ẢNH HƯỞNG CỦA NÔNG ĐỘ PHA TẠP ION Cr3+ ĐẾN TÍNH CHẤT QUANG CỦA VẬT LIỆU ZnAl2O4:Mn2+ CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP SOL-GEL

Tóm tắt

Bột huỳnh quang ZnAl₂O₄ đồng pha tạp ion Mn²⁺ và ion Cr³⁺ phát xạ màu xanh và đỏ được chế tạo thành công bằng phương pháp sol-gel kết hợp với ủ nhiệt trong không khí ở các nhiệt độ khác nhau. Kết quả nhiễu xạ tia X cho thấy  vật liệu ZnAl₂O₄ có chất lượng tinh thể tốt nhất khi nung ở 1400 ^oC. Kết quả chụp ảnh FE-SEM cho thấy vật liệu có kích thước hạt tăng dần khi nhiệt độ nung thiêu kết tăng, ở nhiệt độ 1400 ^oC kích thước hạt phân bố từ vài chục nanomet đến trăm nanomet. Kết quả khảo sát phổ huỳnh quang cho thấy vật liệu phát xạ mạnh trong vùng đỏ - đỏ xa và một giải phát xạ yếu trong vùng ánh sáng xanh. Giải phát xạ yếu với đỉnh huỳnh quang ở bước sóng 511 nm được quy cho quá trình dịch chuyển của ion Mn²⁺ từ trạng thái ⁴T₁ → ⁶A₁ trong mạng ZnAl₂O₄. Giải phát xạ mạnh trong vùng ánh sáng đỏ và đỏ xa ở đỉnh phát xạ 686 nm do sự chuyển mức năng lượng của ion Ce³⁺ từ trạng thái ²T_2g ®⁴A_2g trong mạng tinh thể ZnAl₂O₄.  Phổ kích thích huỳnh quang với đỉnh phát xạ 686 nm cho thấy vật liệu hấp thụ mạnh nhất ở bước sóng kích thích 395 nm và 535 nm tương ứng với sự chuyển mức năng lượng của ion Cr³⁺ từ trạng thái cơ bản ⁴A_2g  lên các trạng thái kích thích ⁴T_1g và ⁴T_2g. Vật liệu cho phát xạ tốt nhất là mẫu ZnAl₂O₄ pha tạp 0,5% ion Mn²⁺ và 0,5% ion Cr³⁺ nung thiêu kết 2 giờ, ở 1400 ^oC trong không khí.