Nghiên Cứu Chất Phát Quang Đơn Pha Từ Kẽm Orthosilicat Pha Tạp Mangan Ở Nhiệt Độ Thấp

Nghiên cứu tổng hợp chất phát quang đơn pha từ kẽm orthosilicat pha tạp mangan và các chất khác ở nhiệt độ thấp, ứng dụng trong công nghệ.

• Tác giả: Nguyễn Thị Thanh
• Người hướng dẫn: PGS. Lê Xuân Thành
• Trường học: Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học
• Đề tài: Nghiên Cứu Chất Phát Quang Đơn Pha Từ Kẽm Orthosilicat Pha Tạp Mangan Ở Nhiệt Độ Thấp
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Chất Phát Quang Đơn Pha Zn2SiO4 Mn

Chất phát quang đóng vai trò then chốt trong nhiều ứng dụng khoa học, kỹ thuật và đời sống, từ đèn huỳnh quang đến màn hình hiển thị hiện đại. Trong số các vật liệu phát quang, kẽm orthosilicat (Zn2SiO4) pha tạp mangan (Mn) nổi bật với khả năng phát xạ màu xanh lục hiệu quả, độ bền cao và ứng dụng rộng rãi. Nghiên cứu này tập trung vào việc tổng hợp chất phát quang đơn pha dựa trên Zn2SiO4:Mn ở nhiệt độ thấp, nhằm khắc phục những hạn chế của các phương pháp tổng hợp truyền thống. Bài viết sẽ đi sâu vào cơ chế phát quang, các phương pháp tổng hợp khác nhau, và các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất phát quang của vật liệu. Theo tài liệu gốc, Zn2SiO4:Mn được quan tâm vì “độ tinh khiết màu, độ bền hóa, bền nhiệt, có cường độ phát quang cao”.

1.1. Giới Thiệu Chung Về Kẽm Orthosilicat Zn2SiO4

Kẽm orthosilicat (Zn2SiO4) là một vật liệu nền lý tưởng cho chất phát quang vì khả năng pha tạp với nhiều ion khác nhau. Cấu trúc tinh thể đặc biệt của nó tạo điều kiện cho sự phát xạ ánh sáng hiệu quả khi được kích thích bởi các nguồn năng lượng bên ngoài. Việc kiểm soát cấu trúc và kích thước hạt nano của Zn2SiO4 là rất quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất phát quang. Các nghiên cứu gần đây đã tập trung vào việc cải thiện cấu trúc tinh thể thông qua các phương pháp tổng hợp khác nhau.

1.2. Cơ Chế Phát Quang Của Mangan Mn Trong Zn2SiO4

Mangan (Mn), khi được pha tạp vào Zn2SiO4, đóng vai trò là trung tâm phát quang. Các electron trong ion Mn2+ hấp thụ năng lượng và chuyển lên các mức năng lượng cao hơn. Khi các electron này trở lại trạng thái năng lượng ban đầu, chúng phát ra ánh sáng với một bước sóng đặc trưng, tạo ra màu xanh lục đặc trưng. Hiệu quả của quá trình này phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm nồng độ mangan, cấu trúc tinh thể của vật liệu nền và nhiệt độ môi trường.

II. Vấn Đề Thách Thức Trong Tổng Hợp Zn2SiO4 Mn

Phương pháp tổng hợp truyền thống, như phản ứng pha rắn, thường đòi hỏi nhiệt độ cao và thời gian dài, dẫn đến tiêu tốn năng lượng và kích thước hạt không đồng đều. Việc kiểm soát nồng độ mangan và ngăn chặn quá trình oxi hóa mangan (Mn) cũng là một thách thức lớn. Hơn nữa, việc tạo ra chất phát quang đơn pha với hiệu suất phát quang cao đòi hỏi sự tối ưu hóa nghiêm ngặt các điều kiện tổng hợp. Mục tiêu của nghiên cứu này là giải quyết những thách thức này bằng cách phát triển một phương pháp tổng hợp nhiệt độ thấp hiệu quả hơn. Tài liệu gốc nhấn mạnh rằng phương pháp pha rắn “tiêu tốn năng lượng lớn vì phối liệu cần phải nghiền và sau đó nung ở nhiệt độ cao trong thời gian dài”.

2.1. Hạn Chế Của Phương Pháp Phản Ứng Pha Rắn Truyền Thống

Phương pháp phản ứng pha rắn, mặc dù đơn giản, gặp phải nhiều hạn chế. Nhiệt độ nung cao cần thiết để tạo ra sản phẩm đơn pha thường dẫn đến sự kết tụ hạt và kích thước hạt không đồng đều. Quá trình nghiền và trộn phức tạp cũng có thể dẫn đến sự phân bố không đồng đều của mangan (Mn) trong vật liệu nền. Quan trọng hơn, việc duy trì mangan (Mn) ở trạng thái hóa trị +2 đòi hỏi môi trường khử nghiêm ngặt, làm tăng chi phí sản xuất.

2.2. Kiểm Soát Nồng Độ Mangan Và Quá Trình Oxi Hóa

Kiểm soát chính xác nồng độ mangan là rất quan trọng để đạt được hiệu suất phát quang tối ưu. Nồng độ mangan quá cao có thể dẫn đến hiện tượng quenching phát quang, trong đó năng lượng bị mất do tương tác giữa các ion mangan (Mn), làm giảm cường độ phát xạ. Đồng thời, quá trình oxi hóa mangan (Mn) trong quá trình tổng hợp có thể làm thay đổi tính chất phát quang của vật liệu. Việc sử dụng các chất khử và môi trường bảo vệ là cần thiết để ngăn chặn quá trình này.

III. Phương Pháp Đồng Kết Tủa Giải Pháp Tổng Hợp Nhiệt Độ Thấp

Phương pháp đồng kết tủa nổi lên như một giải pháp tiềm năng để tổng hợp Zn2SiO4:Mn ở nhiệt độ thấp. Phương pháp này cho phép kiểm soát tốt hơn kích thước hạt nano, cấu trúc tinh thể và sự phân bố đồng đều của mangan (Mn) trong vật liệu nền. Bằng cách điều chỉnh các thông số tổng hợp, như pH, nhiệt độ và nồng độ tiền chất, có thể tạo ra chất phát quang đơn pha với hiệu suất phát quang cao. Phương pháp này hứa hẹn mang lại hiệu quả cao hơn so với phương pháp pha rắn truyền thống. Theo tài liệu, ưu điểm của phương pháp này là “tiền chất kết tủa tạo thành có cỡ hạt nano, có hoạt tính hóa học cao”.

3.1. Ưu Điểm Của Phương Pháp Đồng Kết Tủa Trong Tổng Hợp Vật Liệu Nano Phát Quang

Phương pháp đồng kết tủa mang lại nhiều ưu điểm so với các phương pháp tổng hợp truyền thống. Khả năng kiểm soát kích thước hạt nano và cấu trúc tinh thể giúp tối ưu hóa tính chất quang học của vật liệu. Sự phân bố đồng đều của mangan (Mn) trong vật liệu nền cũng giúp tăng cường hiệu suất phát quang. Hơn nữa, phương pháp này có thể được thực hiện ở nhiệt độ thấp, giúp tiết kiệm năng lượng và giảm thiểu sự hình thành các tạp chất không mong muốn.

3.2. Tối Ưu Hóa Các Thông Số Tổng Hợp Để Cải Thiện Hiệu Suất Phát Quang

Để đạt được hiệu suất phát quang tối ưu, cần tối ưu hóa các thông số tổng hợp như pH, nhiệt độ, nồng độ tiền chất và thời gian phản ứng. Điều chỉnh pH có thể ảnh hưởng đến kích thước hạt nano và cấu trúc tinh thể của sản phẩm. Nhiệt độ phản ứng cũng đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát tốc độ phản ứng và sự hình thành pha tinh thể. Tối ưu hóa nồng độ tiền chất có thể đảm bảo sự phân bố đồng đều của mangan (Mn) trong vật liệu nền.

IV. Ảnh Hưởng Của Doping Mangan Và Các Yếu Tố Khác

Nghiên cứu này cũng tập trung vào ảnh hưởng của doping mangan, các chất trợ chảy và axit hữu cơ đến tính chất phát quang của Zn2SiO4:Mn. Việc điều chỉnh nồng độ mangan và thêm các chất phụ gia có thể cải thiện đáng kể hiệu suất phát quang và độ bền của vật liệu. Sự tương tác giữa các ion mangan (Mn) và vật liệu nền cũng đóng vai trò quan trọng trong việc xác định cơ chế phát quang. Theo tài liệu gốc, “việc thêm axit boric và axit hữu cơ vào phối liệu khi nghiền ướt sẽ tạo ra môi trường axit bảo vệ ion Mn2+”.

4.1. Tối Ưu Nồng Độ Mangan Để Tránh Hiện Tượng Quenching Phát Quang

Nồng độ mangan tối ưu là một yếu tố quan trọng để đạt được hiệu suất phát quang cao nhất. Nồng độ mangan quá cao có thể dẫn đến hiện tượng quenching phát quang, làm giảm cường độ phát xạ. Việc xác định nồng độ mangan tối ưu đòi hỏi sự cân bằng giữa việc cung cấp đủ trung tâm phát quang và tránh sự tương tác không mong muốn giữa các ion mangan (Mn).

4.2. Vai Trò Của Các Chất Trợ Chảy Và Axit Hữu Cơ Trong Quá Trình Tổng Hợp

Các chất trợ chảy và axit hữu cơ có thể đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện quá trình tổng hợp. Các chất trợ chảy có thể làm giảm nhiệt độ phản ứng và thúc đẩy sự hình thành pha tinh thể. Axit hữu cơ có thể tạo ra môi trường axit, giúp bảo vệ mangan (Mn) khỏi quá trình oxi hóa và cải thiện sự phân tán của các tiền chất.

V. Ứng Dụng Tiềm Năng Của Zn2SiO4 Mn Trong Công Nghệ LED

Chất phát quang Zn2SiO4:Mn có nhiều ứng dụng tiềm năng, đặc biệt là trong công nghệ điốt phát quang (LED). Khả năng phát xạ ánh sáng xanh lục hiệu quả, độ bền cao và chi phí sản xuất tương đối thấp khiến Zn2SiO4:Mn trở thành một lựa chọn hấp dẫn cho việc phát triển các thiết bị LED hiệu suất cao. Bên cạnh đó, ứng dụng trong cảm biến, đánh dấu, và ứng dụng sinh học cũng rất tiềm năng. Nghiên cứu này sẽ khám phá các ứng dụng tiềm năng này và đánh giá khả năng thương mại hóa của chất phát quang được tổng hợp. Theo tài liệu gốc, chất phát quang này có ứng dụng rộng rãi từ “đèn ống, trang trí, các loại sơn… màn hình điện tử, chế tạo màn hình tivi”.

5.1. Zn2SiO4 Mn Như Một Thành Phần Quan Trọng Trong Đèn LED Ánh Sáng Trắng

Zn2SiO4:Mn có thể được sử dụng kết hợp với các chất phát quang khác để tạo ra ánh sáng trắng trong đèn LED. Bằng cách điều chỉnh tỷ lệ các chất phát quang khác nhau, có thể kiểm soát màu sắc và hiệu suất phát quang của đèn LED. Các nghiên cứu gần đây đã tập trung vào việc phát triển các đèn LED ánh sáng trắng hiệu suất cao dựa trên Zn2SiO4:Mn.

5.2. Tiềm Năng Trong Các Ứng Dụng Hiển Thị Và Cảm Biến

Ngoài công nghệ LED, Zn2SiO4:Mn còn có nhiều ứng dụng tiềm năng khác. Tính chất phát quang của nó có thể được khai thác trong các ứng dụng hiển thị, như màn hình và biển báo. Hơn nữa, Zn2SiO4:Mn có thể được sử dụng trong các cảm biến phát hiện các chất hóa học hoặc sinh học cụ thể. Các ứng dụng này đang được nghiên cứu và phát triển rộng rãi.

VI. Kết Luận Hướng Nghiên Cứu Tiềm Năng Về Chất Phát Quang

Nghiên cứu về tổng hợp chất phát quang đơn pha Zn2SiO4:Mn ở nhiệt độ thấp bằng phương pháp đồng kết tủa đã mở ra những hướng đi mới trong việc phát triển các vật liệu phát quang hiệu suất cao và thân thiện với môi trường. Việc tối ưu hóa các thông số tổng hợp và khám phá các ứng dụng tiềm năng của Zn2SiO4:Mn sẽ tiếp tục là trọng tâm của các nghiên cứu trong tương lai. Cần có thêm các nghiên cứu về cơ chế phát quang, ảnh hưởng của nhiệt độ và ảnh hưởng của nồng độ. Các nghiên cứu về pha tạp thêm các chất phát quang khác cũng rất hứa hẹn. Theo tài liệu gốc, nghiên cứu giúp giảm “nhiệt độ nung và thời gian nung, có thể đưa vào trong thành phần phối liệu các chất trợ chảy”.

6.1. Tóm Tắt Các Kết Quả Nghiên Cứu Quan Trọng

Các kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng phương pháp đồng kết tủa là một phương pháp hiệu quả để tổng hợp Zn2SiO4:Mn ở nhiệt độ thấp. Việc tối ưu hóa các thông số tổng hợp, như pH, nhiệt độ và nồng độ tiền chất, có thể cải thiện đáng kể hiệu suất phát quang của vật liệu. Hơn nữa, việc sử dụng các chất trợ chảy và axit hữu cơ có thể giúp bảo vệ mangan (Mn) khỏi quá trình oxi hóa và cải thiện sự phân tán của các tiền chất.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Tương Lai Về Vật Liệu Nano Phát Quang

Trong tương lai, các nghiên cứu nên tập trung vào việc khám phá các ứng dụng tiềm năng của Zn2SiO4:Mn trong các lĩnh vực khác nhau, như công nghệ LED, hiển thị và cảm biến. Cần có thêm các nghiên cứu về cơ chế phát quang và sự ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến tính chất quang học của vật liệu. Nghiên cứu về pha tạp thêm các chất phát quang khác cũng có thể mở ra những hướng đi mới trong việc phát triển các vật liệu phát quang đa chức năng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: TỔNG QUAN 1. Chất phát quang 1. Một số thuật ngữ liên quan đến chất phát quang Phát quang là hiện tượng phát ra ánh sáng của chất sau khi hấp thụ năng lượng bên ngoài. Một photon có năng lượng cao hơn được hấp thụ và một photon có năng lượng thấp hơn được phát xạ, nghĩa là tia sáng được phát ra có bước sóng dài hơn so với tia kích hoạt [1].

Có nhiều nguồn bức xạ kích thích khác nhau. Quang phát quang là sự phát quang do tác dụng của photon ánh sáng. Điện phát quang là phát quang do tác dụng của năng lượng điện, phát quang tia âm cực là dùng tia âm cực hoặc chùm electron có năng lượng đủ lớn để gây ra sự phát quang [1]. Phát quang có thể chia ra 2 loại huỳnh quang và lân quang.

Huỳnh quang: sự phát sáng chỉ kéo dài được 10-8 giây (khoảng 10-9 ÷ 10-3 giây) sau khi ngừng kích thích, tức là dừng lại hẳn ngay sau khi dừng nguồn kích thích. Lân quang: sự phát sáng còn tiếp tục kéo dài thêm một thời gian nữa (thường là từ 10-3 ÷ 100,0 giây) sau khi ngừng kích thích. Lân quang là một dạng phát quang, trong đó các phân tử của chất lân quang hấp thụ ánh sáng, chuyển hóa năng lượng của các photon thành năng lượng của các e ở một số trạng thái lượng tử có mức năng lượng cao nhưng bền trong phân tử để sau đó electron chậm chạp rơi về trạng thái lượng tử ở mức năng lượng thấp hơn và giải phóng một phần năng lượng trở lại ở dạng photon. Lân quang khác với huỳnh quang ở chỗ việc electron trở lại trạng thái cũ kèm theo nhả ra photon rất chậm.

Trong huỳnh quang sự rơi về trạng thái cũ của electron gần như tức thời, photon được giải phóng ngay. Các chất lân quang do đó hoạt động như bộ dự trữ ánh sáng: thu nhận ánh sáng và chậm chạp nhả ánh sáng sau đó [1]. Sự hấp thụ ánh sáng và màu sắc 1. Bức xạ điện từ và ánh sáng Bức xạ điện từ được chia thành các dải theo bước sóng như hình 1.

1 Dải bức xạ điện từ [2] Ánh sáng nhìn thấy nằm trong một vùng phổ với bước sóng từ 0,4 µm đến 0,7 µm. Như vậy chất rắn vô cơ có thể chia thành 2 nhóm: các chất hấp thụ ánh sáng (tạo màu) và các chất phát xạ ánh sáng (chất phát quang và laze trạng thái rắn). Các chất màu dùng cho sơn và các chất phát quang dùng cho màn hình tivi hoặc đèn, … Theo quan điểm cổ điển, bức xạ điện từ là sóng gồm hai thành phần điện trường và từ trường vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền. Ánh sáng và nhiệt (hay là bức xạ năng lượng), sóng rađio, sóng rađa, tia Rơnghen, đều là các dạng bức xạ điện từ [2].

Mỗi một dạng bức xạ điện từ được đặc trưng bởi một phạm vi đặc thù của bước sóng và kỹ thuật tạo ra nó. 2 Sóng điện từ [2] 1. Hấp thụ, phản xạ và truyền qua [2, 3] Theo thuyết lượng tử, khi chùm photon chiếu vào một chất rắn, sẽ diễn ra sự tương tác. Theo nguyên lý tán xạ bức xạ điện từ của Huygen, khi các photon đến gần tiếp xúc với một chất rắn, các vectơ điện trường và từ trường của các photon tới cặp đôi với các vectơ điện trường và từ trường của các electron trong các nguyên tử của chất rắn.

Cơ chế này được minh họa ở hình 1.3 như sau: 10 R - bức xạ được phản xạ; A - bức xạ được hấp thụ; T - bức xạ được truyền qua ; S - bức xạ được tán xạ. 3 Cơ chế tương tác của photon với chất rắn [2] Một phần cường độ ban đầu Io được hấp thụ, phần khác được truyền qua, phần khác được tán xạ và một phần khác nữa được phản xạ. Các thành phần S và T không phụ thuộc vào bước sóng của photon tới; trong khi R và A chủ yếu phụ thuộc vào bước sóng. Chất phát quang vô cơ Chất phát quang vô cơ là các chất được chế tạo từ các hợp chất vô cơ dạng tinh thể, có khả năng phát ra ánh sáng sau khi hấp thụ năng lượng.

Năng lượng bức xạ của chất phát quang nhỏ hơn năng lượng kích thích, nghĩa là sự phát sáng của chất rắn chuyển dịch về phía có bước sóng dài hơn so với tia kích thích [4]. Cấu tạo Vật liệu phát quang vô cơ loại có pha tạp hầu hết thường gồm chất nền và chất kích hoạt. Chất nền chiếm thành phần chủ yếu trong vật liệu, chất kích hoạt chiếm một lượng rất nhỏ [3]. - Chất nền là những chất có vùng cấm rộng, có tính trong suốt đối với bức xạ trong vùng ánh sáng nhìn thấy và vùng bức xạ kích thích của các tâm phát quang.

Chất làm nền, ngoài tính trơ về quang học còn cần có độ bền về cơ lý hóa, ổn định về cấu trúc và có khả năng đính các nguyên tử pha tạp trong nút mạng. Các chất nền thông thường là các oxit, sunfua, silicat, aluminat, borat, photphat, vanadat và tungstat, chẳng hạn như Y2O3, ZnS, Zn2SiO4, Y3Al5O12, LaPO4, YVO4, CaWO4 [5]. - Chất kích hoạt thường là cation của các nguyên tố chuyển tiếp Mn, Bi, Cu, Ag, … hoặc các nguyên tố đất hiếm như Tb, Eu, Ce, … Đặc điểm của các ion này là có nhiều các obitan trống, đó là các vị trí để electron nhảy lên khi bị kích thích và sau đó trở về trạng thái năng lượng thấp hơn kèm theo phát xạ [1]. 11 Yêu cầu chung của chất nền và chất kích hoạt như sau: - Cation chất kích hoạt và cation chất nền cần phải phù hợp về kích thước (bán kính ion) để thu được chất phát quang có cường độ phát quang cao nhất.

Nếu kích thước của 2 cation này không khớp nhau sẽ làm biến dạng mạng lưới và hạn chế khả năng của chất kích hoạt đi vào trong mạng chất nền. Chất kích hoạt thường có trạng thái oxi hóa tương tự các cation chất nền để chúng có thể đi vào mạng lưới chất nền dưới dạng tạp chất thay thế, tạp chất lỗ trống hay xâm nhập [4]. - Ngoài ra, vật liệu phát quang còn có thể bổ sung thêm một lượng chất phụ gia thứ hai gọi là chất tăng nhạy. Chất phát quang được ký hiệu: MnYOb:Nx, trong đó MnYOb: chất nền (M: cation, YOb: anion); N: chất kích hoạt.

Đặc tính phát quang của vật liệu phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của vật liệu nền và chất kích hoạt, sự tác động qua lại giữa chúng sẽ quyết định hiệu quả phát quang. Chất nền đóng vai trò làm cấu trúc tinh thể chủ, chất kích hoạt có thể đi vào các vị trí khuyết tật bên trong cấu trúc đó như khuyết tật xâm nhập, khuyết tật thay thế,. Các cation chất kích hoạt thay thế một phần các cation của chất nền trong mạng tinh thể, khi đó chất phát quang được biểu diễn bằng công thức M(n – x)NxYOb. Một dạng khuyết tật thường gặp trong mạng tinh thể được thể hiện ở hình 1.

4 Một số dạng khuyết tật thường gặp trong mạng tinh thể [7] 1. Ứng dụng Các chất phát quang vô cơ được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực: - Đèn huỳnh quang [8], bảng hiển thị plasma ống tia catot [8-10], … - Chế tạo các màn hình điện tử, thiết bị bức xạ điện tử [8, 10], … - Chất màu trong các loại sơn [8], … - Mực in bảo mật mã vạch, thẻ tín dụng, hóa đơn [8],… - Các thiết bị diệt khuẩn y tế, sinh học sử dụng bức xạ [11],… 12 1. Cơ chế phát quang Khi chiếu nguồn bức xạ kích thích vào chất phát quang thì xảy ra các quá trình biến đổi năng lượng (hình 1. 5 Sơ đồ mức năng lượng của chất phát quang [5] Chuỗi quá trình này bao gồm: - Quá trình hấp thụ năng lượng (từ nguồn năng lượng).

- Quá trình kích thích bên trong tâm hoạt tính để chuyển lên trạng thái kích thích. - Quá trình nghỉ của trạng thái kích thích (ở đây năng lượng bị mất cho trạng thái dao động của mạng tinh thể). - Quá trình phát xạ photon có năng lượng thấp hơn từ trạng thái kích thích, và quá trình nghỉ trở về trạng thái cơ bản (trạng thái nền). Trong chất phát quang, quá trình hấp thụ năng lượng có thể xảy ra trong chất nền hoặc trực tiếp trong tâm hoạt hóa.

Tâm hoạt hóa hấp thụ năng lượng và thay đổi trạng thái năng lượng điện tử của nó từ trạng thái cơ bản lên trạng thái kích thích [3, 4, 5]. Theo giản đồ mức năng lượng của chất phát quang rắn ở hình 1.5, sự phát xạ có thể xảy ra trong quá trình chuyển hóa giữa 2 trạng thái năng lượng của chất kích hoạt, hoặc giữa vùng dẫn và một trạng thái năng lượng của chất kích hoạt. Điện tử có thể bị kích thích nhiệt chuyển từ bẫy lên vùng dẫn. Trạng thái năng lượng của chất kích hoạt là trạng thái mà điện tử có thể dễ dàng đi vào và đi ra.

Nói cách khác, điện tử có thể tái hợp trực tiếp, bằng cách quay trở về vùng dẫn.5 thể hiện hai khả năng tái hợp của điện tử: - Khả năng thứ nhất: điện tử chuyển lên trạng thái kích thích của chất kích hoạt, và phát xạ bằng cách chuyển về trạng thái cơ bản của chất kích hoạt. 13 - Khả năng thứ hai: điện tử bị giữ lại trong các bẫy nằm trong các mức năng lượng không cho phép các chuyển hóa liên quan đến phát xạ. Sau đó, điện tử được kích thích nhiệt chuyển lên vùng dẫn, và cuối cùng phát xạ bằng cách chuyển về mức năng lượng của chất kích hoạt.6 minh họa thêm về cơ chế phát bức xạ của chất phát quang vô cơ trong trường hợp có thêm chất tăng nhạy [4, 12]. 6 Cơ chế phát quang có chất tăng nhạy [4] a) mạng tinh thể nền H, chất kích hoạt A b) Mạng tinh thể nền H, chất kích hoạt A và chất tăng nhạy S Sự chuyển năng lượng không bức xạ trong chất phát quang có chứa chất tăng nhạy xảy ra khi có các điều kiện sau: - Mức năng lượng của chất kích hoạt và chất tăng nhạy ở trạng thái kích thích gần nhau.

- Ion kích hoạt và ion tăng nhạy chiếm vị trí gần nhau trong mạng lưới tinh thể nền. Dưới tác dụng của nguồn kích thích, các ion chất tăng nhạy nhảy lên trạng thái kích thích và sau đó sẽ chuyển năng lượng cho ion kích hoạt bên cạnh. Lúc này, quá trình chuyển không xảy ra sự mất năng lượng (hoặc chỉ mất một phần năng lượng), còn ion của chất tăng nhạy lại chuyển về trạng thái cơ bản. Cuối cùng ion kích hoạt chuyển sang trạng thái cơ bản và phát ra ánh sáng [1].