tailieunhanh - Ion Mn4+ và Cr3+ trong trường tinh thể α-Al2O3

Vật liệu phát quang α-Al2O3 pha tạp Mangan (Mn4+), Crôm (Cr3+) được chế tạo bằng phương pháp nổ dung dịch urê-nitrat, sử dụng chất khử urê, ở nhiệt độ thấp. Các kết quả XRD cho thấy mẫu có cấu trúc pha lục giác. Phổ kích thích phát quang của α-Al2O3: Mn4+ và α-Al2O3: Cr3+ gồm hai dải rộng có cực đại ở 405 nm và 558 nm, tương ứng với các chuyển dời điện tử của ion Mn4+ và Cr3+ từ 4A2 → 4T1 và 4A2 → 4T2. | Tạp chí Khoa học và Công nghệ 54 (1A) (2016) 208-213 ION Mn4+ VÀ Cr3+ TRONG TRƯỜNG TINH THỂ α-Al2O3 Nguyễn Mạnh Sơn*, Hoàng Phước Cao Nguyên, Nguyễn Văn Thanh Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế, 77 Nguyễn Huế, Huế * Email: manhson03@ Đến Tòa soạn: 30/8/2015; Chấp nhận đăng: 25/10/2015 TÓM TẮT Vật liệu phát quang α-Al2O3 pha tạp Mangan (Mn4+), Crôm (Cr3+) được chế tạo bằng phương pháp nổ dung dịch urê-nitrat, sử dụng chất khử urê, ở nhiệt độ thấp. Các kết quả XRD cho thấy mẫu có cấu trúc pha lục giác. Phổ kích thích phát quang của α-Al2O3: Mn4+ và α-Al2O3: Cr3+ gồm hai dải rộng có cực đại ở 405 nm và 558 nm, tương ứng với các chuyển dời điện tử của ion Mn4+ và Cr3+ từ 4A2 → 4T1 và 4A2 → 4T2. Kết quả xác định Dq/B chứng tỏ các ion này chiếm vị trí của trường tinh thể mạnh trong mạng nền. Từ khóa: phương pháp nổ, α-Al2O3, Mn4+, Cr3+, phát quang. 1. MỞ ĐẦU Corundum là dạng kết tinh -Al2O3, tinh thể -Al2O3 chứa một lượng bé tạp chất ion Cr3+ được biết đến như là loại đá quý ruby dùng làm trang sức, có màu đỏ do sự hấp thụ và phát quang của ion Cr3+ trong mạng nền. Các tinh thể ruby nhân tạo được dùng để chế tạo laser ruby [1]. Ngoài ra, ruby có độ cứng cao, chỉ kém độ cứng của kim cương, vì thế ruby còn được sử dụng làm vật liệu chống mài mòn trong công nghiệp và bột ruby dùng làm bột mài. Trong tinh thể ruby, ion Cr3+ thay thế ion Al3+ trong cấu hình bát diện, liên kết với 6 ion O2-. Ion Cr3+ có cấu hình điện tử 3d3, thuộc nhóm ion kim loại chuyển tiếp. Các mức năng lượng của cấu hình điện tử d3 rất nhạy với mạng tinh thể. Trong trường tinh thể mạnh, các quỹ đạo điện tử 3d3 của Cr3+ bị tách ra hình thành mức cơ bản 4A2 và các trạng thái kích thích 2E, 4T2, and 4T1,, trong đó mức 2 E là mức kích thích thấp nhất [1, 2, 3]. Trong số các ion kim loại chuyển tiếp, ion Mn có thể có các trạng thái hóa trị khác nhau. Trong các vật liệu phát quang Zn2SiO4: Mn2+, BaMgAl10O17: Mn2+, ion Mn có hóa trị +2. Trong nhiều vật liệu phát quang ion Mn có hóa trị +4, lúc .