Tóm tắt Luận án Nghiên cứu chế tạo, tính chất quang của vật liệu nano SnO₂ và SiO₂–SnO₂ pha tạp Eu³⁺

trưng của ion Eu3+. Với kết quả 
ban đầu thu được, chúng tôi xác định được phương hướng lựa chọn và chế tạo 
mẫu ở nhiệt độ 900 oC cho sự ổn định cấu trúc vật liệu cao hơn, không bị rạn nứt, 
đáp ứng yêu cầu mục tiêu nghiên cứu. 
*) Thay đổi thành phần dung môi C2H5OH trong quá trình tạo sol. 
 Chúng tôi xác định hàm lượng của dung môi đưa vào hỗn hợp tạo sol tuân 
theo tỉ lệ thành phần các chất đã được tính toán, tương ứng: 
 (1)TEOS : (x)C2H5OH : (4)H2O : (0,002)HCl 
Hàm lượng dung môi C2H5OH được thay đổi giá trị (x) theo tỉ lệ mol TEOS–
C2H5OH tương ứng là 1–18, 1–27, 1–36, 1–45. Nhiệt độ được chọn trong công 
nghệ sol – gel để xử lý và nung ủ mẫu được đặt ở 900 oC. 
*) Thay đổi thành phần dung môi H2O trong quá trình tạo sol. 
 Hàm lượng của dung môi đưa vào hỗn hợp tạo sol tuân theo tỉ lệ thành 
phần các chất đã được tính toán, tương ứng: 
 (1)TEOS : (32)C2H5OH : (y)H2O : (0,002)HCl 
Hình 2.2 Sơ đồ chế Quy trình solgel chế tạo mẫu vật liệu 
nano composit SiO2-SnO2:Eu3+. 
8 
Hàm lượng dung môi H2O được thay đổi giá trị theo tỉ lệ mol TEOS–H2O tương 
ứng là 1–1, 1–2, 1–3, 1–4 %mol. Nhiệt độ được chọn trong công nghệ sol – gel 
để xử lý và nung ủ mẫu được đặt ở 900 oC. 
2.1.2.2 Công nghệ chế tạo và thay đổi tỉ lệ các thành phần trong mẫu. 
*) Thay đổi nồng tỉ lệ hàm lượng Sn/Si có trong mẫu vật liệu. 
 Phần này, chúng tôi chế tạo vật liệu nano composit SiO2–SnO2:Eu3+ theo sự 
thay đổi tỉ phần Sn/Si. Trong đó, tỉ lệ thành phân dung môi sau khảo sát phần 
trước được sử dụng ở đây là: (1)TEOS : (32)C2H5OH : (4)H2O : (0,002)HCl và 
nhiệt độ xử lí và nung ủ ở 900 oC. Sử dụng phương pháp sol–gel và kỹ thuật 
quay phủ, hệ mẫu vật liệu nano composit được chế tạo như sau: (100–x)SiO2–
(x)SnO2:(0,5%)Eu3+, trong đó x = 0, 3, 5, 10, 15, 20, 25, 30 %mol. 
*) Thay đổi nồng độ tạp chất Eu3+ trong mẫu vật liệu. 
 Trong mục này, chúng tôi tiến hành chế tạo mẫu vật liệu nano composit 
SiO2–SnO2:Eu3+ với nồng độ tạp Europium thay đổi. Công nghệ chế tạo và kĩ 
thuật quay phủ được sử dụng như kết luận ở phần trên, thành phần Sn/Si sử dụng 
với tỉ lệ mol là 10–90. Ở đây, sau mỗi lần chế tạo chúng tôi lại thay đổi hàm 
lượng Eu3+ với tỉ lệ mol là 0,25; 0,50; 0,75; 1,00; 1,25; 1,50 %mol. 
*) Thay đổi nhiệt độ xử lí mẫu. 
 Để khảo sát chính xác hơn về cấu trúc và tính chất quang của vật liệu màng 
nano composit SiO2–SnO2:Eu3+, chúng tôi đem nung ủ mẫu ở theo dải nhiệt độ từ 
900 – 1300 oC. Mẫu vật liệu đem thay đổi nhiệt độ nung ủ được chúng tôi chế tạo 
với tỉ lệ thành đã được khảo sát là: 90SiO2–10SnO2:(0,5%)Eu3+. 
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
 Trong phần này chúng tôi khảo sát và bàn luận về cấu trúc, hình thái học 
và tính chất quang của mẫu vật liệu bột nano SnO2:Eu3+ chế tạo bằng phương 
pháp thủy nhiệt và mẫu vật liệu màng nano composit SnO2:Eu3+ chế tạo bằng 
phương pháp sol-gel. Việc khảo sát – phân tích cấu trúc tinh thể và tính chất 
quang của vật liệu được thực hiện cẩn thận và có tính khoa học cao thông qua 
các phép đo: Phổ nhiễu xạ tia X (XRD), Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM – 
FESEM), Ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM – HRTEM), Phổ UV – VIS, Phổ 
huỳnh quang và kích thích huỳnh quang (PL – EPL). 
3.1 Vật liệu bột nano SnO2:Eu3+ 
3.1.1 Khảo sát cấu trúc và kích thước tinh thể 
 Hệ mẫu bột nano SnO2 pha tạp ion Eu3+ với nồng độ thay đổi từ 3 % đến 
10 % mol, được tổng hợp bằng quá trình thủy nhiệt trong thời gian 22 giờ ở nhiệt 
độ 200 oC. 
9 
 Quan sát giản đồ cho thấy sự xuất 
hiện các đỉnh nhiễu xạ đặc trưng cho cấu 
trúc tinh thể Rutile – Tetragonal của 
SnO2. Các đỉnh nhiễu xạ cực đại xuất 
hiện ở các vị trí 26,8o; 34,0o; và 51,9o 
tương ứng với các mặt tinh thể (110), 
(101) và (211) của cấu trúc tinh thể 
SnO2. Kết quả thu được này hoàn toàn 
phù hợp với những kết quả công bố của 
nhóm nghiên cứu khác [135]. 
3.1.2 Phân tích cấu trúc hình thái học 
 Chúng tôi thực hiện kiểm tra mẫu qua phép đo ảnh hiển vi điện tử truyền 
qua (TEM - HR–TEM) với mẫu SnO2:5%Eu3+. Cấu trúc và kích thước của tinh 
thể các hạt nano SnO2 được xác định qua ảnh HR–TEM. Trên hình 3.3 quan sát 
mẫu qua ảnh TEM phân giải cao (HR–TEM). Hình 3.3 là ảnh HR-TEM với 
thang đo phân giải cao ở 10 nm, ảnh nhiễu xạ điện tử lựa chọn vùng cho thấy sự 
hình thành tinh thể rõ ràng của hạt nano SnO2 theo hai mặt (110) và (101). 
 Hình 3.4 là ảnh HR-TEM với thang đo 
phân giải cao ở 5 nm, ảnh phân tích cho thấy 
khoảng cách giữa hai mặt phẳng mạng tinh thể 
liên tiếp ứng với mặt (110) có kích thước d(110) = 
0,335 nm, và ứng với mặt (101) cho giá trị d(101) 
= 0,265 nm. Giá trị này hoàn toàn phù hợp với 
thẻ chuẩn JCPDS, d(110) = 0,3347 nm ứng với mặt 
(110) và d(110) = 0,2640 ứng với mặt (101) của 
hạt nano SnO2. Tinh thể của hạt nano SnO2 theo 
mặt (110) được khoanh tròn là rất rõ nét và có 
kích thước được xác định khoảng 6,0 nm. 
Hình 3.3 Ảnh nhiễu xạ điện tử lựa 
chọn vùng của mẫu bột nano 
SnO2:5%Eu3+. 
Hình 3.4 Ảnh HR–TEM (thang đo 5 nm) của mẫu SnO2:5%Eu3+ 
20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
3%Eu3+
5%Eu3+
8%Eu3+
10%Eu3+
SnO2- Eu
3+
(211)
(101)
C
­ê
ng
 ®
é 
(®
.v
.t.
y)
2 (®é) 
(110)
10 
3.1.3 Huỳnh quang của vật liệu bột nano SnO2 pha tạp ion Eu3+ 
3.1.3.2 Phổ kích thích huỳnh quang của vật liệu nano SnO2:Eu3+ 
 Trên hình 3.7 là phổ kích thích huỳnh quang của mẫu vật liệu nano SnO2 
pha tạp 5 %mol ion Eu3+ được lấy ở bước sóng 620 nm. Các ion đất hiếm Eu3+ 
sau khi nhận năng lượng kích thích, nó sẽ chuyển từ trạng thái cơ bản 7F0 lên các 
trạng thái kích thích, tương ứng với các bước sóng 360 nm (7F0 – 5D4), 380 nm 
(7F0 – 5L7), 392 nm (7F0 – 5L6), 413 nm (7F0 – 5D3), và 464 nm (7F0 – 5D2). 
 Huỳnh quang màu đỏ ở bước sóng 620 nm là các dịch chuyển phát xạ 
lưỡng cực điện 5D0 – 7F2. Như đề cập ở trên, huỳnh quang này ứng với các tâm 
quang ở vị trị bất đối xứng trong trường tinh thể. Kích thích trực tiếp tại 392 nm 
ứng với dịch chuyển 7F0 – 5L6 đạt giá trị tối ưu nhất. 
 Quan sát phổ kích thích huỳnh quang lấy ở 594 nm cho thấy rõ 3 đỉnh kích 
thích tại ba vùng bước sóng tương ứng là 340, 392, và 464 nm. Huỳnh quang ở 
bước sóng 594 nm là ứng với dịch chuyển của các lưỡng cực từ trong trường đối 
xứng cao, chứng tỏ đã có một số lượng đáng kể các tâm phát quang ion Eu3+ nằm 
ở các vị trí đối xứng trong mạng tinh thể. Kích thích gián tiếp xung quanh đỉnh ở 
340 nm cho cường độ huỳnh quang mạnh hơn rất nhiều so với kích thích trực 
tiếp tại 392 và 464 nm. 
3.1.3.3 Phổ huỳnh quang của vật liệu bột nano SnO2:Eu3+ 
 Phổ huỳnh quang được kích thích ở 392 nm phát xạ rất mạnh ở bước sóng 
620 nm (5D0 – 7F2). Ngoài ra cũng quan sát được một dải có cường độ nhỏ hơn ở 
700 nm và ở 594 nm. Khi huỳnh quang được kích thích trực tiếp bởi các bước 
sóng 392 cường độ phát xạ mạnh đối với dịch chuyển lưỡng cực điện 5D0 – 7F2 
(620 nm), còn đối với chuyển mức lưỡng cực từ 5D0 – 7F1 (594 nm) thì cường độ 
huỳnh quang nhỏ hơn nhiều. Khi thực hiện kích thích gián tiếp tại 340 nm cho 
cường độ phát xạ của Eu3+ tương ứng với dịch chuyển lưỡng cực từ (594 nm) 
Hình 3.7 Phổ kích thích huỳnh quang lấy ở bước sóng 620 nm và 594 nm của mẫu 
SnO2:5%Eu3+. 
 @ 620 nm @594 nm 
11 
mạnh hơn nhiều so với phát xạ ứng với dịch chuyển lưỡng cực điện (620 nm). 
Nguyên do kích thích gián tiếp được thực hiện dễ dàng với các tâm quang nằm ở 
những vị trí có tính đối xứng, hơn là các tâm quang ở vị trí bất đối xứng. Do sự 
tách vạch Stark của mức năng lượng 7F1 của ion đất hiếm Eu3+ trong trường tinh 
thể nên chúng tôi quan sát thấy phát xạ liên quan tới dịch chuyển lưỡng cực từ ở 
594 nm (5D0 – 7F1) có sự phân tách thành 3 đỉnh rõ rệt. 
3.1.3.4 Sự phụ thuộc vào nồng độ tạp Eu3+ của mẫu bột nano SnO2:Eu3+ 
 Phổ huỳnh quang của các mẫu SnO2:(x%) Eu3+ với x = 1, 3, 5, 8, 10; được 
kích thích trực tiếp ở bước sóng 392 nm. Khi kích thích trực tiếp ở bước sóng 
392 nm ta thấy cường độ huỳnh quang ở bước sóng 620 nm lớn hơn so với 
huỳnh quang ở 594 nm và cả hai trường hợp này đều đạt giá trị cực đại ở mẫu 
pha tạp 8 % mol. Do hiệu ứng dập tắt huỳnh quang bởi nồng độ. Điều này được 
mô tả ở hình phụ bên phải hình 3.11. 
Hình 3.7 Phổ huỳnh quang của mẫu SnO2:5%Eu3+ được kích thích ở 392 nm và 340 nm 
Hình 3.11 Phổ huỳnh quang của SnO2:(x)Eu3+ được kích thích ở 392 nm. 
12 
 Hình 3.13 mô tả phổ huỳnh quang của các mẫu bột nano SnO2:Eu3+ khi 
được kích thích gián tiếp tại bước sóng 340 nm. Hình phụ bên phải ở hình 3.13 
biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ huỳnh quang cực đại ở bước sóng 594 và 
620 nm vào nồng độ pha tạp Eu3+ trong mẫu, với kích thích gián tiếp ở bước 
sóng 340 nm. Đường cong mô tả sự phụ thuộc cường độ cực đại vào quá trình 
kích thích gián tiếp ở dải 620 nm, liên quan đến dịch chuyển lưỡng cực điện, có 
sự thay đổi nhẹ nhàng. Ngược lại, với dải huỳnh quang ở 594 nm, liên quan đến 
dịch chuyển lưỡng cực từ, giá trị cực đại của nó thay đổi một cách nhanh chóng 
lên giá trị cực đại và giảm xuống nhanh ngay sau đó với nồng độ pha tạp lớn hơn 
5 %. Điều này thể hiện sự đóng góp tích cực của quá trình truyền năng lượng lên 
tính chất quang của vật liệu nano SnO2:Eu3+ [27,116]. 
3.2 Vật liệu màng nano composit SiO2–SnO2:Eu3+ 
3.2.1 Sự ảnh hưởng của điều kiện công nghệ chế tạo lên mẫu vật liệu nano 
composit SiO2–SnO2:Eu3+ trên nền Silica 
3.2.1.1 Sự ảnh hưởng của nhiệt độ trong công nghệ chế tạo 
 Với mục tiêu chế tạo thành công màng nano composit SnO2–SiO2 pha tạp 
Eu3+ ở nhiệt độ càng thấp càng thấp càng tốt nên ban đầu chúng tôi khảo sát 3 
mẫu với các 650, 750, và 800 oC. Mẫu M31 là mẫu được chế tạo bằng phương 
pháp sol–gel và được quay phủ với tốc độ 2000 vòng phút và quay trong khoảng 
thời gian 20 giây. Sau mỗi lần quay phủ, mẫu được nung sơ bộ ở 650 oC từ 1 tới 
4 phút (4 mẫu khác nhau). Sau khi quá trình quay phủ được lặp đi lặp lại từ 10 
tới 15 lần thì mẫu bị phá hủy không tạo được màng. Mẫu M32 chúng tôi cũng 
làm tương tự như mẫu M31 nhưng thời gian ủ nhiệt giữa 2 lần quay phủ được 
giữ ở 3 phút và nâng nhiệt độ ủ lên 750 oC. Khi lập lại được 17 lớp thì phát hiện 
mẫu bị nứt gẫy. Tương tự như đối với mẫu M31 và M32 mẫu M33 được chế tạo 
Hình 3.13 Phổ huỳnh quang của SnO2:(x)Eu3+ được kích thích ở 340 nm. 
0 2 4 6 8 10
C
­ê
ng
 ®
é 
(®
.v
.t
.y
)
C
­ê
ng
 ®
é 
(®
.v
.t
.y
)
λex= 340 nm
Nång ®é Eu3+ (% mol)
 λem= 594 nm
 620 nm
13 
với thời gian ủ giữa 2 lần quay phủ là 3 phút, nhiệt độ xử lý được nâng lên 800 
oC và màng tạo được 25 lớp thì mẫu có dấu hiệu xuất hiện rạn nứt. Các màng sau 
khi chế tạo được mang đi xử lý nhiệt trong thời gian 90 phút. Từ việc đánh giá 
cảm quan các mẫu được chế tạo ban đầu chúng tôi lựa chọn 2 mẫu M32, và M33 
để kiểm tra tính chất quang của màng. 
 Trên hình 3.15 là phổ huỳnh 
quang của 2 mẫu M32 và M33, vật 
liệu nano composit SiO2–
SnO2:Eu3+/SiO2 thu được cho 
huỳnh quang mạnh khi kích thích ở 
bước sóng 320 nm. Phổ huỳnh 
quang thu được với các đỉnh đặc 
trưng tại 576, 594, 620, 651, và 700 
nm là phát xạ của các tâm quang 
ion Eu3+ trong mẫu. Với kết quả 
ban đầu thu được, chúng tôi xác 
định được phương hướng lựa chọn 
và chế tạo mẫu ở nhiệt độ 900 oC 
cho sự ổn định cấu trúc vật liệu cao 
hơn, không bị rạn nứt, đáp ứng yêu 
cầu mục tiêu nghiên cứu. 
3.2.1.2 Sự ảnh hưởng của dung môi 
C2H5OH trong công nghệ chế tạo 
 Với sự thay đổi hàm lượng của C2H5OH trong mẫu theo các tỉ lệ mol 
TEOS và C2H5OH tương ứng là 1–18, 1–27, 1–36, và 1–45 thì phổ huỳnh quang 
thu được có sự thay đổi rất rõ. Khi tăng hàm lượng C2H5OH đưa vào trong quá 
trình tổng hợp mẫu, cường độ huỳnh quang thu được giảm một cách tuyến tính, 
quan sát được ở tất cả các đỉnh phát xạ (Hình 3.16). Từ việc khảo sát trên, chúng 
tôi nhận thấy là cường độ huỳnh quang của mẫu giảm đi khi mẫu được chế tạo 
có hàm lượng C2H5OH tăng. Tuy nhiên, việc giảm hàm lượng C2H5OH khi tổng 
Bảng 3.2 Hệ mẫu vật liệu 90SiO2–10SnO2:Eu3+(0.5%) /SiO2 phụ thuộc quá trình gel hóa. 
Hình 3.15 Phổ huỳnh quang của mẫu M32 và 
M33 [90SiO2–10SnO2: 0,5%mol Eu3+], huỳnh 
quang thu được của mẫu được kích thích ở 320 
nm. 
14 
hợp mẫu sẽ làm cho độ nhớt của sol tăng lên, gây ảnh hưởng lớn đến quá trình 
tạo màng nano composit trên nền silicon. Do đó khi thực hiện công nghệ chế tạo 
mẫu bằng phương pháp sol – gel, chúng thôi thường chọn tỉ lệ thích hợp với x 
nằm trong khoảng giá trị từ 27 ÷ 36. 
3.2.1.3 Sự ảnh hưởng của H2O trong công nghệ chế tạo 
 Trên hình 3.18 mô tả phổ huỳnh 
quang của hệ vật liệu màng nano 
compostie 90SiO2–10SnO2 pha tạp 0,5 
%mol ion Eu3+, được kích thích gián 
tiếp ở bước sóng 280 nm. Với sự thay 
đổi hàm lượng của H2O trong mẫu theo 
các tỉ lệ mol TEOS/H2O tương ứng là 
1–1, 1–2, 1–3, và 1–4. 
Quan sát thấy cường độ huỳnh quang 
với hàm lượng theo tỉ lệ mol TEOS/H2O 
là 1–3 sẽ cho vật liệu màng nano 
composit phát quang tốt nhất. Nhưng 
lượng H2O tăng sẽ làm cho các phản 
ứng thủy phân và ngưng tụ trong quá 
trình sol – gel xảy ra hoàn toàn, tạo ra 
nhiều cầu nối –O– tự do giúp sự hình 
thành mạng nền SiO2–SnO2 đạt chất 
lượng tốt hơn. Bằng việc tính toán chi 
tiết cũng như thực nghiệm chế tạo mẫu thu được, chúng tôi nhận thấy rằng với 
mẫu chế tạo sử dụng tỉ lệ mol TEOS/H2O là 1–4 sẽ cho vật liệu màng nano 
composit SiO2–SnO2 pha tạp ion Eu3+ đạt chất lượng ổn định và cho huỳnh 
quang tốt. 
Hình 3.16 Phổ huỳnh quang được kích thích ở 392 nm và 280 nm của mẫu vật liệu 90SiO2–10SnO2 
pha tạp 0,5 %mol ion Eu3+, tỉ lệ mol TEOS–C2H5OH sử dụng chế tạo mẫu lấy ở các giá trị tương 
ứng là 1–18, 1–27, 1–36, 1–45. 
Hình 3.18 Phổ huỳnh quang được kích thích 
ở các bước sóng 280 nm của mẫu vật liệu 
90SiO2–10SnO2:0,5%Eu3+, tỉ lệ mol TEOS và 
H2O tương ứng là 1–1, 1–2, 1–3, 1–4. 
15 
3.2.2 Khảo sát cấu trúc của vật liệu màng nano composit SiO2–SnO2:Eu3+ 
3.2.2.2 Khảo sát cấu trúc của màng nano SiO2–SnO2 phụ thuộc nhiệt độ 
 Trên hình 3.20 mô tả giản đồ nhiễu 
xạ tia X của vật liệu màng nano composit 
(80)SiO2–(20)SnO2 phụ thuộc vào quá 
trình xử lý ở các nhiệt độ khác nhau. 
Nhiệt độ xử lý hệ mẫu thay đổi từ 850, 
950, 1050, và 1150 oC. Từ giản đồ cho 
thấy rõ sự hình thành cấu trúc Tetragonal 
– Rutile của tinh thể nano SnO2, với đỉnh 
nhiễu xạ xung quanh các đỉnh 26,82o, 
34,05o, và 51,90o, tương ứng với các mặt 
tinh thể (110), (101), và (211) hoàn toàn 
phù hợp với đặc trưng của na–nô tinh thể 
SnO2 [135]. Kích thước của các hạt nano 
tinh thể SnO2 thay đổi từ 4,4; 5,2; và 5,6 
nm ứng với các nhiệt độ 950, 1050, và 
1150 oC. Với mẫu được xử lý nhiệt ở nhiệt độ 850 oC, sự hình thành tinh thể 
không được xác định một cách rõ ràng thông qua giản đồ nhiễu xạ nên không sử 
dụng tính toán. 
3.2.3 Phân tích cấu trúc và hình thái học của vật liệu nano SiO2–SnO2:Eu3+ 
 Trong phần này, chúng tôi sử dụng 
phép đo chụp ảnh hiển vi điện tử quét cho 
các mẫu màng nano composit SiO2–
SnO2:Eu3+ để nghiên cứu hình thái học bề 
mặt mẫu. Kết quả phân tích được thực hiện 
trên máy hiển vi điện tử quét Hitachi FE–
SEM, model S4800, 10 kV (hãng Jeol, Nhật 
Bản), tại Viện Vệ sinh dịch tễ Trung ương – 
Hà nội. 
 Hình 3.23 mô tả ảnh hiển vi điện tử 
quét phân giải cao FE–SEM cho mẫu màng 
nano composit SiO2–SnO2:Eu3+ hình thành 
trên đế Silica. Quan sát thấy các hạt nano 
SnO2:Eu3+ hình thành khá đồng đều với kích thước trung bình của hạt vào 
khoảng 5,0 – 10,0 nm. Như vậy, từ kết quả đo phổ nhiễu xạ tia X và phép đo 
FE–SEM, chúng tôi có thể khẳng định sự tồn tại và hình thành của màng nano 
composit trên đế SiO2/Si tương đối đồng nhất và không bị rạn nứt. 
3.2.4 Khảo sát tính chất quang của màng nano SiO2–SnO2:Eu3+ 
3.2.4.2 Ảnh hưởng của SiO2 lên tính chất quang của ion Eu3+ 
Hình 3.20 Giản đồ nhiễu xạ tia X phụ thuộc 
vào nhiệt độ của các mẫu có tỉ lệ mol 
SnO2/SiO2 = 20/80 với 0% mol Eu. 
Hình 3.23 Ảnh hiển vi điện tử quét FE–
SEM của màng na–nô composit 90SiO2–
10SnO2 pha tạp 0,5 %mol ion Eu3+. 
16 
 Quan sát Phổ huỳnh quang màng composit SiO2:Eu3+ được kích thích tại 
280 nm cho đầy đủ các đặc trưng quang của ion Eu3+. Chúng tôi nhận thấy rằng, 
khi thực hiện đồng kết hợp bằng cách đưa thêm vào trong mẫu một lượng ô-xít 
bán dẫn SnO2 thì cường độ huỳnh quang của mẫu vật liệu nano SiO2–SnO2:Eu3+ 
tăng một bậc so với mẫu SiO2:Eu3+. Điều này nhận được khi quan sát phổ huỳnh 
quang được kích thích ở bước sóng 280 nm của hai mẫu màng SiO2:Eu3+ và 
màng SiO2–SnO2:Eu3+ trên hình 3.26c. 
3.2.4.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ SiO2–SnO2 lên tính chất quang của ion Eu3+ 
 Hình 3.30 mô tả phổ huỳnh quang khi kích thích ở bước sóng 280 nm của 
mẫu (100–x)SiO2–(x)SnO2 được pha tạp 0,5% mol Eu3+ sau khi xử lý nhiệt tại 
900 0C trong 2 giờ, trong đó x nhận các giá trị là 0, 3, 5, 10, 15, 20, 25, và 30. 
 Tỉ số cường độ huỳnh quang giữa dịch chuyển lưỡng cực điện và lưỡng 
cực từ cho phép xác định được tỉ số đối xứng của vị trí các ion đất hiếm trong 
5 10 15 20 25 30
1
2
3
4
5
6
5D0-
7F1
5D0-
7F2
As
ym
m
et
ry
 ra
tio
SnO2 content (% mol.)Thà h phần SnO2 (%mol) 
Tỉ
 s
ố 
bấ
t đ
ối
 x
ứ
ng
Hình 3.30 Phổ huỳnh quang của mẫu (x)SiO2–(100–x)SnO2 pha tạp 0,5 %mol ion Eu3+ sau khi xử 
lý nhiệt tại 900 0C trong 2 giờ, x = 0, 3, 5, 10, 15, 20, 25, và 30 (kích thích ở bước sóng 280 nm). 
Hình 3.26 a) Phổ huỳnh quang màng composit SiO2:Eu3+ được kích thích tại 280 nm; b) Phổ 
kích thích cho huỳnh quang ở 620 nm; c) Huỳnh quang được kích thích ở bước sóng 280 nm 
của hai mẫu vật liệu màng SiO2:Eu3+ và màng 90SiO2–10SnO2:Eu3+. 
 @ 620 nm 
17 
mạng tinh thể [92,94,101]. Chúng ta có thể dự đoán được có ít nhất hai vị trí của 
các ion đất hiếm Eu3+ trong mạng tinh thể, một là các ion đất hiếm nằm ngay trên 
bề mặt của mạng tinh thể, hai là nó có thể thay thế vào các vị trí C2h của các ion 
Sn4+ [44,56,119,129]. Trên hình phụ hình 3.30 cho thấy giá trị tương đối về tỉ lệ 
cường độ I(5D0–7F2) /I(5D0–7F1) như là một hàm của thành phần SnO2. Việc thay 
đổi tỉ lệ mol Sn/Si trong mẫu chế tạo chỉ ra rằng, khi tăng tỉ lệ mol Sn/Si trong 
mẫu thì tỉ lệ cường độ I(5D0–7F2) /I(5D0–7F1) giảm xuống. Sự giảm của chỉ số này 
cho thấy trường tinh thể hình thành quanh các tâm phát quang Eu có tính đối 
xứng tăng lên. Nguyên nhân là do khi tăng hàm lượng SnO2, điều này làm tăng 
các vị trí và môi trường cho các ion Eu3+ thay thế và khuếch tán. Điều này được 
giải thích bởi sự thay thế một số ion Sn4+ bằng các ion đất hiếm Eu3+ trong nano 
tinh thể SnO2, dẫn đến trường tinh thể hình thành quanh các tâm phát quang của 
Eu có tính đối xứng tăng [58]. Do đó, huỳnh quang ứng với các dịch chuyển phát 
xạ liên quan đến lưỡng cực từ (5D0–7F1) thì tăng lên, trong khi đó dịch chuyển 
liên quan đến lưỡng cực điện (5D0–7F2) bị giảm đi. Quan sát phổ huỳnh quang 
trên Hình 3.30 chúng ta nhận thấy cường độ huỳnh quang mạnh nhất ở mẫu 
màng nano composit có tỉ lệ Sn/Si = 10/90 [64,115]. 
 Từ kết quả đo trên phổ kích thích huỳnh quang ta có thể nhận xét: (i) Khi 
kích thích ở 280 nm (kích thích năng lượng bằng năng lượng chuyển mức vùng–
vùng của nano SnO2) ta có thể thu được huỳnh quang đặc trưng của Eu3+ ở bước 
sóng 620 nm. (ii) Kích thích ở bước sóng 280 có thể thu được huỳnh quang có 
cường độ lớn hơn rất nhiều (50 lần) so với huỳnh quang nhận được bằng cách 
kích thích ở bước sóng 392 nm. Khi thay đổi hàm lượng SnO2 có trong mẫu ta 
thấy có sự truyền năng lượng nhờ exciton ở 280 nm của SnO2 rất rõ nét. Cường 
độ huỳnh quang mạnh nhất đạt được ở mẫu có tỉ lệ Sn/Si là 10–90. Quan sát phổ 
5 10 15 20 25 30
5.0
4.8
4.6
4.4
4.2
 SnO2 content (Mol.%)
Ex
ci
to
ni
c 
en
er
gy
 (e
V)
Thành phần SnO2 (%mol) 
N
ăn
g 
lư
ợ
ng
 e
xc
ito
n 
Hình 3.32 Phổ kích thích huỳnh quang thu được tại bước sóng 620 nm cho các mẫu (100–x)SiO2–
(x)SnO2:0.5%Eu3+, x = 0, 3, 5, 10, 15, 20, 25, 30. 
18 
kích thích huỳnh quang cho thấy mẫu có tỷ lệ Sn/Si dưới 5 % mol hình dạng phổ 
kích thích giống với mẫu không có SnO2, nhưng đỉnh vùng kích thích gián tiếp 
có xu hướng dịch dần về phí