Quá trình hình thành các loại bẫy trong một số vật liệu phát quang.

Khóa luận tốt nghiệp Th.S Lê Văn Thanh Sơn

SVTH: Lê Vũ Trƣờng Sơn Trang i

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

KHOA VẬT LÝ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH CÁC LOẠI BẪY

TRONG MỘT SỐ VẬT LIỆU PHÁT QUANG

Chuyên ngành : VẬT LÝ HỌC

Sinh viên thực hiện : LÊ VŨ TRƢỜNG SƠN

Lớp : 12 CVL

Giảng viên hƣớng dẫn : Th.S LÊ VĂN THANH SƠN

Đà Nẵng, Tháng 5 năm 2016

Khóa luận tốt nghiệp Th.S Lê Văn Thanh Sơn

SVTH: Lê Vũ Trƣờng Sơn Trang ii

sf

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên con xin gởi đến Cha Mẹ. Cha Mẹ đã sinh thành ra con, đã

không quản ngại khó khăn, gian khổ mà nuôi nấng con, luôn an ủi động viên

con trong suốt cuộc đời này. Công ơn đó nặng tựa Thái Sơn con xin khắc ghi

trong lòng.

Tiếp đến em xin cảm ơn tất cả các quý Thầy Cô bao năm qua đã dạy dỗ,

truyền đạt cho em những kiến thức hữu ích để em có thể bước vào đời. Đặc biệt

em xin cảm ơn các quý Thầy Cô Khoa Vật Lý, những người đã tận tụy dạy bảo

trong suốt bốn năm học Đại học.

Em xin gởi lời cảm ơn chân tình đến Thầy Lê Văn Thanh Sơn, Thầy giáo

hướng dẫn đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành tốt bài khóa luận này.

Cuối cùng mình muốn cảm ơn tất cả những người bạn trong lớp 12CVL

và thành viên Nhóm Hand In Hand những người đã luôn gần gũi, động viên và

chia sẻ cùng mình trong những năm tháng Đại học.

Mặc dù em đã cố gắng hoàn thành đề tài trong phạm vi và khả năng

cho phép nhưng chắc chắn sẽ không tránh những thiếu sót. Em kính mong

nhận được sự cảm thông và tận tình chỉ bảo của quý Thầy Cô và các bạn.

Xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, tháng 05 năm 2016

SVTH

Lê Vũ Trƣờng Sơn

Khóa luận tốt nghiệp Th.S Lê Văn Thanh Sơn

SVTH: Lê Vũ Trƣờng Sơn Trang iii

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1

1. Lý do chọn đề tài................................................................................................1

2. Mục tiêu của đề tài.............................................................................................1

3. Nhiệm vụ nghiên cứu .........................................................................................2

4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu .....................................................................2

5. Phƣơng pháp nghiên cứu...................................................................................2

6. Xây dựng giả thiết khoa học ..............................................................................2

7. Cấu trúc của đề tài.............................................................................................2

TỔNG QUAN LÝ THUYẾT.....................................................................................3

CHƢƠNG I: HIỆN TƢỢNG NHIỆT PHÁT QUANG ........................................3

1.1.Lý thuyết cơ sở quá trình nhiệt phát quang.....................................................3

1.2.Một số quá trình quang học liên quan...........................................................18

CHƢƠNG II: PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐƢỜNG CONG NHIỆT PHÁT

QUANG. ...............................................................................................................22

2.1.Mục đích và ý nghĩa của phương pháp .........................................................22

2.2.Các phương pháp phân tích đường cong nhiệt phát quang thực nghiệm........22

PHẦN II: THỰC NGHIỆM....................................................................................32

1. Chế tạo mẫu ...................................................................................................32

1.1.Các bước chế tạo mẫu ..................................................................................32

1.2.Các mẫu đã chế tạo ......................................................................................34

1.3.Các phương pháp đo.....................................................................................34

2. Kết quả và thảo luận.......................................................................................36

2.1. Mẫu vật liệu BaO.Al2O3 ..............................................................................36

2.2. Mẫu vật liệu CaO.Al2O3 ..............................................................................38

2.3. Mẫu vật liệu SrO.Al2O3 ...............................................................................40

2.4. Mẫu vật liệu ZnO.Al2O3 .............................................................................42

KẾT LUẬN ..............................................................................................................46

TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................47

Khóa luận tốt nghiệp Th.S Lê Văn Thanh Sơn

SVTH: Lê Vũ Trƣờng Sơn Trang iv

DANH MỤC HÌNH

STT Tên hình ảnh Trang

Hình 1.1

Đường cong suy giảm hiện tượng lân quang kéo dài của Sm3+ pha

tạp trong nền yttrium oxysulfide (Sm3+:2%mol).

7

Hình 1.2

Đường cong suy giảm phát xạ còn dư tại 413 nm sau khi chiếu bức

xạ trong 30 phút bởi:(a) Ánh sáng chưa lọc từ đèn Xe UV (b) Ánh

sáng đã lọc (λ > 320 nm) từ đèn Xe UV.

7

Hình 1.3

Mô hình vùng năng lượng ứng với hai mức đơn: (a) quá trình tạo

thành các điện tử và lỗ trống; (b) quá trình bắt điện tử và lỗ trống;

(c) sự giải phóng điện tử do cưỡng bức nhiệt; (d) sự tái hợp. Các

hình tròn đặc là các điện tử , hình tròn rỗng là các lỗ trống. Mức T

là một bẫy điện tử, mức R là tâm tái hợp. Ef

là mức Fermi.

9

Hình 1.4

Đặc trưng của phương trình TL động học bậc 1 thay đổi : (a) theo

n0; (b) theo E; (c) theo β. Tất cả các hình vẽ được chuẩn hóa theo

1 đơn vị cường độ ứng với E = 1eV. s = 1 . 1012

s

-1

, n0 = N = 1 cm-3

và β = 1K/s.

13

Hình 1.5

Đặc trưng của phương trình TL động học bậc hai thay đổi: (a)

theo n0; (b) theo E; (c) theo β. Tất cả các hình vẽ được chuẩn hóa

theo 1 đơn vị cường độ ứng với E = 1eV. s = 1 . 1012

s

-1

, n0 = N = 1

cm

-3

và β = 1K/s.

14

Hình 1.6

So sánh các đỉnh TL động học bậc một (b=1), bậc hai (2) và bậc

tổng quát (b = 1.3, b = 1.6), với E = 1eV, s = 1 . 1012

s

-1

, n0 = N =

1cm-3

, β = 1K/s. Tất cả các hình vẽ được chuẩn hóa theo 1 đơn vị

cường độ đỉnh bậc một.

16

Hình 1.7a Biểu diễn sự phụ thuộc của các xác suất thoát bẫy theo nhiệt độ. 17

Hình 1.7b Biểu diễn sự phân bố điện tích tại các bẫy. 18

Hình 1.7c

Biểu diễn sự phụ thuộc của đường cong nhiệt phát quang theo

nhiệt độ.

18

Khóa luận tốt nghiệp Th.S Lê Văn Thanh Sơn

SVTH: Lê Vũ Trƣờng Sơn Trang v

Hình 1.8 Mô hình quá trình PTTL 20

Hình 2.1 Đồ thị cường độ TL theo phương pháp vùng tăng ban đầu 24

Hình 2. 2 Các tham số của một đỉnh đơn:  =T2- T1;  = Tm - T1; = T2- Tm 24

Hình 1 Cân điện tử và cối sứ 33

Hình 2 Tủ sấy 33

Hình 3 Lò nung điện 34

Hình 4 Mẫu sau khi xử được cất trong vỏ nhựa 34

Hình 5 Máy nhiễu xạ tia X D5000 hãng Simens 36

Hình 6 Hệ đo cường cong tích phân nhiệt phát quang 36

Hình 7 Kết quả nhiễu xạ tia X mẫu vật liệu BaAl2O4 37

Hình 8

Đường cong nhiệt phát quang của mẫu BaAl2O4:1% Eu, 0.5% Dy.

Sau khi chiếu xạ tia β, tốc độ gia tốc nhiệt 2 0C.s-1

.

38

Hình 9 Kết quả nhiễu xạ tia X mẫu vật liệu CaAl2O4 39

Hình 10

Đường cong nhiệt phát quang của mẫu CaAl2O4 :1% Eu, 0.5% Dy.

Sau khi chiếu xạ tia β, tốc độ gia tốc nhiệt 2 0C.s-1

.

40

Hình 11 Kết quả nhiễu xạ tia X mẫu vật liệu SrAl2O4 41

Hình 12

Đường cong nhiệt phát quang của mẫu SrAl2O4:1% Eu, 0.5% Dy.

Sau khi chiếu xạ tia β, tốc độ gia tốc nhiệt 2 0C.s-1

.

42

Hình 13 Kết quả nhiễu xạ tia X mẫu vật liệu ZnAl2O4. 43

Hình 14

Đường cong nhiệt phát quang của mẫu ZnAl2O4: 1% Eu, 0.5% Dy.

Sau khi chiếu xạ tia β, tốc độ gia tốc nhiệt 2 0C.s-1

.

44

Hình 15

Đường cong TL của hai vật liệu ZnAl2O4 và SrAl2O4(:1% Eu, 0.5%

Dy). Sau khi chiếu xạ tia β, tốc độ gia tốc nhiệt 2 0C.s-1

.

45