- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐÀO TẠO QUỐC TẾ VỀ KHOA HỌC VẬT LIỆU Vũ Thị Trà NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT HUỲNH QUANG CỦA VẬT LIỆU NANÔ SnO2:Eu3+ LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC VẬT LIỆU KHÓA ITIMS - 2007 Người hướng dẫn khoa học: TS. - Vật liệu SnO . - Tính chất Một vài ứng dụng của vật liệu SnO Tính chât của nanô dây SnO2 và khả năng ứng dụng Nanô hạt, màng và linh kiện điện huỳnh quang I.2. - Ion đất hiếm Cấu trúc điện tử của các ion đất hiếm Sự tách mức năng lượng của các ion tạp Sự phát xạ của các ion đất hiếm Các dịch chuyển phát xạ và không phát xạ của các ion đất hiếm Sự dập tắt huỳnh quang Ion Europium I.3 Sự truyền năng lượng từ mạng nền SnO2 sang Eu Chương II. - THỰC NGHIỆM II.1 Phương pháp chế tạo vật liệu . - Chế tạo vật liệu phát huỳnh quang SnO2 pha tạp Eu . - Chế tạo vật liệu nền SnO . - Chế tạo vật liệu SnO2:Eu II.2. - Các phương pháp phân tích cấu trúc của vật liệu . - Phổ huỳnh quang PL . - Phổ kích thích huỳnh quang PLE Chương III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN III.1 Khảo sát cấu trúc và kích thước tinh thể. - Huỳnh quang của vật liệu SnO2, SnO2:Eu3. - Huỳnh quang của nanô tinh thể SnO . - Phổ kích thích huỳnh quang của SnO2:Eu . - Phổ huỳnh quang của SnO2:Eu . - Ảnh hưởng của nồng độ pha tạp và bước sóng kích lên tính chất huỳnh quang của vật liệu . - Huỳnh quang phụ thuộc vào nhiệt độ thủy phân . - Huỳnh quang phụ thuộc vào thời gian thủy phân . - Huỳnh quang phụ thuộc vào nhiệt độ nung mẫu Kết luận Tài liệu tham khảo VIỆN ĐÀO TẠO QUỐC TẾ VỀ KHOA HỌC VẬT LIỆU KHÓA ITIMS - 2007 Tên luận văn: Nghiên cứu chế tạo và tính chất huỳnh quang của vật liệu nanô SnO2:Eu3+ Tác giả : VŨ THỊ TRÀ Người hướng dẫn: TS. - Phổ kích thích huỳnh quang và phổ huỳnh quang trong vùng nhìn thấy được đo để xác định tính chất huỳnh quang của mẫu. - Phổ huỳnh quang của nano SnO2 không pha tạp cho thấy một vùng phổ rộng từ 430 tới 850 nm và có đỉnh ở 620 nm, nguyên nhân là do các sai hỏng và các nút khuyết ôxy trong mẫu gây ra. - của SnO2:Eu3+. - Cường độ huỳnh quang mạnh nhất trên mẫu pha tạp 5% Eu3+ khi kích thích gián tiếp (ở bước sóng 325 nm hoặc 345 nm) trên các mẫu được thủy nhiệt ở 180 oC trong 22 giờ. - Khi kích thích trực tiếp ở bước sóng 390 nm, cường độ huỳnh quang mạnh nhất trên mẫu pha tạp 1% Eu3+. - Mô hình cấu trúc ô đơn vị của vật liệu SnO2. - Phổ huỳnh quang của dấy nanô SnO2 tại nhiệt độ phòng. - Cấu trúc linh kiện điện huỳnh quang một chiều dạng bột. - Cấu trúc linh kiện điện huỳnh quang xoay chiều chiều dạng bột. - Cấu trúc linh kiện điện huỳnh quang một chiều dạng màng. - Hình 1.11. - Hình 1.12. - Hình 1.13. - Hình 1.14. - Sự phát huỳnh quang khi nồng độ pha tạp thấp và sự dập tắt huỳnh quang do pha tạp với nồng độ cao. - Hình 1.15. - Hình 1.16. - Hình 1.17. - Hình 1.18. - Hình 2.10. - Sơ đồ khối hệ đo huỳnh quang. - Hình 2.11. - Hình 3.2: Phổ nhiễu xạ tia X. - SnO2:Eu3+ 5%. - Hình 3.3: Ảnh TEM của mẫu SnO2:Eu3+ 5%, 150 oC, 22giờ. - Hình 3.4: Ảnh TEM của SnO2:Eu3+ 5%, 150 oC, 22giờ, nung 400 oC, 2giờ. - Hình 3.5: Ảnh TEM của mẫu SnO2:Eu3+ 5%, 150 oC, 22giờ, nung 800 oC, 2giờ Hình 3.6. - Huỳnh quang của SnO2. - Phổ kích thích huỳnh quang của mẫu SnO2:Eu3+ 5%, 150 oC, 22giờ lấy tại 590 nm. - Phổ kích thích huỳnh quang của mẫu SnO2:Eu3+ 5%, 150 oC, 22giờ lấy tại 615 nm. - Phổ huỳnh quang của SnO2(PEG) và SnO2:Eu3+ 5%, 200 oC, 22giờ. - Hình 3.10. - Phổ huỳnh quang của SnO2:Eu3+ 5%, 150 oC. - λkt = 395 nm Hình 3.11. - Phổ huỳnh quang của SnO2:Eu3+ 5%, 180 oC, 22giờ.λkt=464 nm. - Hình 3.12. - Phổ huỳnh quang của SnO2:Eu3+ 5%, 220 oC, 22giờ kích thích tại 345 nm. - Hình 3.13. - Phổ huỳnh quang của SnO2:Eu3+ 5%, 150 oC, 22giờ. - Hình 3.14. - Phổ huỳnh quang của SnO2:Eu3+ 200 oC, 22giờ, nồng độ pha tạp thay đổi từ 1 ÷ 10. - λkt = 395 nm Hình 3.15. - Phổ huỳnh quang của SnO2:Eu3+ 200 oC, 22giờ, nồng độ pha tạp Eu3+ thay đổi từ 1÷10. - Hình 3.16. - Phổ huỳnh quang SnO2:Eu3+, 200 oC, 22giờ, nồng độ pha tạp thay đổi từ 1÷10. - λkt = 325 nm Hình 3.17. - Huỳnh quang của SnO2:Eu3+ phụ thuộc vào nồng độ pha tạp Eu3+. - Hình 3.18. - Huỳnh quang của SnO2:Eu3+ phụ thuộc vào nồng độ pha tạp. - Hình 3.19. - Phổ huỳnh quang của SnO2:Eu3+ 5%, 22giờ, nhiệt độ thủy phân thay đổi từ 100 ÷ 220 oC. - Hình 3.20. - Phổ huỳnh quang của SnO2:Eu3+, 5%, 22giờ, nhiệt độ thủy phân thay đổi từ 100÷220 oC. - λkt = 345 nm Hình 3.21. - λkt = 325 nm Hình 3.22. - Phổ huỳnh quang của SnO2:Eu3+ 5%, 150 oC, thời gian thủy phân thay đổi từ 12÷100 giờ. - λkt =325 nm Hình 3.23. - Phổ huỳnh quang kích thích ở 325 nm a. - SnO2:Eu3+ 5%, 150 oC, 22giờ b. - 24 Phổ huỳnh quang λkt = 345 nm a. - Nung ở 800 oC, 2giờ Hình 3.25. - Cường độ huỳnh quang phụ thuộc vào nhiệt độ nung. - Huỳnh quang phụ thuộc nhiệt độ của SnO2:Eu oC, 100÷220 h. - TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐÀO TẠO QUỐC TẾ VỀ KHOA HỌC VẬT LIỆU Vũ Thị Trà NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT HUỲNH QUANG CỦA VẬT LIỆU NANÔ SnO2:Eu3+ LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC VẬT LIỆU KHÓA ITIMS - 2007 HÀ NỘI Mở đầu Vật liệu bán dẫn vùng cấm thẳng và rộng là vật liệu hiện đang được quan tâm nghiên cứu cho công nghiệp chế tạo các linh kiện quang học như các linh kiện làm việc trong vùng tử ngoại, các diode phát quang và laser diode. - Bên cạnh đó, việc nghiên cứu tính chất huỳnh quang của loại vật liệu này cũng đã bắt đầu được quan tâm nghiên cứu, một số báo cáo cho rằng những vùng phát xạ huỳnh quang của SnO2 là từ 2,4 - 2,5 eV và 2,9 - 3,1 eV, bản chất của các vùng phát xạ huỳnh quang này cho đến nay vẫn là những vấn đề cần được tiếp tục nghiên cứu làm sáng tỏ. - Trong trường hợp thông thường, các nút khuyết ôxy hoạt động như các tâm phát xạ và có vai trò cực kỳ quan trọng đối với tính chất huỳnh quang của vật liệu bán dẫn ôxít kim loại. - xa hơn nữa vật liệu pha tạp các nguyên tố đất hiếm (vật liệu phospho) thì được ứng dụng rộng rãi trong việc chế tạo các màn hình hiển thị và các đèn huỳnh quang. - Eu3+ khi pha tạp vào trong vật vật liệu có một số đỉnh phát xạ trong vùng ánh sáng nhìn thấy do vậy rất thích hợp ứng dụng chế tạo các linh kiện điện huỳnh quang trong vùng nhìn thấy. - Do vậy mục tiêu của chúng tôi trong luận văn này là chế tạo thành công vật liệu nanô SnO2:Eu3+ và nghiên cứu tính chất huỳnh quang của chúng nhằm ứng dụng trong các linh kiện điện huỳnh quang. - quy trình chế tạo vật liệu. - Kết quả và thảo luận: Trình bày một số kết quả về nhiễu xạ tia X, hiển vi điện tử truyền qua TEM và các kết quả về phép đo huỳnh quang. - Vật liệu SnO2 1.1 Đặc trưng cấu trúc và tính chất 1.1.1. - Hình 1.1 chỉ ra mô hình cấu trúc ô đơn vị của vật liệu này. - Mô hình cấu trúc ô đơn vị của vật liệu SnO2 a. - Cấu trúc đầy đủ như vậy gọi là cấu trúc stoichiometric (Hình 1.1b, mặt trên). - Khi ủ lại mẫu có mặt stoichiometric trong chân không tới 650 K, các nguyên tử ôxy cầu nối mất đi, ta thu được mẫu có mặt (110) “reduced” (Hình 1.1b, mặt dưới). - Hình 1.2 đưa ra phổ nhiễu xạ tia X điển hình của vật liệu này. - Phổ huỳnh quang (PL) là một kỹ thuật thích hợp để xác định chất lượng tinh thể và sự có mặt của tạp chất cũng Hình 1.3. - Phổ huỳnh quang của dây nanô SnO2 tại nhiệt độ phòng [5. - Hình 1.4 cho thấy phổ PL của dây nanô SnO2 được kích thích bằng nguồn laser He-Cd ở bước sóng 325 nm. - Khi nhiệt độ tăng lên trên 100 K thì các điện tử ở trạng thái này bị ion hóa chuyển lên vùng dẫn và có thể tái hợp thông qua chuyển mức không bức xạ, vì vậy cường độ huỳnh quang sẽ giảm nhanh khi nhiệt độ tăng
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt