn nhiều so với yếu tố ma trận của pE
nên quá trình lưỡng cực điện mạnh hơn nhiều so với quá trình lưỡng cực từ.
Trong cơ lượng tử, người ta đã tính được năng lượng bức xạ ra sau mỗi
giây trong phần tử góc khối d đối với các bức xạ lưỡng cực điện là:

k4  nk  1 2 2
dI 
dif sin  d 
2 c3

(1.2)

Trong đó, k là tần số dao động, dif = - er là tốn tử mơmen lưỡng cực của

điện tử (- e), nk là số các photon có trước quá trình phát xạ,  là góc giữa
phương của mơmen lưỡng cực điện và vectơ sóng k .
Sinh viên: Phan Thị Phương
Khóa:
2014 - 2018

6

Khóa luận tốt nghiệp


Tổng hợp và tính chất quang của vật liệu ZnAl2O4 pha tạp Ce3+
Đối với các bức xạ lưỡng cực từ và tứ cực từ:
e2k4
dI 
2 c3

 e r  kr 
k

2

if

sin 2  d 

(1.3)

Trong đó, eke là vectơ đơn vị phân cực.
So sánh các cường độ (1.2) và (1.3) ta thấy e2r2  d2, (kr)2  (ka)2  (a/)2

(a là bán kính hiệu dụng). Như vậy, đối với ánh sáng nhìn thấy, cường độ của
bức xạ lưỡng cực từ và tứ cực từ nhỏ hơn cường độ của bức xạ lưỡng cực điện
108 lần. Chính vì vậy mà chỉ khi nào quá trình lưỡng cực điện bị cấm thì q
trình lưỡng cực từ mới được thể hiện rõ.
Khơng phải mọi dịch chuyển giữa i và f đều xẩy ra như một dịch chuyển
quang học, bởi vì các dịch chuyển này bị khống chế bởi các quy tắc chọn lọc.
Sau đây là hai quy tắc chọn lọc quan trọng:
 Quy tắc chọn lọc spin: Xác suất chuyển dời của mọi quá trình (điện và
từ) sẽ bằng 0 nếu spin tổng cộng của hai trạng thái khác nhau, S  0 .
 Quy tắc chọn lọc chẵn lẻ: Toán tử r cho chuyển dời lưỡng cực điện là
toán tử lẻ nên cấm các dịch chuyển lưỡng cực điện giữa các trạng thái có cùng
số chẵn lẻ. Ví dụ như các dịch chuyển lưỡng cực điện bên trong lớp d, bên trong
lớp f, và giữa các lớp d và s. Ngược lại với toán tử r, toán tử  cho chuyển dời
lưỡng cực từ chỉ diễn ra khi hàm sóng của trạng thái đầu và trạng thái cuối có
cùng số chẵn lẻ.
Tuy nhiên trong chất rắn, các quy tắc chọn lọc này ít khi được coi là các
quy tắc tuyệt đối. Các quy tắc này bị vi phạm do tương tác spin - quỹ đạo, điện
tử - mạng, các số hạng của trường tinh thể...
1.3.2. Tính chất quang của các ion kim loại đất hiếm [20]
Các nguyên tố đất hiếm thường được biết là 14 nguyên tố thuộc họ lantan
(lanthanide) với lớp 4f không đầy đủ điện tử. Nếu kể cả La, trong bảng hệ thống
tuần hoàn (BHTTH) các nguyên tố, chúng có ký hiệu và số thứ tự như trình bày
trong Bảng 1. Trong đó L: mơmen quĩ đạo được ký hiệu bằng S, P, D, F, G, I, K,
L, M … tương ứng với L = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, … và S: mômen spin. Cấu
Sinh viên: Phan Thị Phương
Khóa:
2014 - 2018

7


Khóa luận tốt nghiệp


Tổng hợp và tính chất quang của vật liệu ZnAl2O4 pha tạp Ce3+
hình đầy đủ của các nguyên tử đất hiếm có dạng 1s22s22p6…(4fn)5s25p65d16s2
với n ( 0  n  14) là số điện tử ở lớp 4f tuỳ thuộc vào từng loại ion đất hiếm.
Các nguyên tố này thường hình thành các ion hố trị 3 (RE3+) khi nó được pha
vào các mạng nền rắn do 3 điện tử lớp ngồi cùng 5d 16s2 (hố trị) tham gia vào
liên kết nguyên tử với các nguyên tử khác trong mạng. Cấu trúc điện tử của các
ion đất hiếm hoá trị 3 do đó có dạng 1s22s22p6…(4fn)5s25p6. Như vậy các ion đất
hiếm hố trị 3 (RE3+) có lớp 4f khơng đầy, được bao bọc bởi lớp 5s, 5p đầy. Sự
phủ hàm sóng của các lớp 4f với các lớp 5s, 5p không lớn nên phát quang không
tốt. Khi đặt các ion đất hiếm vào trong mạng nền nào đó thì sự phủ hàm sóng
trên là lớn dẫn đến các điện tử lớp 4f nhảy lên mức kích thích cao hơn dễ dàng
hơn và phát quang tốt hơn.
Bảng 1. Các ion nguyên tố đất hiếm.
STT trong

Trạng thái

Ion

Cấu hình điện tử

(L+S)

57

La3+


…4d104f05s25p6

0

58

Ce3+

…4d104f15s25p6

5/2

2

59

Pr3+

…4d104f35s25p6

4

3

60

Nd3+

…4d104f45s25p6


9/2

5

61

Pm3+

…4d104f55s25p6

4

62

Sm3+

…4d104f65s25p6

5/2

63

Eu3+

…4d104f75s25p6

0

64


Gd3+

…4d104f85s25p6

7/2

65

Tb3+

…4d104f95s25p6

6

66

Dy3+

…4d104f105s25p6

15/2

67

Ho3+

…4d104f115s25p6

8


68

Er3+

…4d104f125s25p6

15/2

69

Tm3+

…4d104f135s25p6

6

3

70

Yb3+

…4d104f145s25p6

7/2

2

bảng HTTH


Sinh viên: Phan Thị Phương
Khóa:
2014 - 2018

8

cơ bản
F5/2
H4

I9/2

5
6

H5/2
7

8

F0

S7/2

7
6

I4

F6


H15/2
5

4

I8

I15/2
H6

F7/2

Khóa luận tốt nghiệp


Tổng hợp và tính chất quang của vật liệu ZnAl2O4 pha tạp Ce3+
Trong tinh thể bán dẫn hay tinh thể phốt pho, các nguyên tố đất hiếm thay
thế các nguyên tố cơ bản và tính chất tuần hồn của mạng tinh thể bị vi phạm.
Các điện tử 4f của ion kim loại đất hiếm nằm sâu bên trong các lớp 5s 25p6 lấp
đầy và được che chắn bởi các mức lấp đầy này nên chúng tương tác yếu với
mạng tinh thể nhưng chúng lại tương tác khá mạnh với nhau. Vì thế nên mặc dù
các ion đất hiếm nằm tại các nút mạng song chúng vẫn có các mức năng lượng
xác định đặc trưng cho riêng mình. Các mức này ít chịu ảnh hưởng của trường
tinh thể. Điều này rất khác so với các ion kim loại chuyển tiếp, có các electron
lớp 3d nằm ở lớp ngoài cùng nên chịu ảnh hưởng nhiều hơn với môi trường hay
trường tinh thể.
Đặc điểm các mức năng lượng 4f của các ion đất hiếm hoá trị 3 đã được
khảo sát một cách cẩn thận bởi Dicke và các cộng sự . Giản đồ này được đưa ra
trong hình 1.3. Các mức năng lượng và trạng thái tương ứng được nhận biết bởi

các ký hiệu theo cách làm gần đúng Russelt – Saunder cho nguyên tử.
Các mức năng lượng này được xác định bằng thực nghiệm qua quang phổ
của từng ion trong tinh thể LaCl3. Giản đồ này hầu như không đổi khi các ion
đất hiếm nằm trong các mạng nền khác vì khi đó các mức năng lượng chỉ thay
đổi vào cỡ vài trăm cm-1.
Mỗi mức năng lượng của điện tử lớp 4f được xác định bởi lượng tử số J.
Dưới ảnh hưởng của trường tinh thể, các mức này bị tách thành một số phân
mức do hiệu ứng Stack. Số phân mức tách ra phụ thuộc vào J (số phân mức
được tách ra tối đa là (2J + 1) khi J nguyên và (J +1/2) khi J bán nguyên) và tính
chất đối xứng của trường tinh thể xung quanh các ion đất hiếm.
Khi các ion đất hiếm chuyển từ mức kích thích cao về mức kích thích thấp
hơn hoặc mức cơ bản sẽ phát huỳnh quang. Huỳnh quang của chúng nằm trong
vùng hồng ngoại và vùng ánh sáng nhìn thấy. Phổ huỳnh quang của phốt pho
tinh thể pha tạp nguyên tố đất hiếm gồm cả những dải rộng và vạch hẹp đặc
trưng cho từng nguyên tố.

Sinh viên: Phan Thị Phương
Khóa:
2014 - 2018

9

Khóa luận tốt nghiệp


Tổng hợp và tính chất quang của vật liệu ZnAl2O4 pha tạp Ce3+
Nguồn gốc của sự phát quang do chuyển dời điện tử giữa các mức 4f chủ
yếu do các tương tác lưỡng cực điện (lưỡng cực điện) hay lưỡng cực từ (lưỡng
cực từ). Quá trình lưỡng cực điện mạnh hơn nhiều quá trình lưỡng cực từ, chỉ
khi nào quá trình lưỡng cực điện bị cấm thì quá trình lưỡng cực từ mới thể hiện.

Chuyển dời lưỡng cực điện trong các ion đất hiếm tự do bị cấm chẵn lẻ. Hàm
sóng của trạng thái 4f trong các ion đất hiếm đều là chẵn nên chuyển mức trong
cấu hình 4f là lưỡng cực điện bị cấm, nhưng trở nên được phép từng phần khi
trộn các hàm sóng có tính chẵn lẻ đối lập (như 5d) với các hàm sóng của điện tử
4f. Quy tắc lọc lựa trong trường hợp này là J  6 (trừ 0  0,0 1,0  3,0  5 ).
Ví dụ điển hình của cơ chế này là sự phát quang từ các trạng thái 5 D j của Eu3+,
mức độ chuyển dời này phụ thuộc mạnh vào đối xứng vị trí của tinh thể gốc.
Trong khi đó các chuyển dời lưỡng cực từ f – f ít bị chịu ảnh hưởng của tính
chất đối xứng do các chuyển dời này là được phép chẵn lẻ. Quy tắc lọc lựa chọn
trong trường hợp này là J  0,1 (trừ 0  0).
Nói chung các nguyên tố đất hiếm có thể được phân thành 2 nhóm theo
khả năng phát quang như sau:
Eu3+, Sm3+, Dy3+, Tb3+, Tm3+ là các ion phát xạ mạnh trong vùng nhìn
thấy. Ví dụ, ion Eu3+ phát xạ rất mạnh trong vùng phổ có màu cam đậm (590 –
600 nm, tương ứng với chuyển dời 5 D0 7F1 ) hoặc đỏ (610 – 630 nm, do sự dịch
chuyển của điện tử

5

D0  7F2 ); Sm3+: 643 nm ( 4G5 2  6H 11 2 ); Dy3+: 573 nm

( 4 F9 2  6H13 2 ); Tb3+: 545 nm ( 5 D4  7 F4 ); Tm3+: 465 nm ( 4 D2  4F1 ).
Er3+, Pr3+, Nd3+, Tm3+, Yb3+ là các ion phát xạ trong vùng hồng ngoại gần
do tách mức năng lượng tương ứng giữa các trạng thái. Đối với ion Er3+, bên
cạnh một số dịch chuyển spin bị cấm (4fn-1 - 5d – 4fn), cịn có hai dịch chuyển
đặc trưng: vùng nhìn thấy ở khoảng 550 nm (4S3/2 - 4I15/2 ) và vùng hồng ngoại
gần (vùng cửa sổ thông tin quang) 1550 nm (4I13/2 - I15/2). Er3+ trong tinh thể
silica hiện nay được nghiên cứu nhiều do triển vọng ứng dụng trong thông tin
quang sợi, và là vật liệu cho chế tạo lade dây, cho khuếch đại quang.
Sinh viên: Phan Thị Phương

Khóa:
2014 - 2018

10

Khóa luận tốt nghiệp


Tổng hợp và tính chất quang của vật liệu ZnAl2O4 pha tạp Ce3+
1.3.2.1. Các dịch chuyển 4fn-15d1 và truyền điện tích (charge – transfer – stat
CTS) [7]
Trong vùng năng lượng của các mức 4f có hai loại chuyển dời hấp thụ
quang học:
- Chuyển dời truyền điện tích 4fn  4fn+1, trong chuyển dời này các điện
tử của anion lân cận được truyền đến quỹ đạo 4f của ion tạp.
- Chuyển dời 4fn  4fn-15d1. Chuyển dời này xảy ra trong ion tạp khi một
điện tử 4f được truyền tới quỹ đạo 5d.
Cả hai quá trình đều được phép và làm cho các quá trình hấp thụ quang
học trở nên mạnh, dải hấp thụ rộng xuất hiện trong phổ.
Năng lượng của trạng thái 4fn-15d1 và CTS phụ thuộc vào môi trường
xung quanh hơn là vào các mức năng lượng của trạng thái 4f. Các mức năng
lượng từ trạng thái cơ bản sang các trạng thái này được chỉ ra trong hình 1.4.
Hình 1.4 cho thấy các chuyển dời 4f  5d trong Ce3+, Pr3+, Tb3+ và
chuyển dời hấp thụ CTS trong Eu3+ và Yb3+ có năng lượng nhỏ hơn 40x103 cm1

. Các mức năng lượng này rất gần với mức kích thích thấp nhất của trạng thái

4f, có giá trị khoảng 30x103 cm-1. Vì thế tương tác giữa các mức này với các
mức 4f có thể xảy ra và cho phát xạ ứng với chuyển dời f – f. Trong trường hợp
các mức năng lượng của các trạng thái CTS hoặc 4fn-15d thấp hơn năng lượng

của các mức 4f, chuyển dời quang học trực tiếp từ các mức kích thích này xuống
trạng thái cơ bản được quan sát, ví dụ như chuyển dời 5d  4f trong Eu3+. Phổ
huỳnh quang trong trường hợp này thay đổi phụ thuộc vào sự tách mức năng
lượng trong ion tạp bởi trường tinh thể khi các nguyên tố đất hiếm nằm trong
các chất nền khác nhau.
Thí dụ về chuyển dời hấp thụ CTS trong Y2O2S: Eu3+ được đưa ra trong
hình 1.5. Các q trình kích thích, hồi phục, phát xạ được giải thích như sau:
Sự kích thích của Eu3+ xảy ra xuất phát từ đáy của đường 7 F0 đi lên dọc
theo đường thẳng đứng, cho đến khi gặp đường biểu diễn trạng thái truyền điện
tích (CTS). Sự hồi phục xảy ra dọc theo đường CTS, ở gần đáy của đường CTS,
Sinh viên: Phan Thị Phương
Khóa:
2014 - 2018

11

Khóa luận tốt nghiệp


Tổng hợp và tính chất quang của vật liệu ZnAl2O4 pha tạp Ce3+
sự kích thích được truyền cho các trạng thái 5 D j . Sự hồi phục tiếp theo từ đáy
của trạng thái 5 D j xuống các trạng thái 7 F j nhờ phát quang. Mơ hình này có thể
giải thích một số kết quả thực nghiệm sau:
1. Khơng tìm được sự phát quang từ 5 D3 trong Y2O2S:Eu3+
2. Hiệu suất phát quang là cao hơn đối với các chất phát quang (phosphor)
có năng lượng CTS cao hơn.
3. Nhiệt độ để dập tắt sự phát quang từ 5 D j là lớn hơn khi J(0, 1, 2, 3)

80


90

giảm.

70
60
50
40

4f – 5d

20

30

Năng lượng (103 cm-1)

CTS

f=1

2

Ce

3

4

Nd

Pr

5

6

Sm
Pm

7

8

Gd
Eu

9

10 11

Dy
Tb

12

Er
Ho

13
Yb


Tm

``

Hình 1.4. Năng lượng của các chuyển mức 4f  5d và CTS của các ion đất
hiếm

Sinh viên: Phan Thị Phương
Khóa:
2014 - 2018

12

Khóa luận tốt nghiệp


Năng lượng (102 cm-1)

Tổng hợp và tính chất quang của vật liệu ZnAl2O4 pha tạp Ce3+

r
Hình 1.5. Mơ hình toạ độ cấu hình đối với Eu3+ trong Y2O2S
1.3.2.2. Sự truyền năng lượng [3]
Trạng thái kích thích của một ion có thể truyền cho một ion khác cùng
loại đang ở trong trạng thái cơ bản, đây là kết quả của sự truyền năng lượng
cộng hưởng khi chúng định vị chặt chẽ với nhau. Xác suất truyền năng lượng và
0

phát quang là đáng kể khi khoảng cách giữa các ion ở lân cận một vài A . Quá

trình truyền năng lượng làm tăng khả năng bẫy năng lượng kích thích quang học
ở các vị trí sai hỏng hoặc tạp chất (impurity) và làm tăng sự hồi phục không phát
xạ. Điều này gây ra sự dập tắt nồng độ, nghĩa là khi tăng nồng độ các ion kích
hoạt thì cũng làm tăng q trình hồi phục khơng phát xạ. Mặt khác nếu giảm
nồng độ ion kích hoạt thì cũng làm giảm năng lượng dự trữ do các ion này tạo
ra. Như vậy, với nồng độ ion kích hoạt quá thấp hay quá cao thì đều cho hiệu
suất phát huỳnh quang thấp. Do đó hiệu suất phát huỳnh quang cao chỉ ứng với
một khoảng nồng độ thích hợp. Với ion đất hiếm, theo tác giả Dicke và các cộng
sự khoảng nồng độ đó là 1%  5mol % .
Sinh viên: Phan Thị Phương
Khóa:
2014 - 2018

13

Khóa luận tốt nghiệp


Tổng hợp và tính chất quang của vật liệu ZnAl2O4 pha tạp Ce3+
Khơng phải tồn bộ năng lượng kích thích luôn được truyền đi. Nếu chỉ một
phần năng lượng của nó được truyền thì được gọi là q trình hồi phục ngang. Ở
nồng độ cao, các mức phát xạ cao như 5 D1 của Eu3+ và 5 D3 của Tb3+ truyền năng
lượng cho các ion lân cận cùng loại nhờ cơ chế hồi phục ngang như sau:
5

D1 ( Eu 3 ) 7F0 ( Eu 3 )5D0 ( Eu 3 ) 7F6 ( Eu 3 )

5

D3 (Tb 3 ) 7F6 (Tb 3 )5D4 (Tb 3 ) 7F0 (Tb 3 )


Như vậy, phát xạ từ mức năng lượng cao hơn bị dập tắt để tạo thuận lợi
cho phát xạ từ mức thấp hơn. Ví dụ: Với 3% Eu 3+ trong Y2O3, phổ phát xạ
chiếm ưu thế bởi phát xạ từ 5 D0 do sự phát xạ từ các mức cao hơn bị dập tắt bởi
hồi phục ngang.
Sự truyền năng lượng giữa hai ion khác loại có thể xảy ra nếu sự khác
nhau về năng lượng giữa các trạng thái cơ bản và kích thích của hai ion bằng
nhau (điều kiện cộng hưởng) và tồn tại tương tác phù hợp giữa cả hai hệ. Tương
tác này có thể là tương tác trao đổi (nếu có sự che phủ hàm sóng) hoặc tương tác
đa cực điện hoặc từ. Sự truyền năng lượng giữa các mức 4f đã được chỉ ra nguồn
gốc từ tương tác lưỡng cực điện từ - tứ cực điện (the – electric – lưỡng cực –
electric quadrupole interaction). Sự truyền năng lượng có thể làm tăng cường
hoặc dập tắt sự phát xạ. Ảnh hưởng của các tạp chất lên cường độ phát quang
của các ion đất hiếm trong Y2O3 được chỉ bởi Dicke và các cộng sự.
Trong nhiều trường hợp, mạng chủ truyền năng lượng kích thích cho các
ion kích hoạt. Khi đó có thể thay vì việc kích thích vào các ion kích hoạt ở nồng
độ thấp hay các ion tăng nhậy (sensitizer) ta có thể kích thích ngay vào mạng
chủ cũng gây ra phát xạ từ các ion kích hoạt. Sự thay đổi hố trị của các ion kích
hoạt được xác định bởi sự giam giữ điện tử hay lỗ trống của chính các ion này.
Trong mạng chủ Y2O3S, ở trạng thái bắt đầu kích thích mạng chủ, các ion Tb 3+
và Pr3+ sẽ giam giữ lỗ trống còn Eu3+ giam giữ điện tử. Trong trạng thái tiếp
theo, các ion này sẽ giam giữ một điện tích trái dấu với lúc trước và tạo ra các
mức kích thích 4f. Sự truyền năng lượng từ các mức kích thích của mạng chủ
cho các ion đất hiếm đã được tìm thấy ở các hợp chất: CaWO4:Sm3+, YVO4:Eu3+
Sinh viên: Phan Thị Phương
Khóa:
2014 - 2018

14


Khóa luận tốt nghiệp


Tổng hợp và tính chất quang của vật liệu ZnAl2O4 pha tạp Ce3+
vàY2WO6:Eu3+. Khi kích thích bằng bức xạ tử ngoại, nghĩa là kích thích vào
mạng chủ nhưng phát xạ lại là của Eu3+. Điều này chỉ ra rằng mạng chủ có thể
truyền năng lượng kích thích của mình tới các ion Eu3+.
1.3.3. Cường độ của các chuyển dời f - f trong các ion kim loại đất hiếm
1.3.3.1. Cường độ của chuyển dời lưỡng cực điện [4]
Cơng thức tính lực dao động tử P của một thành phần chuyển dời lưỡng
cực điện từ trạng thái cơ bản | A  lên trạng thái kích thích | B  của một chuyển
dời nào đấy, như đã biết, nó cho bởi phương trình:
 82 mc 
2
P  
  A D1q B 
 h 

Trong đó, m là khối lượng điện tử, h là hằng số Planck, c là vận tốc ánh
sáng,  là năng lượng của chuyển dời tính bằng cm-1 và  là hiệu chính trường
Lorentz cho chiết xuất của mơi trường. D1q chính là thành phần của mơmen
lưỡng cực điện. Như ta đã biết, các yếu tố ma trận của toán tử lưỡng cực điện sẽ
triệt tiêu giữa những trạng thái có cùng đối xứng chẵn lẻ tức là giữa những trạng
thái xuất phát từ cùng một cấu hình điện tử.
Cường độ chuyển dời lưỡng cực điện chịu ảnh hưởng nhiều của trường
tinh thể.
Quy tắc lựa chọn của chuyển dời lưỡng cực điện:
Từ lý thuyết Judd-Ofelt, ta có thể rút ra các điều kiện tồn tại của PED , tức
là các quy tắc lọc lựa. Cần nhấn mạnh là nhiều quy tắc lọc lựa được suy ra trực
tiếp từ các tính chất của các symbol và 6j và các hàm delta kronecker:

l  1

S  0

L  6

J  6,

J  2, 4 , 6 nếu J = 0 hoặc J /  0

M  M /  (p  q)

1.3.3.2. Cường độ chuyển dời lưỡng cực từ [5]
Cũng như bức xạ lưỡng cực điện nói trên, các chuyển dời f-f có thể hấp thụ
các bức xạ lưỡng cực từ và các bức xạ đa cực điện khác (tứ cực, 12 cực, 64 cực).
Sinh viên: Phan Thị Phương
Khóa:
2014 - 2018

15

Khóa luận tốt nghiệp


Tổng hợp và tính chất quang của vật liệu ZnAl2O4 pha tạp Ce3+
Cũng với kỹ thuật tính tốn như trên, ta thu được biểu thức cho lực dao
động tử của lưỡng cực từ sau:
 2 2 
N
N / / 2

1
PM.D   
  f J || L  2S || f  J  (2J  1)
 3hmc 

Tương tự như ở lưỡng cực điện, lực vạch của chuyển dời lưỡng cực từ
được định nghĩa:
SMD  B2 | f NJ || L  2S || f NJ / |2

Xác xuất bức xạ ngẫu nhiêu của mô men từ:
A MD

2
642 v3
2
N
N /
'
f
J
L
2S
f
J







B
3hc3 (2J  1)

A MD

623

 'SMD
3hc3 (2J  1)

χ’=n3

Quy tắc lọc lựa của chuyển dời lưỡng cực từ:
S  0 L  0 J  0  1 nhưng 0  0 bị cấm
M  p  M /  0 trong đó p  0,  1.

p ứng với 3 trạng thái phân cực ( ,  và 0) của lưỡng cực từ.
Cần lưu ý từ biểu thức trên ta thấy cường độ của chuyển dời lưỡng cực từ
độc lập tương đối với nền xung quanh các ion KLĐH. Như vậy tính chất của
ligand hay đối xứng của cấu hình xung quanh các ion KLĐH khơng ảnh hưởng
lớn tới cường độ lưỡng cực từ.
Nhưng trong các qui tắc lọc lựa nói trên của chuyển dời lưỡng cực từ thì
qui tắc cho ΔS và ΔL khơng hồn tồn chặt chẽ, bởi vì điều đó chỉ đúng cho sơ
đồ Russell- Saunder, ở đó S và L là những số lượng tử tốt. Nhưng trong thực tế
các ion KLĐH thích hợp với intermediated coupling, ở đây chỉ có số lượng tử J
cịn là số lượng tử tốt. Vì vậy, qui tắc lọc lựa ΔL =0, ±1 là rất quan trọng. Ứng
với 3 trường hợp đó, ta thu được các giá trị của các yếu tố ma trận lưỡng cực từ
như sau:

Sinh viên: Phan Thị Phương

Khóa:
2014 - 2018

16

Khóa luận tốt nghiệp


Tổng hợp và tính chất quang của vật liệu ZnAl2O4 pha tạp Ce3+
1) J`= J
<fNαSLJ||( L + 2S ) ||fNα SLJ> = g[J(J+1)(2J+1)]1/2
trong đó g = 1+[J(J+1) - L(L+1) + S(S+1)] / 2J(J+1)
g là thừa số Lande mô tả momen từ hiệu dụng của một nguyên tử hay một điện
tử trong đó momen góc quĩ đạo và momen góc spin được liên kết để tạo ra
momen góc tổng cộng J.
2) J`= J-1
1
<fNαSLJ||( L + 2S )||fNαSL(J-1)> = [ 4 J (S+L+J+1)(S+L+J-1)(J+S-L)(J+L-S)]1/2

3) J`= J+1
<fNαSLJ||( L + 2S )||fNαSL(J+1)>

1
[ 4( J  1) (S+L+J+2)(S+J+1-L)(S+L-

==

J)(L+J+1-S)]1/2
Cần nhấn mạnh rằng chỉ có một số ít chuyển dời lưỡng cực từ tồn tại
trong các ion R.E, nhưng những chuyển dời lưỡng cực từ rất quan trọng vì

cường độ của chúng hầu như khơng phụ thuộc vào trường ligand và do đó có thể
dùng chúng như những tiêu chuẩn nội. Tuy nhiên trong thực tế các chuyển dời
lưỡng cực từ vẫn chịu ảnh hưởng từ tác động của trường tinh thể, đặc biệt là
chịu ảnh hưởng của các ion kim loại đất hiếm khi pha tạp vào trong spinel. Bởi
vậy, khi spinel chưa được pha tạp thì cường độ chuyển dời lưỡng cực từ rất nhỏ.
Khi nồng độ tạp được tăng dần đến môt nồng độ nhất định nào đó thì cường độ
chuyển dời lưỡng cự từ tăng lên. Điều này là do ảnh hưởng của sự tương tác
giữa các ion của kim loại đất hiếm đến cường độ chuyển dời. Chình vì vậy mà
đã ảnh hưởng đến tỷ số giữa cường độ chuyển dời lưỡng cực điện và cường độ
chuyển dời lưỡng cực từ. Khi chưa pha tạp kim loại đất hiếm, tỷ số này cao do
cường độ chuyển dời lưỡng cực từ yêu. Khi mẫu được pha tạp kim loại đất hiếm
với nồng độ nhất định thì tỷ số này giảm đi do ảnh hưởng của những tương tác
giữa các ion kim loại đất hiếm với ion của nền, đồng thời cũng do ảnh hưởng

Sinh viên: Phan Thị Phương
Khóa:
2014 - 2018

17

Khóa luận tốt nghiệp