3+  and tb 3+  in baal 2 o 4

Liễn, Phan

NGHIÊN CỨU SỰ TRUYỀN NĂNG LƯỢNG GIỮA CE³⁺ VÀ TB³⁺ TRONG VẬT LIỆU NỀN BAAL₂O₄

A STUDY ON THE ENERGY TRANSFER BETWEEN CE³⁺ AND TB³⁺ IN BAAL₂O₄

Tác giả: Phan Liễn*, Lê Vũ Trường Sơn, Trịnh Ngọc Đạt, Phạm Văn Tuấn, Đặng Ngọc Toàn, Đinh Thanh Khẩn, Lê Văn Thanh Sơn

Đăng tại: Vol. 18, No. 11.1, 2020; Trang: 52-55

Tóm tắt bằng tiếng Việt:

Vật liệu BaAl2O4: x%Tb3+; y%Ce3+ (x = 0 và 1; y = 0 ÷ 2) được tổng hợp bằng phương pháp phản ứng pha rắn. Cấu trúc tinh thể và các đặc trưng quang học của các vật liệu được nghiên cứu bằng các phép đo nhiễu xạ tia X, kính hiển vi điện tử quét, phổ tán xạ năng lượng tia X và quang phát quang. Từ phổ kích thích chúng ta thấy rằng bước sóng 315 nm là tối ưu để làm bước sóng kích thích. Phổ phát quang của các vật liệu trong khoảng bước sóng từ ~350 nm đến ~430 nm của Ce3+ và các đỉnh tại các bước sóng 489 nm, 543 nm và 586 nm lần lượt ứng với các chuyển dời điện tử 5D4 → 7FJ của Tb3+. Khi tăng nồng độ pha tạp của ion Ce3+ trong khi giữ nguyên nồng độ Tb3+ thì cường độ phát quang của Tb3+ tăng trong khi cường độ phát quang của Ce3+ giảm. Điều này chứng tỏ có sự truyền năng lượng từ Ce3+ sang Tb3+. Hiệu suất truyền năng lượng đạt tới 69,39% ứng với nồng độ Ce3+ là 0,5% mol.

Từ khóa: Phát quang; truyền năng lượng; ion Tb3+ và Ce3+; nền Aluminate.

Abstract:

- BaAl2O4: x%Tb4O7; y%CeO2 (x = 0 and 1; y = 0 ÷ 2) materials are synthesized by the solid phase reaction method. The structural and optical properties of the phosphors are investigated by using X-ray powder diffraction, scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy and photoluminescence measurements. The photoluminescence excitation spectra show that the wavelength of 315 nm is optimal to excite the luminescence of Tb3+ and Ce3+ in the BaAl2O4 material. The photoluminescence spectra of the materials consist of band located from ~350 nm to ~430 nm of Ce3+ and a series of peaks at 489 nm, 543 nm, and 586 nm, corresponding to Tb3+ electronic transitions of 5D4 → 7FJ (j = 6,5,4), respectively. The emission intensity of Tb3+ is significantly enhanced and ones of Ce3+ is reduced when we increase the CeO2 doping concentration and keep the same of Tb4O7 doping concentration. These results clearly indicate the energy transfer from Ce3+ to Tb3+. The energy transfer efficiency reaches up to 71,57% for sample S3.

Key words: Photoluminescence; Energy transfer; Tb3+ and Ce3+ ions; Aluminate

Tài liệu tham khảo:

[1] L. Han, L. Zhao, J. Zhang, Y. Wang, L. Guo, Structure and luminescence properties of the novel multifunctional K2Y(WO4)(PO4):Ln3+ (Ln = Tb, Eu, Yb, Er, Tm and Ho) phosphors, RSC Adv, vol.3, (2013), pp.21824-21831.
[2] B. Ratman, M. Jayasimhadri, G. Kumar, K. Jang, S. Kim, Y. Lee, J. Lim, D. Shin, T. Song, Synthesis and luminescent features of NaCaPO4: Tb3+ green phosphor for near UV-based LEDs, J. Alloy. Compd, vol.564, (2013), pp.100-104.
[3] X. Huang, D. Yu, Q. Zhang, Enhanced near-infrared quantum cutting in phosphors by codoping, J. Appl. Phys, vol106, (2009), pp.113521-113526.
[4] J. Zhou, Y. Teng, S. Ye, X. Liu, J. Qiu, Broadband down-conversion spectral modification based on energy transfer, Opt. Mater, vol.33, (2010), pp.153-158.
[5] M. Fasoli, A. Vedda, A. Lauria, F. Moretti, E. Rizzelli, N. Chiodini, F. Meinardi, M. Nikl, Effect of reducing sintering atmosphere on Ce-doped sol-gel silica glasses, J. Non-Cryst. Solids, vol.355, (2009), p1140.
[6] J. M. Ogiegło, A. Zych, K. V. Ivanovskikh, T. Jüstel, C. R. Ronda, and A. Meijerink, Luminescence and energy transfer in Lu3Al5O12 scintillators co-doped with Ce3+ and Tb3+, J. Phys. Chem, vol.116(33), (2012), pp.8464–8474.
[7] X. Z. Qin, X. G. Zhang, P. He, Q. Pang, L. Y. Zhou, and M. L. Gong, Enhanced luminescence properties and energy transfer in Ce3+ and Tb3+ co-doped NaCaBO3 phosphor, Ceram. Int, vol.41(4), (2015), pp.5554–5560.
[8] Z. G. Xia and R. S. Liu (2012), Tunable blue-green color emission and energy transfer of Ca2Al3O6F:Ce3+, Tb3+ phosphors for near-UV white LEDs, J. Phys. Chem, vol.116(29), (2015), pp.15604–15609.
[9] P.Scherrer, Gottinger Nachrichten Gesell, vol.2, (1918), p.98.
[10] K. Naveen Kumar, R. Padma, Y.C. Ratnakaram and Misook Kang, Bright green emission from f-MWCNT embedded co-doped Bi3+ + Tb3+ :polyvinyl ancohol polymer nanocomposites for photonic applications, Royal Society of Chemistry, vol.7, (2017), pp.15084-15095.
[11] Shi Ye, Xiao-Ming Wang, and Xi-Ping Jing, Energy Transfer among Ce3+, Eu2+, and Mn2+ in CaSiO3, Journal of The Electrochemical Society, vol.155(6), (2008), pp.143-147.
[12] Mengfei Zhang, Yujun Liang, Zhanggen Xia, Fan Yang, Dongyan Yu, Gougang Li, Luminescence properties and energy transfer of a novel bluish-green tunable NaBa4(BO3)3:Ce3+,Tb3+ phosphor, Materials Research Bulletin, vol.48, (2013), pp.4749-4753.

	Cơ quan Đại học Đà Nẵng 41 Lê Duẩn, TP Đà Nẵng
	Trường Đại học Bách khoa 54 Nguyễn Lương Bằng, Quận Liên Chiểu, TP Đà Nẵng
	Trường Đại học Kinh tế 71 - Ngũ Hành Sơn - TP. Đà Nẵng
	Trường Đại học Sư phạm 459 Tôn Đức Thắng - Liên Chiểu - Đà Nẵng
	Trường Đại học Ngoại ngữ 131 Lương Nhữ Hộc, Đà Nẵng
	Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật 48 Cao Thắng - Đà Nẵng
	Phân hiệu ĐHĐN tại KonTum 129 Phan Đình Phùng, Kon Tum
	Khoa công nghệ thông tin và tuyền thông Hòa Quý - Ngũ Hành Sơn - Đà Nẵng
	Khoa Y Dược Hòa Quý - Ngũ Hành Sơn - Đà Nẵng
	Khoa Giáo dục Thể chất 62 Ngô Sỹ Liên, Liên Chiểu, Đà Nẵng
	Khoa Quốc tế 41 Lê Duẩn, Đà Nẵng
	Viện Nghiên cứu & Đào tạo Việt Anh 158A Lê Lợi
	Trung tâm phát triển phần mềm 41 Lê Duẩn, Tp. Đà Nẵng
	Trung tâm kiểm định chất lượng giáo dục 41 Lê Duẩn, Tp. Đà Nẵng
	Trung tâm ngoại ngữ 131 Lương Nhữ Hộc, Tp Đà Nẵng
	Trung tâm nghiên cứu phát triển quản trị và tư vấn doanh nghiệp 71 - Ngũ Hành Sơn - TP. Đà Nẵng

	Cơ quan Đại học Đà Nẵng 41 Lê Duẩn, TP Đà Nẵng
	Trường Đại học Bách khoa 54 Nguyễn Lương Bằng, Quận Liên Chiểu, TP Đà Nẵng
	Trường Đại học Kinh tế 71 - Ngũ Hành Sơn - TP. Đà Nẵng
	Trường Đại học Sư phạm 459 Tôn Đức Thắng - Liên Chiểu - Đà Nẵng
	Trường Đại học Ngoại ngữ 131 Lương Nhữ Hộc, Đà Nẵng
	Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật 48 Cao Thắng - Đà Nẵng
	Phân hiệu ĐHĐN tại KonTum 129 Phan Đình Phùng, Kon Tum
	Khoa công nghệ thông tin và tuyền thông Hòa Quý - Ngũ Hành Sơn - Đà Nẵng
	Khoa Y Dược Hòa Quý - Ngũ Hành Sơn - Đà Nẵng
	Khoa Giáo dục Thể chất 62 Ngô Sỹ Liên, Liên Chiểu, Đà Nẵng
	Khoa Quốc tế 41 Lê Duẩn, Đà Nẵng
	Viện Nghiên cứu & Đào tạo Việt Anh 158A Lê Lợi
	Trung tâm phát triển phần mềm 41 Lê Duẩn, Tp. Đà Nẵng
	Trung tâm kiểm định chất lượng giáo dục 41 Lê Duẩn, Tp. Đà Nẵng
	Trung tâm ngoại ngữ 131 Lương Nhữ Hộc, Tp Đà Nẵng
	Trung tâm nghiên cứu phát triển quản trị và tư vấn doanh nghiệp 71 - Ngũ Hành Sơn - TP. Đà Nẵng