TINH CHAT QUANG CÙA Cr^^ TRONG MÀU
SPINEL MGAL2O4 TÓNG HQP BANG PHUONG PHÀP
SOL-GEL
T r i n h T h i Loan<l^ Le H o n g Hà(i>,
N g u y è n N g o c Long<i> v a N g u y é n
Hanh(2)
(i)'Khoa Vàt ly, TrUàng
DHKHTN,
DHQGHN
(^> Khoa Hod hoc, TrUòng DHBK - HN

1. MÒ DAU
Màu spinel Mg(Ali.xCrx)204 ton tai san trong tu nhièn va ed the
tong hdp ditoc trong càc phòng thi nghiem. Tinh chat quang ciia càc
màu spinel tu nhièn ciing nbu nhàn tao vdi nong do ion tap Cr thàp
dà dUcfc nhiéu tàc già quan tàm nghién cùu [1 - 6]. Nhung tinh chat
quang cua càc màu spinel chùa nóng do ion tap Cr cao thi bau nhu
chUa dUòc khào sàt va nghién ciiu.
Co rà't nhiéu phUOng pbàp che tao spinel tong hdp [7], [6], [8],
[9],.... Càc phuong pbàp này co ành buòng khòng nhò den sU hinh
tbành cà'u trùc cùa spinel tong hdp. l/u diém Idn nhà't doi vdi càc màu
spinel tòng hdp là chùng ta co the can thiép sàu vào qua trình tao màu
nhàm phuc vu tich cuc cho muc dich nghién ciiu.
Trong bài bào này, chùng tòi tié'n bànb khào sàt va nghién cùu
tinh chà't quang d nbiet do phòng cùng nhu nbiet do thà'p cùa màu spinel Mg(Ali.xCrx)204 tong hdp bang phudng phàp sol-gel vdi càc già tri
X khàc nbau. Dac biét chùng tòi khào sàt pho huynb quang cuia màu
MgAl204 chùa nong do ion tap Cr cao.
162


2. THirc NGHIÉM



VftftJ^K-g@b£K& iC«KS- tsM JUbi UftL

Hinh 1. Giàn do nhiéu xa tia X cùa màu xerogel Mg(Ali,xCrx)204 vtìi x = 0,030
nung 0 càc nhiét dò va thòi gian khàc nhau
a- ÓOO^C, b- 650*^C, e- 700^C, d- 750OC trong 30 phùt
e- 700OC, f- 900*^C trong 6 giòf va g- 900"C trong 3 giòr
Ké't qua nhiéu xa tia X cho chùng ta thà'y: Màu spinel che' tao
bang phUdng phàp sol-gel dUdc hinh t b à n h tu t r a n g t h à i vò dinh
hinh va là san pbàm ddn pha va ké't tinh k h à tò't ò n h i é t dò tu
900°C tra lén.
Giàn do nhiéu xa tia X cùa càc màu Mg(Ali.xCrx)204 vdi càc già tri
x tàng dàn tu 0,010 den 0,300, nung d IIOO^C trong 3 gid dUdc dua ra
ò càc hinh tu 2 dé'n 6 dudi day.

I
»

^'*—"••'^

ì I

1 I I ^1]^^|^^>^^r-;•ryYì

Jll '

Z-^trtl-fiM»

Hinh 2. Giàn do nhiéu xa tia X cùa màu Mg(Ali.xCrx)204

rSr.riiwmrr KriiiHn i, Hmii ,/Ìn\0

rmn

Hinh 6. Giàn do nhiéu xa tia X cùa màu Mg(Ali.xCrx)2G4
vdi X = 0,300 nung ò IIOOOC trong 3 gid
Ké't qua cho thà'y, mac dù nóng do ion tap Cr*^"^ pha vào trong cà'u
trùc nén spinel khà cao (20% mol, tUdng ùng vdi x = 0,300 trong
Mg(Ali.xCrx)204) nhUng màu tao ra vàn là ddn pha. Diéu này chùng tò
màu spinel tong hdp bang phUdng phàp sol-gel co do dong déu cao va
ion tap Cr^"^ dà dUa dUdc vào trong mang tinh the spinel. Khi nong do

166


ion Cr^"*" trong màu tàng, khoàng càch dbkl gitìa càc ho màt song song
cùa tinh the Mg(Ali.xCrx)204 tàng, bay hàng so' mang tinh the tàng.
Tinh toàn cu thè dUdc dUa ra ò bang 1 dudi day.
Bang 1. Anh hu*dng cùa già tri x tdi khoàng càch dhkl giiJa càc ho mat
song song va hàng so'mang cùa màu Mg(Ali.xCrx)204 4 tong hcfp.
""•^^kiCA)

0,010
0,035
0,075
0,150
0,300

^220


à44i>

a{k)

1,4299
1,4297
1,4338
1,4361
1,4448

8.083 ± 0,003
8,094 ± 0,005
8,114 ±0,004
8,1250 ±0,0013
8.1747 ±0.0026

3.2. P h o h u y n h q u a n g
Pho huynh quang cùa càc màu spinel Mg(Ali.xCrx)204 tong hdp
vdi càc già ri x khàc nhau dUdc khào sàt trong dai nhiét dò 11 K 300
K, tai càc bude song kich thich huynh quang khàc nhau.

1.6E-t-6

tao
C
•D
+J

8E+5



1.6E + 6

~
—
-

1.2E-1-G

3

bo
C

SE + S

4E + 5

"
—
—

Bude song (nm)
Hinh 8, Phò huynh quang do ò nhiét dò phòng, kich thich tai X^^^. = 550nm cùa
càc màu Mg(Ali.^Cr^)204 co nong dò Cr^^ khàc nhau.
a: X = 0,020; b: x = 0,035; e: x = 0,050; d: x = 0,150; e: x = 0,300
168


Phò huynh quang nhiét dò phòng kich thich tai bude song 550 nm

là 710, 718 va 750 nm. So sành vdi tin hieu huynh quang thu dUdc khi
do à nhiét dò phòng ta thà'y dang tin hieu huynh quang do d 12 K cùa
màu X = 0,020 hàu nhU khòng co gì khàc, nhUng vdi màu x = 0,075 va
0,300 lai co sU thay dòi dang ké'. Vi vay, chùng tòi tié'n hành khào sàt
tin hieu huynh quang cùa màu x = 0,075 va 0,300 theo càc nbiet dò
khàc nhau.
169




800

840

Buóc song (nm)
Hinh 11. Anh huòng cùa nhiét dò do tói tin hiéu hu^'nh quang cùa màu
Mg(Alj_j^Cr^)204 vói x = 0,300, X^y^^ = 550 nm.
a: T = 12 K; b: T = 50 K; e: T = 100 K; d: T = 200 K; e: T = 300 K
De khào sàt sU phu thuòc cùa tin hieu huynh quang vào nhiét do
cùa màu x = 0,075 va 0,300, chùng tòi dà tié'n hành do phò huynh
quang kich thich tai bude song X^^^ = 550 nm trong dai nhiét dò tu 12
K-r300 K. Ké't qua dUa ra trén hinh 10 va 11 cho thà'y ràng tin hieu
huynh quang cùa càc màu chùa nong dò ion tap Cr-^"^ cao phu thuòc vào
nhiét do theo mot qui luàt tUdng tu nhU sU phu thuòc cùa tin hieu
huynh quang vào nóng dò ion tap Cr'^'^ trong màu. Khi nhiét dò màu,
tàng cUÒng dò càc dinh huynh quang giàm va càc dinh huynh quang
dai ròng d phia song dai cbié'm Uu thè' trong phò.
Hien tUdng cUÒng dò càc dinh huynh quang giàm khi nhiét dò do
màu tàng dUdc goi là hien tUdng dap tàt nhiét dò. Do d nbiet dò cao,
mot so' mode dao dong mdi hinh thành sé tUdng tàc vdi càc tàm quang
gay nèn càc qua trình tai hdp khòng bue xa va dàn dèn sU suy yeu cùa
tin hieu huynh quang.
171


Tu bang 1 chùng ta thà'y rò, khi nóng dò ion Cr^"^ trong màu
Mg(Ali.xCrx)204 tong hdp tàng thi hàng so'mang cùa chùng tàng. Diéu
này co the giài thich nhU sau: Trong phò'i vi bàt dien, bàn kinh ion
hieu dung cùa Cr^^ (0,615 À) va Mg2+ (0,72 À) déu lón hdn bàn kinh
2,3), x = 0,075 nàm trong
trUdng tinh the trung binh {DqlB = 2,3) va x = 0,150, 0,300 nàm trong
trUdng tinh the thà'p (DqlB < 2,3).

•o

2
bo

c

'§

720

Buóc song (nm)
Hinh 13. Pho huynh quang cùa càc màu spinel MgAl204: Cr^"*" khàc nhau do a
nhiét dò 12 K vói A^j^^ = 390 nm.
a: spinel tir nhièn; b: spinel tu nhién sau khi ù ó 800^C trong khoàng 30 phùt;
e: spinel tir nhién sau khi ù ó 950*^C trong khoàng 30 phùt; d: spinel tong hop.
De co su so sành giùa màu spinel Mg(Ali.xCrx)204 tong hdp vdi
màu spinel MgAl204: Cr^"^ tU nhièn, chùng tòi dà tié'n hành do pho
huynh quang kich thich vói bude song 390 nm ò nhiét dò 12 K cùa càc
màu spinel tu nhièn, sau khi dà nung d nhiét dò 800

176