MỞ ĐẦU Hiện nay, vấn đề lượng, tiết kiệm lượng lượng bảo vệ môi trường quan tâm, đầu tư, nghiên cứu toàn giới Trong lĩnh vực tiêu thụ lượng, chiếu sáng chiếm tỷ trọng đáng kể Theo số liệu quan thống kê có uy tín, nước phát triển, tỷ trọng lượng điện tiêu thụ cho chiếu sáng chiếm tới 20% tổng sản lượng điện sản xuất nước Do đó, tiết kiệm lượng thông qua tiết kiệm điện chiếu sáng biện pháp hầu hết quốc gia giới thực Để tiết kiệm lượng chiếu sáng, việc thay loại bóng đèn có hiệu suất chuyển đổi lượng thấp bóng đèn chiếu sáng hiệu suất cao quan tâm Vì nay, xu hướng sử dụng nguồn sáng nhân tạo chủ yếu loại đèn huỳnh quang, đèn compact, đèn LED ngày nhiều So với đèn dây tóc, loại đèn vừa có tuổi thọ cao, vừa tiết kiệm điện sáng Để ứng dụng cách có hiệu quả, vật liệu huỳnh quang phải có số đặc tính phải dễ dàng bị kích thích nguồn kích thích thích hợp (ví dụ: nguồn photon lượng cao như: tia X, xạ tử ngoại, dòng điện tử, điện trường, từ xạ hồng ngoại, hay chí từ tác động học) có hiệu suất lượng tử cao Hơn chất hoạt động phải chuyển đổi cách có hiệu lượng hấp thụ thành ánh sáng có tần số phù hợp vùng nhìn thấy Đồng thời, vật liệu phải bền ổn định tác nhân kích thích có công nghệ chế tạo đơn giản Trong hệ vật liệu mới, hệ bột huỳnh quang sở SrPB, SrPCl Y2O3 thu hút nhiều quan tâm nghiên cứu Vật liệu Sr6P5BO20 pha tạp ion Eu2+ phát xạ vùng ánh sáng xanh lam xanh lục, với số trả màu (CRI) lên đến 99; vật liệu Sr5Cl(PO4)3 pha tạp Eu2+ phát ánh sáng xanh lam có chất lượng tốt, độ bền quang cao; vật liệu Y2O3 pha tạp Eu3+ phát ánh sáng đỏ, có thành phần đơn giản, hiệu phát quang tốt, có thời gian sống phát quang dài Tuy nhiên, với vật liệu này, chế chuyển đổi lượng, ảnh hưởng thông số chế tạo lên tính chất quang vật liệu cần tiếp tục làm rõ, đặc biệt vấn đề liên quan đến công nghệ chế tạo điều kiện thực tế nước (nhằm tạo quy trình chế tạo ổn định quy mô lớn) Hơn nữa, nhằm khai thác tính chất thú vị nguyên tố pha tạp Europium (Eu) nguyên tố có khả cho phổ phát xạ hoàn toàn khác vùng đỏ xanh lam (hoặc trí xanh lam xanh lục) trạng thái hóa trị Eu3+ Eu2+ Điều này, mở khả sử dụng mạng nhất, cách điều khiển điều kiện công nghệ chế tạo để tạo bột huỳnh quang phát xạ ba màu, hay nói cách khác tạo bột huỳnh quang phát xạ ánh sáng trắng phát xạ đồng thời ánh sáng đỏ xanh lam Các nghiên cứu gần chiếu sáng thực vật cho thấy, đèn chiếu sáng tốt cho trồng đèn có phổ phát xạ phù hợp với phổ hấp thụ diệp lục (phổ hấp thụ diệp lục gồm có hai dải chính, dải hấp thụ vùng xanh lam (400-500 nm) có cực đại ~460 nm dải hấp thụ màu đỏ (600-700 nm) có đỉnh hấp thụ ~660 nm Do việc chế tạo bột huỳnh quang phát xạ đồng thời ánh sáng đỏ xanh lam nền, mở hội cho ứng dụng chế tạo loại đèn chiếu sáng chuyên dụng cho nông nghiệp Với lý trên, lựa chọn đề tài “Nghiên cứu chế tạo bột huỳnh SrPB, SrPCl Y2O3 pha tạp Eu ứng dụng đèn huỳnh quang" Mục tiêu nghiên cứu luận án  Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ tối ưu hóa thông số công nghệ chế tạo hai loại bột huỳnh quang lai màu sở mạng SrPB SrPCl pha tạp ion Eu3+ (phát xạ đỏ) Eu2+ (phát xạ xanh lam), phương pháp đồng kết tủa  Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ tối ưu hóa thông số công nghệ chế tạo bột huỳnh quang phát xạ đỏ Y2O3:Eu3+ phương pháp đồng kết tủa  Nghiên cứu tính chất ba hệ bột huỳnh quang SrPB, SrPCl Y2O3 chế tạo đánh giá khả ứng dụng chúng chế tạo đèn huỳnh quang phát xạ ánh sáng trắng đèn huỳnh quang chuyên dụng cho chiếu sáng nông nghiệp Nội dung nghiên cứu luận án Để đạt mục tiêu đặt ra, nội dung nghiên cứu luận án xác định sau:  Tổng quan tình hình nghiên cứu giới nước ba đối tượng bột huỳnh quang luận án: SrPB, SrPCl Y2O3 pha tạp Eu  Nghiên cứu sở lý thuyết về: chế phát xạ bột huỳnh quang đèn huỳnh quang; cấu trúc điện tử ion Eu2+ Eu3+ tinh thể  Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ chế tạo bột huỳnh quang SrPB SrPCl pha tạp ion Eu3+ Eu2+ Y2O3 pha tạp Eu3+ phương pháp đồng kết tủa  Khảo sát cấu trúc tinh thể tính chất quang bột huỳnh quang chế tạo nhằm tìm điều kiện chế tạo nồng độ pha tạp pha tạp tối ưu cho loại bột huỳnh quang  Thử nghiệm ứng dụng bột huỳnh quang thu để chế tạo đèn compact đánh giá khả ứng dụng chiếu sáng nông nghiệp Những đóng góp luận án  Chế tạo thành công bột huỳnh quang sở mạng SrPB, SrPCl Y2O3 pha tạp Eu phương pháp đồng kết tủa Cụ thể SrPB:Eu2+, SrPB:Eu3+ SrPCl:Eu2+, SrPCl:Eu3+, Y2O3:Eu3+  Đã nghiên cứu cách hệ thống phụ thuộc phổ phát xạ (quang huỳnh quang) ba loại bột huỳnh quang SrPB, SrPCl Y2O3 pha tạp Eu vào điều kiện công nghệ chế tạo nhiệt độ thiêu kết, nhiệt độ khử, nồng độ Eu pha tạp, bước sóng kích thích qua xác định điều kiện chế tạo tối ưu cho loại, để nhận bột huỳnh quang có chất lượng tinh thể tốt cường độ phát quang cao  Đã phát vai trò Eu pha tạp việc nâng cao tỷ lệ Cl thành phần mạng bột huỳnh quang SrPCl:Eu Tỷ lệ Cl mạng tăng nồng độ Eu pha tạp tăng lên  Đã xác nhận tồn pha Sr3Eu(PO4)3 thành phần bột SrPB pha tạp Eu với nồng độ cao (5; 9; 15 %), pha tinh thể ion Eu trạng thái Eu3+ không bị khử Eu2+, sở đưa hai phương án chế tạo bột lai màu sử dụng bột SrPB cách khử không hoàn toàn bột SrPB:Eu3+ pha tạp Eu với nồng độ cao (> %)  Đã thử nghiệm ứng dụng bột huỳnh quang thu (Y2O3:Eu3+) để chế tạo đèn compact phát xạ đỏ xanh lam – đỏ dùng chiếu sáng nông nghiệp Bố cục luận án Ngoài phần mở đầu kết luận, luận án chia thành chương: Chương 1: Trình bày tổng quan lý thuyết vấn đề liên quan đến bột huỳnh quang tính chất phát xạ ion đất tinh thể, đặc biệt ion Eu2+ Eu3+ Chương 2: Trình bày kỹ thuật thực nghiệm chế tạo bột huỳnh quang phương pháp đồng kết tủa phép đo thực nghiệm nghiên cứu cấu trúc đặc tính quang bột huỳnh quang chế tạo Chương 3: Trình bày kết nghiên cứu bột huỳnh quang SrPB pha tạp ion Eu3+ ion Eu2+ đặc trưng phát xạ vật liệu Chương 4: Trình bày kết nghiên cứu bột huỳnh quang SrPCl pha tạp ion Eu3+ ion Eu2+ đặc trưng phát xạ vật liệu Chương 5: Trình bày kết nghiên cứu bột huỳnh quang Y2O3 pha tạp Eu3+ phát xạ ánh sáng đỏ, đặc trưng phát xạ vật liệu kết ứng dụng bột chế tạo cho đèn huỳnh quang compact Chương TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VÀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN Bột huỳnh quang vật liệu dạng bột có khả phát quang kích thích Các bột huỳnh quang thông thường gồm chất tâm phát quang Chất (mạng chủ) thường oxit hydroxit có vùng cấm rộng, chất pha tạp (tâm kích hoạt) thường ion đất kim loại chuyển tiếp kim loại có lớp vỏ chưa điền đầy electron mà chúng nhạy với trình kích thích Khi kích thích tâm kích hoạt hấp thụ photon, chuyển lên trạng thái kích thích, trình hồi phục từ trạng thái kích thích trạng thái phát ánh sáng 1.5 Các loại bột huỳnh quang 1.1.5.1 Bột huỳnh quang truyền thống 1.1.5.2 Một số bột huỳnh quang ba phổ (bột huỳnh quang ba màu) 1.1.5.3 Bột huỳnh quang sở SrPB, SrPCl Y2O3 a/ Bột huỳnh quang sở SrPB : có chất lượng cao dùng để cải thiện số trả màu thiết bị chiếu sáng thiết bị hiển thị màu Khi pha tạp ion Eu2+ vật liệu phát xạ vùng ánh sáng xanh lam lục, với số trả màu lên đến 99% Bột huỳnh quang SrPB pha tạp Eu2+ thường dạng đa pha, gồm pha SrPB pha bậc hai không mong muốn: SrBPO5 Sr3(PO4)2 Sr2P2O7, tỷ lệ pha thành phần phụ thuộc vào nồng độ pha tạp ion Eu Việc nghiên cứu để tìm nồng độ Eu pha tạp cho thu bột vừa có nồng độ tâm kích hoạt cao lại có tỷ lệ pha (Sr6P5BO20) lớn cần thiết Một điểm đáng lưu ý tổng hợp SrPB:Eu2+ với tỷ lệ pha tạp Eu cao, cấu trúc bột xuất pha mới, cho phát xạ đỏ, ứng với ion Eu3+, gợi ý để đề tài luận án thực nghiên cứu chế tạo bột huỳnh quang phát xạ ánh sáng trắng b/ Bột huỳnh quang sở SrPCl: Bột huỳnh quang có độ bền lý, hóa cao, có giá thành rẻ, thân thiện với môi trường, có triển vọng làm vật liệu thay cho thành phần phát xạ xanh lam đèn huỳnh quang compact hiệu suất cao chế tạo điốt phát quang ánh sáng trắng Khi pha tạp ion Eu2+, SrPCl có khả hấp thụ mạnh vùng tử ngoại gần 390 nm, có dải phát xạ rộng vùng ánh sáng xanh lam Các vật liệu chế tạo với định hướng tạo bột huỳnh quang phát xạ ánh sáng trắng c/ Bột huỳnh quang sở Y2O3 Bột huỳnh quang Y2O3 pha tạp ion Eu3+ phát xạ ánh sáng đỏ thành phần quan trọng bột huỳnh quang ba phổ Đối với ngành công nghiệp chế tạo thiết bị chiếu sáng nước, nguyên liệu bột huỳnh quang Y2O3:Eu3+ nguyên liệu ngoại nhập Vì thế, việc nghiên cứu, tổng hợp bột huỳnh quang Y2O3 pha tạp ion Eu3+ phát xạ ánh sáng đỏ để thay bột huỳnh quang ngoại nhập nhu cầu cần thiết mang ý nghĩa thực tiễn cao 1.2 Các phương pháp tổng hợp bột huỳnh quang 1.2.3 Phương pháp đồng kết tủa Phương pháp đồng kết tủa phương pháp chế tạo vật liệu dạng ôxít phức hợp cách cho kết tủa từ dung dich muối chứa cation kim loại dạng hydroxit, cacbonat, oxalat, citrate…., sản phẩm thu phương pháp đồng kết tủa có tính đồng cao, độ tinh khiết hóa học cao tiết kiệm nhiều lượng Đây phương pháp lựa chọn đề tài luận án Chương CÁC KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 2.1 Quy trình chế tạo bột huỳnh quang phương pháp đồng kết tủa Hình 2.1 Sơ đồ chế tạo vật liệu phương pháp đồng kết tủa Hình 2.2 Quy trình tổng hợp bột huỳnh quang SrPB pha tạp Eu Hình 2.3 Quy trình tổng hợp bột huỳnh quang SrPCl pha tạp Eu Nguyên tắc chung phương pháp đồng kết tủa cho dung dịch chất chứa anion cation vật liệu cần tổng hợp để phản ứng xẩy Sau điều khiển độ pH để trình kết tủa xẩy đồng thời tiền chất ban đầu Do trình kết tủa xẩy đồng thời mà sản phẩm thu có tính đồng độ tinh khiết hóa học cao Dựa vào chu trình nói tiến hành tổng hợp nhóm vật liệu SrPB; SrPCl Y2O3 pha tạp Eu3+ Eu2+ 2.2 Thực nghiệm đo đạc: Với vật liệu tổng hợp được, tiến hành khảo sát hình thái bề mặt kích thước hạt vật liệu hệ đo FESEM-JSM-7600F (Jeol, Nhật bản) Viện Tiên tiến Khoa học Công nghệ (AIST) trường Đại học Bách khoa Hà nội Khảo sát cấu trúc vật liệu hệ đo X-ray: hệ Siemens D5000 Trường Đại học khoa học tự nhiên Hà Nội hệ D8 Advance trường Đại học Cần Thơ Các hệ đo sử dụng bước sóng tới λCu=1.5406 Å phổ XRD lấy o o thang đo từ 15  2  77 với bước quét 0,01 0,005 thời gian lấy điểm giây khảo sát tính chất quang cảu vật liệu hệ đo Nanolog, Horiba Jobin Yvon, nguồn kích thích đèn Xenon công suất 450 W có bước sóng từ 250 ÷ 800 nm, viện Tiên tiến Khoa học Công nghệ (AIST), Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Chương CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA BỘT HUỲNH QUANG SrPB PHA TẠP Eu Hệ vật liệu SrPB pha tạp Eu tổng hợp phương pháp đồng kết tủa với nồng độ pha tạp từ 1÷15%Eu nung thiêu kết môi trường không khí môi trường khí H2/Ar với nhiệt độ từ 600÷1300 oC khoảng thời gian Các kết hình thái bề mặt, cấu trúc tinh thể trính chất quang nhóm vật liệu nghiên cứu chi tiết chương 3.1 Hình thái bề mặt kích thước hạt bột huỳnh quang SrPB:Eu Hình 3.1 trình bày ảnh SEM mẫu bột huỳnh quang SrPB:Eu3+ nung thiêu kết nhiệt độ khác môi trường không khí Khi nhiệt độ thiêu kết thấp trình hình thành tinh thể vật liệu chưa hoàn thiện Khi nhiệt độ thiêu kết tăng lên trình hình thành tinh thể hoàn thiện hạt có kích thước tăng dần Khi đạt đến nhiệt độ khoảng 900 oC đến 1100 o C vật liệu kết tinh với biên hạt trơn mịn kích thước hạt phân bố đồng hơn, đường kích phân bố khoảng 1,0÷1.5 μm Với giá trị phân bố khoảng này, kích thước hạt phù hợp cho việc ứng dụng tráng, phủ đèn huỳnh quang phủ LED Khi nhiệt độ thiêu kết tăng lên đến 1300 oC bột bị có xu hướng kết đám lại với Hình 3.2 Ảnh SEM bột huỳnh quang SrPB:Eu2+ nung nhiệt độ 1000 o C Hình 3.1 Ảnh SEM bột huỳnh quang SrPB:Eu3+ nhiệt độ thiêu kết khác Vậy bột SrPB:Eu2+, nhiệt độ thiêu kết cho chất lượng vật liệu tốt ~ 1000 oC Hình 3.2 cho thấy nung 1000 oC, hạt bột SrPB:Eu2+ có kích thước đồng đều, biên hạt sắc nét rõ ràng 3.2 Cấu trúc tinh thể thành phần hóa học bột huỳnh quang SrPB:Eu 3.2.1 Cấu trúc tinh thể bột huỳnh quang SrPB:Eu Hình 3.3 cho thấy bột huỳnh quang tổng hợp vật liệu đa pha tinh thể với pha cấu trúc Sr6P5BO20 pha bậc hai: Sr3(PO4)2; Sr2P2O7 SrBPO5Phép phân tích cho thấy nhiệt độ nung thiêu kết 1000 oC pha cấu trúc SrBPO5 chiếm tỷ lệ lớn tinh thể có cấu trúc tốt Hình 3.3 X-Ray vật liệu SrPB:1% Eu3+, 600÷1100 oC Hình 3.6 X-Ray vật liệu SrPB 1100 oC Hình 3.6 cho thấy nồng độ pha tạp Eu3+ thấp pha cấu trúc SrPB chiếm tỷ lệ chủ yếu; nồng độ pha tạp ion Eu3+ tăng lên 5% tỷ lệ pha có xu hướng giảm xuống bắt đầu xuất pha Sr3Eu(PO4)3, thành phần tăng lên tỷ lệ pha tạp Eu tăng Vậy để tổng hợp bột huỳnh quang SrPB pha tạp Eu có tỷ lệ pha cấu trúc Sr6P5BO20 chiếm tỷ lệ cao chất lượng tinh thể tốt vật liệu phải thiêu kết nhiệt độ 1100 oC nồng độ pha tạp ion Eu3+ không vượt 5% Hình 3.5 cho thấy nhiệt độ thiêu kết nung – khử 1000÷1100 oC pha tinh thể hình thành rõ có cường độ cao hẳn so với nhiệt độ thấp Như vậy, vật liệu tổng hợp cho chất lượng tinh thể tốt thiêu kết nung – khử nhiệt độ 1000÷1100 oC Hình 3.6 cho thấy, nồng độ pha tạp Eu3+ thấp (2%) pha cấu trúc Sr6P5BO20 chiếm tỷ lệ chủ yếu; nồng độ pha tạp ion Eu3+ tăng lên 5% tỷ lệ pha cấu trúc Sr6P5BO20 có xu hướng giảm xuống pha Sr2P2O7 SrBPO5 tăng Như vậy, để tổng hợp bột huỳnh quang SrPB pha tạp Eu có tỷ lệ pha cấu trúc Sr6P5BO20 chiếm thành phần chủ yếu chất lượng tinh thể tốt vật liệu phải thiêu kết nhiệt độ 1000 – 1100 oC nồng độ pha tạp ion Eu không vượt 5% 3.2.2 Thành phần nguyên tố vật liệu: Phép đo phổ EDS cho thấy vật liệu SrPB pha tạp Eu2+.và Eu3+ chứa đầy đủ thành phần hóa học nguyên tố Sr, P, B, O mạng nguyên tố pha tạp Eu 3.3 Tính chất quang bột huỳnh quang SrPB pha tạp Eu 3.3.1 Tính chất quang bột huỳnh quang SrPB:Eu3+ Hình 3.12 PL_254 nm bột SrPB:1 % Eu3+ nung 1100 oC Hình 3.13 PLE_605 nm bột SrPB:1% Eu3+, nung 1100 oC Phổ huỳnh quang (PL) hình 3.12 cho thấy bột SrPB phát xạ mạnh vùng ánh sáng đỏ với cực đại 570 nm, 582 nm, 605 nm, 645 nm, Các đỉnh quy cho chuyển dời Eu3+ từ trạng thái kích thích 5D0 trạng thái 7FJ Đỉnh phát xạ 605 nm có cường độ lớn ba thành phần ánh sáng nhìn thấy Phổ kích thích huỳnh quang hình 3.13 cho thấy vật liệu hấp thụ mạnh xạ vùng tử ngoại, nên vật liệu phù hợp để tráng phủ đèn huỳnh quang đèn compact dùng kích thích phát xạ thủy ngân thích ứng cho diode phát quang vùng tử ngoại – xanh lam để tạo ánh sáng trắng 3.3.1.1 Ảnh hưởng nhiệt độ thiêu kết đến tính chất quang bột huỳnh quang SrPB:Eu3+ Hình 3.14 cho thấy, vật liệu phát xạ mạnh vùng ánh sáng đỏ với đỉnh 605 nm có cường độ lớn Cường độ đỉnh phát xạ phụ thuộc vào nhiệt độ nung thiêu kết; nhiệt độ thiêu kết tăng lên cường độ đỉnh phát xạ tăng lên đạt cực đại mẫu nung 1100 oC, mẫu có nhiệt độ nung cao hơn, cường độ huỳnh quang Hình 3.14 PL SrPB:1% Eu3+, nung 600÷1300 oC giảm xuống Như để bột huỳnh quang SrPB:Eu3+ có phát xạ đỏ mạnh vật liệu phải thiêu kết 1100 oC 3.4.1.2 Ảnh hưởng nồng độ pha tạp ion Eu3+ lên tính chất quang vật liệu SrPB Hình 3.15 cho thấy phổ PL bột SrPB pha tạp 5% Eu cường độ phát xạ lớn Khi nồng độ pha tạp tăng tiếp tục tăng lên 5%, cường độ huỳnh quang mẫu có xu hướng giảm cường độ huỳnh quang giảm mạnh nồng độ pha tạp lên đến 15%, tượng dập tắt huỳnh quang Hình 3.15 PL_393 nm, bột nồng độ, quan sát thấy đa số SrPB:Eu3+ pha tạp 1-15%, nung 1100 ion đất o C Như vậy, nghiên cứu vật liệu huỳnh quang SrPB pha tạp ion Eu3+ phát quang tốt thiêu kết nhiệt độ1100 oC với tỷ lệ pha tạp 5% ion Eu3+ 3.4.2 Tính chất quang bột huỳnh quang SrPB:Eu2+ Với ion Eu2+ trình dịch chuyển mức lượng chịu ảnh hưởng lớn mạng hiệu ứng che chắn trường tinh thể Do cấu trúc mạng ảnh hưởng lớn đến trình phát xạ Sự ảnh hưởng mạng nhóm vật liệu SrPB lên tính chất quảng vật liệu khảo sát chi tiết nghiên cứu 3.4.2.1 Sự phụ thuộc tính chất quang vật liệu SrPB pha tạp ion Eu2+ vào nhiệt độ nung – khử Các kết nghiên cứu cho thấy cấu trúc mạng SrPB phụ thuộc vào nhiệt độ nung thiêu kết nông độ pha tạp Eu mạng Bởi khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nung thiêu kết nông độ pha tạp Eu lên tính chất quang nhóm vật liệu Kết cho thấy: nungkhử 700 oC vật liệu vùng phát xạ đỏ, điều cho thấy nhiệt độ ion Eu3+ chưa khử hoàn toàn thành ion Eu2+ Khi nhiệt độ nung – khử tăng lên cường độ giải phát xạ đỏ giảm vùng phát xạ xanh có cường độ tăng lên Vùng phát xạ xanh trình chuyển mức lượng ion Eu2+ mạng nhóm vật liệu SrPB tường ứng với trình dịch chuyển từ tạng thái 4f65d1  4f7 ion Eu2+ Ở nhiệt độ nung - khử 800 C, vật liệu phát xạ mạnh vùng ánh sáng tím xanh lam với đỉnh 475 nm Tuy nhiên dải phát xạ nhỏ vùng ánh sáng đỏ (612 nm), chứng tỏ ion Eu3+ chưa bị khử nhiệt độ 900 oC dải phát xạ đỏ gần không còn, lúc đỉnh phát xạ 475 nm chiếm tỷ lệ chủ yếu (hình 3.17), chứng tỏ 900 oC pha cấu trúc Sr6P5BO20 chiếm vai trò chủ đạo vật liệu tổng hợp được, đồng thời ion Eu3+ gần bị khử hoàn toàn ion Eu2+ o Hình 3.16 PL_245 nm bột huỳnh quang SrPB:1%Eu2+ nung khử môi trường khí H2/Ar nhiệt độ 700 oC Hình 3.17 PL_245 nm bột huỳnh quang SrPB:1%Eu2+ nung khử môi trường khí H2/Ar nhiệt độ 900 oC Mẫu nung –khử 1100 oC phát xạ mạnh 418 nm 475 nm (h.3.16), đỉnh phát xạ 475 nm chiếm vai trò chủ đạo, cho thấy pha Sr6P5BO20 chiếm tỷ lệ cao Khi nung - khử nhiệt độ cao (1200 oC) tỷ lệ pha Sr6P5BO20 giảm thể qua phổ huỳnh quang đỉnh phát xạ 403 nm (tương ứng với dịch chuyển Eu2+ Sr3(PO4)2) chiếm ưu đỉnh 475 nm (h.3.18) Hình 19 3.21 PL_254 nm SrPB 1% Eu nung- khử 1100 oC 1200 oC đo nhiệt độ phòng Như nhiệt độ thiêu kết khử 1100 oC vật liệu có pha cấu trúc Sr6P5BO20 chiếm tỷ lệ lớn cho phát xạ 475 nm có cường độ lớn Đây điều kiện tốt để tổng hợp vật liệu phát xạ mạnh ánh sáng xanh lam Hình 3.16 cho thấy nhiệt độ nung – khử thấp (700 oC), phát xạ SrPB:Eu gồm dải rộng vùng xanh 375 đến 500 nm dải phát xạ vạch vùng đỏ khoảng 570 đến 710 nm 3.4.2.2 Sự phụ thuộc tính chất quang vật liệu SrPB vào tỷ lệ ion Eu2+ PL bột SrPB nung khử 1100 oC pha tạp Eu với nồng độ khác cho thấy mẫu 1% (hình.3.22 trái) cho phát xạ 475 nm mạnh cả, phát xạ xanh lam, ba màu tạo ánh sáng trắng Ở nồng độ cao (2%), cường độ dải (hình.3.22 phải) Khi nồng độ Eu2+ tăng cao hơn, 4% 5% , phát xạ 475nm gần bị lấn át (h.3.20) Ở mẫu 9%, không thấy phát xạ 475nm (h.3.21) Nhưng mẫu pha tạp với nồng độ cao (lên đến15% Eu) phổ xuất phát xạ hai vùng rõ rệt: vùng xanh có cực đại 473nm vùng đỏ với cực đại mạnh 611 nm (h 3.22) Dải phát xạ tử 575 đến 700 nm trình chuyển mức lượng ion Eu3+ từ trạng thái 5D0 7Fj (j = 0,1…6) Hình 3.22 PL SrPB khử nhiệt độ 1100 oC, với nồng độ pha tạp 1% (A) 2% Eu 2+ (B) , đo nhiệt độ phòng Như vậy, thiêu kết khử vật liệu 1100 oC vật liệu ion Eu3+ không bị khử đóng góp vào phổ huỳnh quang vật liệu Kết cho thấy tạo vật liệu phát xạ đa màu bột Tuy nhiên cường độ dải phát xạ không cao (hình 3.25) Khi nồng độ pha tạp Eu tăng lên kết cho thấy vật liệu phát xạ ion Eu3+ Kết cho thấy nông độ pha tạp cao pha cấu trúc Sr3Eu(PO4)3 hình thành, Eu mạng tồn dạng ion Eu3+ Hình 3.25 PL_300 nm SrPB:15% Eu2+ khử 1100 oC Hình 3.26 PL_300 nm SrPB:1 15% Eu2+1100 oC Vậy bột huỳnh quang SrPB:Eu2+ cho phát xạ xanh lam với cường độ mạnh, thiêu kết nung - khử 1100 oC, với nồng độ pha tạp thấp 1% Eu2+ Ngoài ra, tạo vật liệu phát xạ đa màu (xanh lam đỏ) SrPB pha tạp Eu2+, việc thiêu kết nung - khử vật liệu nhiệt độ 1100 oC, với nồng độ pha tạp cao 15% Eu2 10 Chúng thực phép đo phổ huỳnh quang SrPB:Eu2+ nhiệt độ thấp nhằm kiểm tra giả thuyết vị trí Eu2+ Sr6P5BO20 thay vị trí ion Sr với số phối vị khác Kết cho thấy nhiệt độ thấp, nhiệt độ thấp (dưới 100K) đỉnh 475nm tách thành hai đỉnh (ở 474 nm 500 nm); đỉnh 418 nm tách thành 400 nm 421 nm Hình 3.28 PL_254 nm SrPB:1% Eu2+ nung 1100 oC, đo nhiệt độ 20 K, với cực đại phát xạ fit hàm Gauss Các đỉnh lượn tách riêng ứng với mức lượng 4f65d1  4f7 ion Eu2+ ứng với hai vị trí khác Sr6P5BO20 3.5 Kết luận chương Trong chương này, bột huỳnh quang SrPB pha tạp Eu3+ phát ánh sáng đỏ SrPB pha tạp Eu2+ phát ánh sáng xanh lam đa màu tiến hành nghiên cứu cách hệ thống theo tham số quy trình tổng hợp nhiệt độ thiêu kết, nhiệt độ khử, nồng độ Eu pha tạp đo phổ huỳnh quang nhiệt độ thấp  Kết nghiên cứu cho thấy hình thái bề mặt, kích thước hạt, cấu trúc tinh thể đặc trưng huỳnh quang vật liệu phụ thuộc nhiều vào thông số chế tạo Chúng tìm điều kiện nhiệt độ nung thiêu kết, nhiệt độ khử tỷ lệ pha tạp ion Eu phù hợp để tạo vật liệu có chất lượng tinh thể cường độ phát quang tốt Cụ thể:  Bột huỳnh quang tổng hợp vật liệu đa pha tinh thể với pha cấu trúc Sr6P5BO20 pha bậc hai: Sr3(PO4)2; Sr2P2O7 SrBPO5 Bột có thành phần tỷ lệ pha cấu trúc phụ thuộc lớn vào nhiệt độ nung thiêu kết nồng độ pha tạp ion Eu Ở nhiệt độ nung thiêu kết 1100 oC, vật liệu cho kết tinh tốt nhất, có kích thước hạt phân bố đồng với kích thước từ 1,0 ÷ 1,5 μm có biên hạt trơn mịn, thành phần pha cấu trúc Sr6P5BO20 chiếm tỷ lệ lớn  Khi thiêu kết nhiệt độ 1100 oC bột huỳnh quang SrPB pha tạp Eu3+ phát xạ ánh sáng đỏ (với đỉnh phát xạ 605 nm) có cường độ mạnh tỷ lệ pha tạp ion Eu3+ 5% Quá tỷ lệ này, xuất hiện tượng dập tắt huỳnh quang nồng độ  Đối với bột huỳnh quang SrPB pha tạp Eu2+, phát xạ ion Eu2+ bị ảnh hưởng lớn trường tinh thể Do đó, phát xạ ion Eu2+ SrPB nằm vùng ánh sáng xanh từ bước sóng khoảng 400 nm đến 500 nm tương ứng với dịch chuyển 4f65d1→4f7 , nhiệt độ nung – khử nồng độ pha tạp Eu2+ khác nhau, tỷ lệ pha cấu trúc vật liệu khác nhau, dẫn đến đỉnh phát xạ nhận từ ion phụ thuộc vào nhiệt độ nung – khử nồng độ pha tạp Eu2+ Các nghiên cứu cho thấy để có bột huỳnh quang Sr6P5BO20 pha tạp Eu2+ cho phát xạ xanh lam (ở 475 nm) với cường độ mạnh, bột cần thiêu kết nung - khử nhiệt độ 1100 oC, với nồng độ pha tạp Eu2+ 1% 11  Có thể tạo vật liệu phát xạ đa màu (xanh lam đỏ) SrPB pha tạp Eu2+, việc thiêu kết nung - khử vật liệu nhiệt độ 1100 oC, với nồng độ pha tạp cao 15% Eu2+ Vật liệu nhận có tiềm ứng dụng thiết bị chiếu sáng chuyên dụng cho trồng  Phép đo huỳnh quang nhiệt độ thấp cho thấy bột huỳnh quang SrPB:Eu2+ đặc trưng phát xạ vật liệu phụ thuộc vào mạng phổ huỳnh quang thu chồng chập dịch chuyển phát xạ đặc trưng ion mạng tương ứng Việc điều chỉnh nhiệt độ nung thiêu kết nung khử điều chỉnh tỷ lệ pha tạp Eu giúp nhận vật liệu cho phát xạ vùng bước sóng mong muốn  Như vậy, vật liệu bột lai mầu SrPB pha tạp Eu với kích thước hạt trung bình từ 1,0 ÷ 1,5 μm, hấp thụ mạnh vùng tử ngoại, có dải phát xạ rộng ion Eu2+ vùng xanh từ bước sóng 375 nm đến 520 nm tùy thuộc vào điều kiện tổng hợp, dải phát xạ đỏ cường độ mạnh ion Eu3+ Kết cho thấy chế tạo bột huỳnh quang lai màu mạng cho ứng dụng thiết bị chiếu sáng, thiết bị hiển thị màu đặc biệt điot phát ánh sáng trắng thuộc loại UV-blue LED, WLED… Chương CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA BỘT HUỲNH QUANG SrPCl PHA TẠP Eu Bột huỳnh quang SrPCl pha tạp Eu tổng hợp phương pháp đồng kết tủa với tỷ lệ pha tạp khác từ 1÷9%Eu, với nhiệt độ nung thiêu kết từ 600÷1250 oC Các phép phân tích cấu trúc tinh thể tính chất quang vật liệu thực tương tự hệ vật liệu SrBP nhằm tìm thông số tối ưu để tổng hợp vật liệu 4.1 Hình thái bề mặt kích thước hạt bột huỳnh quang SrPCl pha tạp ion Eu Hình 4.1 Ảnh SEM SrPCl:2% Eu3+ với nhiệt độ nung từ 700÷1250 oC Ảnh SEM bột SrPCl 2% Eu3+ thiêu kết nhiệt độ 700÷1250 oC hình 4.1 cho thấy để vật liệu có phân bố kích thước hạt đồng đều, biên hạt sắc nét trơn mịn nung thiêu kết từ 900 oC đến 1100 oC Kết phép đo EDX cho thấy vật liệu chứa đầy đủ thành phần hóa học nguyên tố Sr, P, Cl, O mạng nguyên tố pha tạp Eu 12 4.2 Cấu trúc tinh thể vật liệu Hình 4.3 X-Ray mẫu SrPCl:1%Eu3+ nung 1000 oC Hình 4.6 X-Ray mẫu SrPCl:19% nung 1000 Phổ nhiễu xạ tia X mẫu 1% Eu3+ nung 1000 oC hình 4.3 cho thấy vật liệu thu gồm pha tinh thể, pha Sr5Cl(PO4)3 pha thứ cấp Sr3(PO4)2 Ở tất nhiệt độ nung khác, SrPCl chứa pha tinh thể (hình.4.4) Khi nhiệt độ nung mẫu thấp vạch nhiễu xạ rộng, có cường độ nhỏ, chứng tỏ pha có cấu trúc chưa thật ổn định Khi nhiệt độ nung tăng lên, vạch nhiễu xạ rõ nét có cường độ tăng Mẫu nung 1000 oC có cường độ vạch nhiễu xạ lớn nhất, pha cấu trúc Sr5Cl(PO4)3 chiếm tỷ lệ lớn Nhiệt độ cao hơn, cường độ vạch giảm, tỷ lệ pha cấu trúc tinh thể Sr5Cl(PO4)3 giảm Ở 1250 oC, không quan sát thấy vạch nhiễu xạ pha Sr5Cl(PO4)3.Như nhiệt độ nung thiêu kết tối ưu để vật liệu có tỷ lệ pha cấu trúc Sr5Cl(PO4)3 lớn chất lượng tinh thể tốt 1000 oC Chúng tiếp tục khảo sát cấu trúc mẫu bột SrPCl với nồng độ pha Eu tạp khác Phổ nhiễu xạ tia X bột SrPCl với nồng độ Eu khác thiêu kết 1000 oC (hình.4.6) cho thấy tất mẫu, vật liệu chứa pha cấu trúc Sr5Cl(PO4)3 Sr3(PO4)2, nồng độ pha tạp Eu tăng từ 1% đến 5,5% tỷ lệ cường độ vạch nhiễu xạ đặc trưng cho pha cấu trúc Sr5Cl(PO4)3 so với vạch nhiễu xạ đặc trưng cho pha cấu trúc Sr3(PO4)2 tăng dần Khi nồng độ pha tạp tăng lên giá trị cao hơn, tỷ lệ ổn định, cường độ vạch nhiễu xạ có xu hướng giảm Vậy để tổng hợp vật liệu có pha cấu trúc Sr5Cl(PO4)3 chiếm tỷ lệ lớn vật liệu tổng hợp cần nung thiêu kết khoảng 1000 oC với tỷ lệ pha tạp Eu 5,5% Các phép đo phổ nhiễu xạ tia X bột huỳnh quang Sr5Cl(PO4)3 pha tạp Eu2+ cho kết tương tự bột Sr5Cl(PO4)3 pha tạp Eu3+ 4.3 Tính chất quang bột huỳnh quang SrPCl:Eu3+ Phổ PL mẫu bột SrPCl pha tạp 5,5% Eu3+ nung thiêu kết nhiệt độ 1000 o C bước sóng kích thích 393 nm (hình 4.8) cho thấy vật liệu phát xạ mạnh vùng ánh sáng đỏ với dải có đỉnh 578; 592; 612; 654 702 nm, vùng ánh sáng nằm vùng hấp thụ chất diệp lục Đây đỉnh phát xạ đặc trưng ion Eu3+ mạng tinh thể SrPCl với dịch chuyển mức từ trạng thái 0D5 7Fj, đỉnh 612 nm có cường độ mạnh 13 nhất, đỉnh ứng vớiquá trình dịch chuyển mức lượng ion Eu3+ từ trạng thái kích thích 0D5 trạng thái lưỡng cực điện 7F2 Hình 4.8 PL 393 nm bột SrPCl pha 5%Eu3+ nung 1000 oC, đo nhiệt độ phòng Hình 4.9 PLE 612 nm SrPCl:8%Eu3+ nung 1000 oC Các dải phát xạ có độ rộng vạch tương đối lớn phù hợp ứng dụng cho thiết bị chiếu sáng nông nghiệp Phổ kích thích huỳnh quang cho thấy bước sóng hấp thụ hiệu cho vật liệu nằm vùng tử ngoại xanh lam với ba đỉnh có cường độ lớn 382; 393 464 nm (hình 4.9), đỉnh 393 nm có cường độ lớn Có thể thấy rõ hiệu kích thích 393 nm so với hai bước sóng lại qua phổ huỳnh quang mẫu hình 4.10 Hình 4.10 PL Sr5Cl(PO4)3 :8%Eu3+ nung nhiệt độ 1000 oC Hình 4.11 PL mẫu SrPCl:5%Eu3+ nung 1000 oC Để kiểm tra khả ứng dụng vật liệu chế tạo được, thực phép đo phổ PL mẫu kích thích 245 nm, bước sóng kích thích môi trường thuỷ ngân đèn huỳnh quang , kết cho thấy kích thích này, phát xạ đỏ thu tương đối mạnh (hình 4.11) Nghĩa với vật liệu SrPCl :Eu3+, phát xạ mạnh kích thích 393 nm, với kích thích 254 nm, phát xạ thu tốt 4.3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ nung thiêu kết Phổ PL vật liệu SrPCl pha tạp 5,5% Eu3+ nung nhiệt độ khác cho thấy mẫu phát xạ mạnh vùng ánh sáng đỏ (h.4.11), với đỉnh đặc trưng trình dịch chuyển mức lượng từ trạng thái kích thích 0D5 7Fj (j = 0, 1…6) ion Eu3+ mạng nên tinh thể Sr5Cl(PO4)3 Sr3(PO4)2 14 Có thể thấy nhiệt độ nung tăng lên cường độ huỳnh quang tăng đạt cực đại 1000 oC, nhiệt độ cường độ huỳnh quang lại giảm xuống Nguyên nhân nhiệt độ thiêu kết tăng, chất lượng tinh thể tốt lên, tỷ lệ thay Eu3+ vào Sr2+ tăng lên làm tăng tâm phát xạ, đồng thời nhiệt độ tăng làm giảm Hình 4.11 PL 393 nm có mặt nhóm hydroxit, dẫn đến cường SrPCl:5,5% Eu3+ nung nhiệt độ khác nhau, đo t0 phòng độ huỳnh quang tăng lên cực đại 1000 oC Khi nhiệt độ thiêu kết tăng lên 1000 oC, tinh thể bắt đầu bị phá vỡ vật liệu có xu hướng nóng chảy kết đám lại với nhau, làm giảm cường độ huỳnh quang Như để bột huỳnh quang SrPCl pha tạp ion Eu3+ có phát xạ đỏ mạnh vật liệu phải nung thiêu kết 1000 oC 4.3.2 Ảnh hưởng nồng độ pha tạp Eu3+ Phổ huỳnh quang bột SrPCl:Eu3+ nung 1000 oC, với nồng độ pha tạp Eu khác hình 4.12 cho thấy nồng pha tạp tăng cường độ huỳnh quang tăng đạt giá trị lớn mẫu có nồng độ pha tạp 5,5% Eu Nguyên nhân nồng độ pha tạp tăng tỷ lệ thay ion Sr2+ ion Eu3+ tăng lên làm cho mật độ tâm phát xạ tăng lên cường độ Hình 4.12 Phổ PL 393 nm huỳnh quang tăng cực đại nồng độ mẫu SrPCl nung 1000 oC với 5,5% Khi nồng độ tăng lên 5,5% nồng độ pha tạp khác xuất hiện tượng kết đám ion Eu, dẫn đến cường độ huỳnh quang giảm Các kết khảo sát cho thấy, để nhóm vật liệu SrPCl pha tạp ion Eu3+ phát xạ vùng ánh sáng đỏ tốt nhóm vật liệu nung thiêu kết 1000 oC pha tạp với nồng độ 5,5% 4.4 Tính chất quang bột huỳnh quang SrPCl:Eu2+ Vật liệu SrPCl:Eu2+nhận nhờ nung khử bột SrPCl: Eu3+ khí N2/H2 Do nung 1000 oC, vật liệu kết tinh tốt nhất, nên khảo sát mẫu nung khử nhiệt độ Phổ PL bột SrPCl nung - khử nhiệt độ 1000 oC với nồng độ 9% Eu2+ đo nhiệt độ phòng bước sóng kích thích 254 nm hình 4.13 cho thấy vật liệu phát xạ mạnh vùng từ 375 ÷ 500 nm với hai cực đại 405 nm 446 nm, dải nhỏ vùng đỏ (613nm), ứng với phát xạ ion Eu3+, chứng tỏ mẫu Eu3+chưa khử hoàn toàn, dải nhỏ, không đáng kể 15 Đỉnh phát xạ 405 nm quy cho chuyển mức lượng từ trạng thái kích thích 5d trạng thái 4f ion Eu2+ mạng tinh thể pha Sr3(PO4)2, đỉnh 446 nm quy cho trình chuyển mức lượng từ trạng thái kích thích 5d trạng thái 4f ion Eu2+ mạng tinh thể pha Sr5Cl(PO4)3 Hình 4.13 PL 254 nm bột SrPCl: 9% Eu2+ nung khử Đây dải phát xạ màu lam, o 1000 C đo nhiệt độ phòng màu tạo ánh sáng trắng, phát xạ mong muốn nhận từ mẫu chế tạo Phép đo phổ kích thích huỳnh quang cho thấy vật liệu hấp thụ mạnh vùng tím từ 250 nm đến 400 nm với đỉnh hấp thụ mạnh bước sóng 288 nm, 342 nm 389 nm Sử dụng bước sóng kích thích hiệu 389 nm đo phổ huỳnh quang mẫu bột SrPCl nung khử nhiệt độ 1000 oC pha tạp với nồng độ 3%, 5,5%, 8% 9% Eu2+, đo nhiệt độ phòng Kết cho mẫu phát xạ mạnh vùng bước sóng từ 375 nm đến 500 nm với hai cực đại bước sóng 405 nm 446 nm (hình 4.15) Có thể thấy với mẫu có nồng độ pha tạp Eu2+khác nhau, tỷ lệ cường độ hai đỉnh phát xạ khác Với mẫu pha tạp nồng độ thấp, đỉnh phát xạ 405 nm vùng tím chiếm ưu Hình 4.15 PL bột thế, với mẫu pha tạp với nồng SrPCl:Eu2+ nung khử độ cao (8% 9%) đỉnh phát xạ 446 nm 1000oC với nồng độ Eu khác đo nhiệt độ phòng vùng lam chiếm ưu kích thích 389 nm Ở mẫu pha tạp 5,5%, đỉnh có cường độ gần tương đương Trong phổ PL phát xạ ưu tiên dải 405 nm, có nghĩa tỷ lệ pha cấu trúc Sr3(PO4)2 chiếm ưu pha cấu trúc Sr5Cl(PO4)3 , phát xạ ưu tiên dải 446 nm, tỷ lệ pha cấu trúc Sr5Cl(PO4)3 chiếm ưu hệ vật liệu SrPCl chế tạo Kết khảo sát tính chất quang phù hợp với việc khảo sát pha cấu trúc nhóm vật liệu tỷ lệ pha tạp Eu tăng lên tỷ lệ pha cấu trúc Sr5Cl(PO4)3 tăng Các kết nhận cho thấy việc thay đổi tỷ lệ pha tạp ion Eu2+ giúp điều chỉnh cường độ phát xạ hai đỉnh 405 446 nm phục vụ cho mục đích ứng dụng khác chúng, thu phát xạ vùng xanh lam với cường độ mạnh mẫu cần pha tạp nồng độ Eu 5,5%Bột huỳnh quang Sr5Cl(PO4)3 pha tạp Eu3+ phát ánh sáng đỏ Sr5Cl(PO4)3 pha tạp Eu2+ phát ánh sáng xanh lam tổng hợp thành công phương pháp đồng kết tủa Kết cho thấy: 16 4.5 Kết luận chương  Bằng phương pháp đồng kết tủa nghiên cứu tổng hợp thành công bột huỳnh quang SrPCl pha tạp Eu3+ phát ánh sáng đỏ, SrPCl pha tạp Eu2+ phát ánh sáng xanh lam, bột huỳnh quang lai màu SrPCl pha tạp đồng thời Eu3+, Eu2+ phát ánh sáng đỏ xanh lam  Bột huỳnh quang tổng hợp có mạng bao gồm hai pha tinh thể: pha Sr5Cl(PO4)3 pha thứ cấp Sr3(PO4)2 (nên ký hiệu Sr5Cl(PO4)3/Sr3(PO4)2 hay SrPCl) Bột có cấu trúc tinh thể tốt nung thiêu kết 1000 oC không khí khoảng thời gian Cường độ phát xạ tối ưu nhận với nồng độ Eu pha tạp 5,5% Tỷ lệ pha Sr5Cl(PO4)3 mẫu cao nồng độ Eu pha tạp cao  Bột huỳnh quang SrPCl pha tạp ion Eu3+ hấp thụ mạnh bước sóng kích thích vùng tử ngoại xanh lam, với đỉnh hấp thụ lớn bước sóng 382, 393 464 nm Tuy nhiên, mẫu kích thích tốt bước sóng 254 nm thuỷ ngân đèn huỳnh quang Bột SrPCl:Eu3+ phát xạ đỏ với đỉnh phát xạ 612 nm có độ rộng bán phổ (FWHM) lớn gấp lần so với độ rộng đỉnh phát xạ đỏ 612 nm Eu3+ mạng Y2O3  Bột huỳnh quang SrPCl pha tạp Eu2+ hấp thụ mạnh vùng tử ngoại từ 250 nm đến 400 nm với đỉnh hấp thụ 288, 342 389 nm Vật liệu phát xạ mạnh vùng tím xanh lam với hai cực đại bước sóng 405 nm 446 nm tương ứng với dịch chuyển từ trạng thái 5d trạng thái 4f ion Eu2+ mạng SrPCl Tỷ lệ cường độ hai đỉnh 405 446 nm điều chỉnh cách thay đổi nồng độ Eu pha tạp  Với phổ phát xạ đa dạng có khả lai màu tạo bột phát xạ đồng thời vùng đỏ xanh lam, bột huỳnh quang SrPCl pha tạp Eu chế tạo có nhiềm tiềm ứng dụng thiết bị chiếu sáng chuyên dụng cho nông nghiệp Chương CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA BỘT HUỲNH QUANG Y2O3 PHA TẠP ION Eu3+ Trong oxit dùng làm bột huỳnh quang, Y2O3 pha tạp Eu3+ (Y2O3: Eu3+) coi bột huỳnh quang oxit tốt có thành phần đơn giản, hiệu phát quang tốt, độ tinh khiết màu cao, có thời gian sống phát quang dài Vì đặt mục tiêu chế tạo hệ bột với đặc trưng phát xạ vùng đỏ, có hiệu suất phát xạ cao, để kết hợp với bột phát quang màu xanh lam đưa vào tráng phủ thử nghiệm đèn huỳnh quang dùng nông nghiệp Bột huỳnh quang Y2O3: Eu3+cũng chế tạo phương pháp đồng kết tủa với tỷ lệ pha tạp Eu khác Các phép phân tích hình thái bề mặt, cấu trúc tinh thể tính chất quang vật liệu thực nhằm tìm nhiệt độ nung tỷ lệ pha tạp tốt 17 5.1 Hình thái bề mặt bột: Ảnh SEM (h 5.1) cho thấy nhiệt độ nung thiêu kết thấp, 400 oC, kích thước hạt bột nhỏ cỡ vài chục nano mét bột chưa hình thành biên hạt rõ ràng, có vùng kết đám Khi nhiệt độ nung tăng đến 700 oC, biên hạt rõ nhiên kết đám hạt Khi nhiệt độ nung tăng đến 800 – 900 oC, kích thước hạt bột tăng biên hạt rõ ràng Tại nhiệt độ nung thiêu kết 10000C, biên hạt bột hình thành rõ ràng hạt có đường kích phân bố trung bình từ 60 – 200 nm Ở nhiệt độ nung 1250 oC hạt bột có xu hướng kết đám lại với Bột huỳnh quang Y2O3: Eu3+cũng chế tạo phương pháp đồng kết tủa với tỷ lệ pha tạp Eu khác Các phép phân tích hình thái bề mặt, cấu trúc tinh thể tính chất quang vật liệu thực nhằm tìm nhiệt độ nung tỷ lệ pha tạp tốt 5.1 Hình thái bề mặt bột: Ảnh SEM (h 5.1) cho thấy nhiệt độ nung thiêu kết thấp, 400 oC, kích thước hạt bột nhỏ cỡ vài chục nano mét bột chưa hình thành biên hạt rõ ràng, có vùng kết đám Khi nhiệt độ nung tăng đến 700 1 oC, biên hạt rõ nhiên kết đám hạt Khi nhiệt độ nung tăng đến 800 – 900 µ µ oC, kích thước hạt bột tăng m m biên hạt rõ ràng Tại nhiệt độ nung thiêu kết 1000 C, biên hạt 1 bột hình thành rõ ràng hạt có đường kích phân bố trung bình từ 60 – 200 nm Ở nhiệt độ nung 1250 oC µ µ hạt bột có xu hướng kết đám lại m m với Vậy nhiệt độ nung thiêu kết thích hợp để nhận bột Hình 5.1 Ảnh SEM bột huỳnh huỳnh quang Y2O3 :Eu 3+ có hình quang Y2O3:Eu3+ nung từ nhiệt độ thái tốt 1000 oC 400 ÷ 1250 oC µ 5.2 Cấu trúc tinh thể bột huỳnh quang Y2O3 µ pha tạp ion Eu3+ 3+ m Eu, nung Phổ nhiễu xạ tia X (h.5.2) mẫu Y2O3:Eu vớim tỷ lệ pha tạp 7% thiêu kết nhiệt độ khác cho thấy: nhiệt độ thiêu kết thấp (400 oC) cường độ đỉnh thấp nhiều pha cấu trúc Trong số pha cấu trúc thu cường độ đỉnh nhiễu xạ tương ứng với nhóm không gian lục giác (P63/m) với đỉnh đặc trưng (1 0), (1 1), (3 0), (2 0), (1 2)… có cường độ lớn nhất, quan sát rõ phổ nhiễu xạ tia X mẫu hình 5.3 Các đỉnh nhiễu xạ pha cấu trúc Y(OH) 18 Nghĩa nhiệt độ thiêu kết thấp cấu trúc Y2O3 chưa hình thành Ở nhiệt độ 1000 oC vạch nhiễu xạ sắc nét có cường độ lớn Có thể quan sát rõ vạch nhiễu xạ tĩa mẫu hình 5.4 Khi nhiệt độ thiêu kết tăng lên 1000 oC cường độ đỉnh Hình 5.2 X-Ray Y2O3:7%Eu3+ với nhiệt độ thiêu kết khác nhiễu xạ có xu hướng giảm Hình X-Ray bột Y2O3:Eu3+ (7% Eu3+), thiêu kết 400 oC Hình 5.4.X-Ray bột Y2O3:Eu3+ (7% Eu3+), thiêu kết 1000 oC Vậy, với vật liệu huỳnh quang Y2O3 pha tạp ion Eu3+, để có chất lượng tinh thể tốt vật liệu cần thiêu kết nhiệt độ 1000 oC 5.3 Tính chất quang vật liệu Hình 5.5.PL mẫu Y2O3: Eu3+, pha tạp 7%, nung thiêu kết 1000 oC Hình 5.6 PLE 612 nm mẫu Y2O3: Eu3+đo nhiệt độ phòng Phổ PL mẫu Y2O3:7% Eu3+ nung thiêu kết 1000 oC cho thấy vật liệu phát xạ mạnh vùng ánh sáng đỏ, với đỉnh từ 575 nm đến 725 nm (h.5.5) Các đỉnh phát xạ đặc trưng ion Eu3+ trường tinh thể vật liệu Đỉnh phát xạ 612 nm có cường độ lớn nhất, đỉnh ứng với dịch chuyển ion Eu3+ từ trạng thái kích thích 5D0 trạng thái lưỡng cực điện 7F2, mức lượng có xác suất tích lũy điện tử lớn Các trình dịch chuyển trạng thái lại bị cấm quy tắc chẵn lẻ lượng tử, dịch chuyển tương ứng với trạng thái lưỡng cực từ 19 Phổ kích thích huỳnh quang tương ứng với đỉnh phát xạ có cường độ cao 612 nm mẫu Y2O3: Eu3+cho thấy vật liệu hấp thụ mạnh vùng tử ngoại gần ánh sáng xanh lục với đỉnh kích thích có bước sóng 322 nm, 382 nm, 393 nm 467 nm (h.5.6) Các đỉnh tương ứng với trình chuyển mức Eu3+ từ trạng thái lượng thấp 7Fi lên trạng thái 5Dj 5Lk Trong số đỉnh đỉnh 393 nm có cường độ lớn Phổ huỳnh quang (h.5.7) bột Y2O3: 7% Eu3+, nung thiêu kết 10000C, đo nhiệt độ phòng, với bước sóng kích thích khác cho thấy, với bước sóng kích thích khác nhau, 382 nm, 393 nm 467nm xạ 254nm (ứng với bước sóng kích thích đèn thuỷ ngân) vật liệu phát xạ mạnh vùng ánh sáng đỏ, với đỉnh phát xạ có cường độ lớn 612 nm Kết cho thấy, vật liệu phát xạ mạnh kích thích 393 nm, bước sóng kích thích lại, vật liệu cho phát xạ mạnh Như với khả hấp thụ mạnh vùng tử ngoại bột huỳnh quang phù hợp cho thiết bị chiếu sáng có nguồn kích thích phát xạ dùng thủy ngân Ngoài với khả hấp thụ mạnh xạ 393 nm bột huỳnh quang có tiềm ứng dụng lớn cho điốt phát xạ ánh sáng đỏ dùng nguồn kích thích chíp InGaN có bước sóng phát xạ 395 nm 5.3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ nung thiêu kết đến phát xạ vật liệu Phổ PL mẫu bột Y2O3 pha tạp 7% Eu3+ nung thiêu kết nhiệt độ khác (h.5.8) cho thấy, mẫu có nhiệt độ nung thiêu kết cao cường độ huỳnh quang mẫu tăng, mẫu nung thiêu kết nhiệt độ 1000 o C có cường độ huỳnh quang lớn Với mẫu có nhiệt độ nung thiêu kết cao hơn, 1100 oC, 1150 oC 1250 oC, cường độ huỳnh quang có xu hướng giảm xuống Hình 5.7 PL Y2O3:7% Eu3+, nung 1000 oC, đo nhiệt độ phòng với bước sóng kích khác Hình 5.8 PL Y2O3:7% Eu3+, nung 1000 oC, đo nhiệt độ phòng với bước sóng kích khác Kết giải thích nhiệt độ nung thiêu kết tăng lên trình khuếch tán ion Eu3+ vào mạng tinh thể Y2O3 thay cho ion Y3+ tăng lên, dẫn mật độ tâm phát xạ tăng làm cường độ huỳnh quang tăng lên, nhiệt độ tăng cao, cấu trúc tinh thể bị phá vỡ, dẫn đến ion Eu3+ bị bật khỏi mạng tinh thể Y2O3 kết đám lại với làm cho mật độ tâm phát xạ giảm, dẫn đến cường độ huỳnh quang giảm Như vật liệu huỳnh quang Y2O3 pha tạp ion Eu3+ tổng hợp phương pháp đồng 20 kết tủa cho chất lượng tinh thể phát xạ tốt vật liệu mẫu nung thiêu kết 1000 oC 5.3.2 Ảnh hưởng nồng độ pha tạp ion Eu3+ đến phát xạ vật liệu Phổ PL mẫu Y2O3:Eu3+ nung thiêu kết 1000 oC với nồng độ pha tạp Eu khác nhau, đo nhiệt độ phòng với bước sóng kích thích 393 nm, cho thấy nồng độ pha tạp ion Eu3+ tăng cường độ phát xạ tăng lên, đạt cực đại với mẫu pha tạp 8% (h 5.10) Khi nồng độ pha tạp tăng lên 8% cường độ đỉnh huỳnh quang có xu hướng giảm xuống Kết giải thích nồng độ pha tạp tăng khả ion Eu3+ khuếch tán vào mạng Y2O3 tăng lên dẫn đến mật độ tâm phát xạ tăng làm cho cường độ huỳnh quang tăng lên Nhưng nồng độ ion Eu3+ tiếp tục tăng xuất hiện tượng kết đám ion Eu tách khỏi mạng làm cho mật độ tâm phát quang giảm, dẫn đến cường độ huỳnh quang giảm Đồng thời nồng độ ion Eu tăng cao có tượng truyền lượng tâm phát xạ, làm tăng trình hồi phục không phát xạ, dẫn đến huỳnh quang giảm Vậy với bột huỳnh quang Y2O3 pha tạp ion Eu3+ phát xạ ánh sáng đỏ mà tổng hợp phương pháp đồng kết tủa vật liệu phát quang mạnh nung thiêu kết 1000 oC với tỷ lệ pha tạp 8% ion Eu3+ Phổ phát xạ số mẫu bột chế tạo so sánh với phổ phát xạ bột huỳnh quang thương mại (TM) Y2O3:Eu3+ nhãn hiệu Osram (Đức) sử dụng Công ty cổ phần Bóng đèn Phích nước Rạng Đông, kết cho thấy điều kiện đo lượng mẫu, mẫu Y2O3 :Eu3+ chế tạo có đặc trưng phát xạ giống hệt với mẫu bột Hình 5.10 PL 393 nm huỳnh quang thương mại nhãn hiệu Osram Y2O3:Eu3+ với nồng độ khác (h.5.12) Hơn dải phát xạ có nhau, nung thiêu kết 1000 oC, đỉnh 612 nm phổ huỳnh quang đo nhiệt độ phòng mẫu Y2O3 :Eu3+ với nồng độ 8% có cường độ lớn so với đỉnh phổ huỳnh quang mẫu thương mại Như vậy, bột huỳnh quang Y2O3 pha tạp ion Eu3+ phát xạ đỏ mà tổng hợp hoàn toàn đáp ứng yêu cầu để thay loại bột huỳnh quang ngoại nhập Chúng dùng xạ tử ngoại (UV) phát từ đèn thủy chiếu trực tiếp vào mẫu bột Y2O3 :8% Eu3+, thấy vật liệu phát xạ đỏ mạnh.Kết cho thấy chất lượng tốt bột huỳnh quang mà chế tạo 5.4 Kết thử nghiệm chế tạo đèn compact phát xạ màu đỏ xanh lam - đỏ sử dụng chiếu sáng nông nghiệp công nghệ cao 5.4.1 Kết thử nghiệm chế tạo đèn compact (CFL) phát xạ ánh sáng đỏ (R) 21 Hình 13 (A) Bột huỳnh quang Y2O3: Eu3+ chưa chiếu đèn UV, (B) bột huỳnh quang đươc chiếu đèn UV phát xạ ánh sáng màu đỏ Hình 5.14 Đèn huỳnh quang compact phát xạ đỏ sử dụng bột Y2O3: 8% Eu3+ nung 1000 oC Chúng sử dụng hệ bột Y2O3 pha tạp ion 8% Eu3+ nung thiêu kết 1000 oC để tráng phủ đèn compact Hình 5.14 ảnh chụp đèn huỳnh quang compact hoạt động với nguồn điện sinh hoạt 220V Bóng đèn phát xạ tốt vùng ánh sáng đỏ Phổ phát xạ đèn cho thấy đèn phát xạ mạnh vùng ánh sáng đỏ tử 500 nm đến 700 nm (h.5.15 trái) với cực đại 612 nm, với nhiệt độ màu 1200 K toạ độ màu nằm vùng ánh sáng đỏ (h 5.15 phải Với dải phát xạ này, đèn đáp ứng ứng dụng chiếu sáng nông nghiệp Đặc biệt ứng dụng chiếu sáng cho long hoa trái vụ, loại hấp thụ mạnh ánh sáng đỏ Kết tỷ lệ công suất phát xạ vùng xanh lam (B) đỏ (R) đèn thử nghiệm đèn thương mại Osram, so sánh với công suất hấp thụ hai vùng bước sóng hai chất diệp lục chlorophyll a chlorophyll b trình bày bảng 5.1 Bảng Kết so sánh tỷ lệ công suất phát xạ vùng xanh lam (B: 400-500) nm đỏ (R: 600-700) nm đèn thử nghiệm đèn thương mại Osram Loại đèn Công suất xạ dải R Công suất Tỷ lệ % Công suất Tỷ lệ % Công suất Tỷ lệ % Công suất Tỷ lệ % Công suất đèn (W) Công suất hấp thụ Chlorophyll a Công suất hấp thụ Chlorophyll b Công suất xạ dải B Osra m 37.4 3.88 10.36 3.00 8.01 1.45 3.88 2.53 6.7 Thử nghiệm 36.8 4.64 12.61 3.05 8.27 1.33 3.62 2.57 6.9 Có thể thấy tỷ lệ công suất phát xạ vùng xanh lam (B) đỏ (R) đèn thử nghiệm đèn thương mại Osram tương đương nhau, đèn thử nghiệm chế tạo đáp ứng yêu cầu ứng dụng làm nguồn sáng nhân tạo cho xanh 5.5 Kết luận chương Chúng nghiên cứu tổng hợp thành công bột huỳnh quang Y2O3 pha tạp Eu3+ phát xạ ánh sáng đỏ phương phương pháp đồng kết tủa 22  Bột huỳnh quang tổng hợp vật liệu đơn pha tinh thể Bột có cấu trúc tinh thể tốt nhiệt độ nung thiêu kết 1000 oC  Vật liệu phát xạ dạng phổ vạch có cường độ mạnh vùng ánh sáng đỏ với bước sóng nằm vùng từ 570 nm đến 725 nm Các đỉnh phát xạ trình dịch chuyển mức lượng ion Eu3+ từ trạng thái kích thích 5D0 trạng thái có mức lượng thấp 7Fj (j = 1, 2…6) đỉnh phát xạ 612 nm có cường độ phát xạ lớn Ở nhiệt độ nung thiêu kết 1000 oC, với nồng độ pha tạp ion Eu3+ 8%, bột huỳnh quang nhận cho cường độ phát xạ mạnh  Bột huỳnh quang Y2O3 pha tạp ion Eu3+ hấp thụ mạnh kích thích vùng tử ngoại xanh lam Với khả hấp thụ mạnh vùng tử ngoại bột huỳnh quang phù hợp cho thiết bị chiếu sáng có nguồn kích thích phát xạ dùng thủy ngân điốt tử ngoại (ví dụ: điốt tử ngoại dùng chip InGaN có bước sóng phát xạ 395 nm)  Bột Y2O3 pha tạp ion 8% Eu3+ thử nghiệm chế tạo quy mô lớn bột nhận được thử nghiệm sử dụng để chế tạo đèn huỳnh quang compact loại phát xạ đơn sắc (đỏ) hồng (đỏ + xanh lam) Các đèn chế tạo có hiệu suất phát xạ cao tương tương với bột huỳnh quang thương mại KẾT LUẬN Bằng phương pháp đồng kết tủa nghiên cứu tổng hợp thành công hệ bột huỳnh quang: SrPB va SrPCl pha tạp Eu3+ Eu2+, Y2O3 pha tạp Eu3+ phát ánh sáng đỏ, xanh lam đa màu Các kết nghiên cứu cho thấy hình thái bề mặt, kích thước hạt, cấu trúc tinh thể đặc trưng huỳnh quang vật liệu phụ thuộc nhiều vào thông số chế tạo Chúng tìm điều kiện nhiệt độ nung thiêu kết, nung khử tỷ lệ pha tạp ion Eu phù hợp cho loại để tạo vật liệu có chất lượng tinh thể cường độ phát quang tốt Cụ thể: a Với hệ bột SrPB : Bột huỳnh quang SrPB tổng hợp vật liệu đa pha tinh thể với pha cấu trúc Sr6P5BO20 pha bậc hai: Sr3(PO4)2; Sr2P2O7 SrBPO5 Ở nhiệt độ nung thiêu kết 1100 oC, vật liệu cho kết tinh tốt nhất, có kích thước hạt đồng từ 1,0 ÷ 1,5 μm có biên hạt trơn mịn, thành phần pha cấu trúc Sr6P5BO20 chiếm tỷ lệ lớn  Khi thiêu kết nhiệt độ 1100 oC bột huỳnh quang SrPB pha tạp Eu3+ phát xạ ánh sáng đỏ (với đỉnh phát xạ 605 nm) có cường độ mạnh tỷ lệ pha tạp ion Eu3+ 5% Quá tỷ lệ này, xuất hiện tượng dập tắt huỳnh quang nồng độ  Đối với bột huỳnh quang SrPB pha tạp Eu2+, phát xạ ion Eu2+ bị ảnh hưởng lớn trường tinh thể, để có bột huỳnh quang SrPB pha tạp Eu2+ cho phát xạ xanh lam (ở 475 nm) với cường độ mạnh, bột cần thiêu kết nung khử nhiệt độ 1100 0C, với nồng độ pha tạp Eu2+ 1%  Có thể tạo vật liệu phát xạ đa màu (xanh lam đỏ) SrPB pha tạp Eu2+, việc thiêu kết nung khử vật liệu nhiệt độ 1100 oC, với nồng độ pha tạp cao 15% Eu2+ 23 b Với hệ bột SrPCl :  Bột huỳnh quang SrPCl tổng hợp vật liệu hai pha tinh thể: pha Sr5Cl(PO4)3 pha thứ cấp Sr3(PO4)2 Bột có cấu trúc tinh thể tốt nhiệt độ nung thiêu kết 1000 oC Với nồng độ pha tạp 5,5% Eu thành phần pha cấu trúc Sr5Cl(PO4)3 chiếm tỷ lệ lớn  Bột huỳnh quang SrPCl pha tạp ion Eu3+ có phát xạ đỏ với đỉnh phát xạ 612 nm Khi nung thiêu kết 1000 oC nồng độ pha tạp Eu3+ 5,5% cường độ phát quang mẫu mạnh Quá tỷ lệ này, xuất hiện tượng dập tắt huỳnh quang nồng độ  Bột huỳnh quang SrPCl pha tạp Eu2+, vật liệu phát xạ mạnh vùng tím xanh lam với hai cực đại 405 nm 446 nm Dải phát xạ màu lam (cực đại 446 nm), phát xạ mong muốn nhận từ mẫu chế tạo, có cường độ lớn mẫu nung khử 1000 oC nồng độ pha tạp Eu 5,5% c Với hệ bột Y2O3 :  Bột tổng hợp vật liệu đơn pha tinh thể Bột có cấu trúc tinh thể tốt nhiệt độ nung thiêu kết 1000 oC Vật liệu phát xạ mạnh vùng ánh sáng đỏ với bước sóng nằm vùng 570 nm đến 725 nm Nhiệt độ nung thiêu kết để có chất lượng tinh thể phát quang tốt 1000 oC Ở nhiệt độ nung thiêu kết này, với nồng độ pha tạp ion Eu3+ 8% mẫu có cường độ phát xạ mạnh Trên tỷ lệ này, có tượng dập tắt huỳnh quang nồng độ  Bột Y2O3 pha tạp ion 8% Eu3+ thử nghiệm tráng phủ chế tạo đèn huỳnh quang compact phát ánh sáng đỏ Bóng đèn phát xạ tốt vùng ánh sáng đỏ với nhiệt độ màu 1200 K toạ độ màu nằm vùng ánh sáng đỏ  Bột Y2O3 pha tạp ion 8% Eu3+ thử nghiệm kết hợp với bột phát xạ màu lam chế tạo đèn compact phát xạ ánh sáng xanh lam đỏ dùng nông nghiệp Đèn thử nghiệm có phổ phát xạ công suất phát vùng xanh lam đỏ tương đương với đèn thương mại Osram ngoại nhập Như vậy, ba hệ bột huỳnh quang SrPB, SrPCl Y2O3 pha tạp ion Eu3+ Eu2+ chế tạo hấp thụ mạnh vùng tử ngoại, phù hợp cho thiết bị chiếu sáng có nguồn kích thích phát xạ dùng thủy ngân Ngoài ba hệ bột pha tạp Eu3+ có khả hấp thụ mạnh xạ 393 nm, giúp chúng có khả ứng dụng cho điốt phát xạ ánh sáng đỏ dùng nguồn kích thích chíp InGaN có bước sóng phát xạ 395 nm Với hệ bột SrPB, tạo bột huỳnh quang phát xạ ánh sáng trắng mạng chủ cho ứng dụng thiết bị chiếu sáng, thiết bị hiển thị màu đặc biệt điốt phát ánh sáng trắng thuộc loại UV-blue LED, WLED… Các vật liệu chế tạo đáp ứng tốt việc cải thiện tính chất quang thiết bị huỳnh quang ba phổ việc bổ sung dải phát xạ đỏ xanh dương Đồng thời, dải phát xạ ion Eu3+ Eu2+ nằm vùng hấp thụ mạnh tế bào diệp lục, vật liệu có khả ứng dụng thiết bị chiếu sáng nông nghiệp 24 [...]... 16 4.5 Kết luận chương 4  Bằng phương pháp đồng kết tủa chúng tôi cũng đã nghiên cứu và tổng hợp thành công bột huỳnh quang SrPCl pha tạp Eu3 + phát ánh sáng đỏ, SrPCl pha tạp Eu2 + phát ánh sáng xanh lam, và bột huỳnh quang lai màu SrPCl pha tạp đồng thời Eu3 +, Eu2 + phát ánh sáng đỏ và xanh lam  Bột huỳnh quang tổng hợp được có mạng nền bao gồm hai pha tinh thể: pha chính Sr5Cl(PO4)3 và pha thứ cấp... vùng đỏ và xanh lam, bột huỳnh quang SrPCl pha tạp Eu chế tạo được có nhiềm tiềm năng ứng dụng trong các thiết bị chiếu sáng chuyên dụng cho nông nghiệp Chương 5 CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA BỘT HUỲNH QUANG Y2O3 PHA TẠP ION Eu3 + Trong các nền oxit dùng làm bột huỳnh quang, thì nền Y2O3 pha tạp Eu3 + (Y2O3: Eu3 +) được coi là bột huỳnh quang oxit tốt nhất do có thành phần đơn giản, hiệu quả phát quang. .. tốt của bột huỳnh quang mà chúng tôi chế tạo 5.4 Kết quả thử nghiệm chế tạo đèn compact phát xạ màu đỏ và xanh lam - đỏ sử dụng trong chiếu sáng nông nghiệp công nghệ cao 5.4.1 Kết quả thử nghiệm chế tạo đèn compact (CFL) phát xạ ánh sáng đỏ (R) 21 Hình 5 13 (A) Bột huỳnh quang Y2O3: Eu3 + khi chưa chiếu đèn UV, (B) bột huỳnh quang đươc chiếu đèn UV phát xạ ánh sáng màu đỏ Hình 5.14 Đèn huỳnh quang compact... (B) và đỏ (R) của đèn thử nghiệm và đèn thương mại Osram là tương đương nhau, như vậy đèn thử nghiệm do chúng tôi chế tạo đáp ứng được yêu cầu về ứng dụng làm nguồn sáng nhân tạo cho cây xanh 5.5 Kết luận chương 5 Chúng tôi đã nghiên cứu và tổng hợp thành công bột huỳnh quang Y2O3 pha tạp Eu3 + phát xạ ánh sáng đỏ bằng phương phương pháp đồng kết tủa 22  Bột huỳnh quang tổng hợp được là vật liệu đơn pha. .. nm)  Bột Y2O3 pha tạp ion 8% Eu3 + đã được thử nghiệm chế tạo ở quy mô lớn và bột nhận được đã được thử nghiệm sử dụng để chế tạo đèn huỳnh quang compact loại phát xạ đơn sắc (đỏ) và hồng (đỏ + xanh lam) Các đèn chế tạo được có hiệu suất phát xạ khá cao tương tương với bột huỳnh quang thương mại KẾT LUẬN Bằng phương pháp đồng kết tủa chúng tôi đã nghiên cứu và tổng hợp thành công 3 hệ bột huỳnh quang: ... này ứng với mức năng lượng 4f65d1  4f7 của ion Eu2 + ứng với hai vị trí khác nhau trong nền Sr6P5BO20 3.5 Kết luận chương 3 Trong chương này, bột huỳnh quang SrPB pha tạp Eu3 + phát ánh sáng đỏ và SrPB pha tạp Eu2 + phát ánh sáng xanh lam và đa màu đã được chúng tôi tiến hành nghiên cứu một cách hệ thống theo các tham số của quy trình tổng hợp như nhiệt độ thiêu kết, nhiệt độ khử, nồng độ Eu pha tạp và. .. quang: SrPB va SrPCl pha tạp Eu3 + và Eu2 +, và Y2O3 pha tạp Eu3 + phát ánh sáng đỏ, xanh lam và đa màu Các kết quả nghiên cứu cho thấy hình thái bề mặt, kích thước hạt, cấu trúc tinh thể và các đặc trưng huỳnh quang của vật liệu phụ thuộc nhiều vào các thông số chế tạo Chúng tôi đã tìm được điều kiện nhiệt độ nung thiêu kết, nung khử và tỷ lệ pha tạp các ion Eu phù hợp cho mỗi loại để tạo ra vật liệu... đối với bột huỳnh quang Sr5Cl(PO4)3 pha tạp Eu2 + cũng cho kết quả tương tự như đối với bột Sr5Cl(PO4)3 pha tạp Eu3 + 4.3 Tính chất quang của bột huỳnh quang SrPCl: Eu3 + Phổ PL của mẫu bột SrPCl pha tạp 5,5% Eu3 + nung thiêu kết ở nhiệt độ 1000 o C dưới bước sóng kích thích 393 nm (hình 4.8) cho thấy vật liệu phát xạ mạnh vùng ánh sáng đỏ với các dải có đỉnh ở 578; 592; 612; 654 và 702 nm, vùng ánh sáng này... thiêu kết ở nhiệt độ 1100 oC bột huỳnh quang SrPB pha tạp Eu3 + phát xạ ánh sáng đỏ (với đỉnh phát xạ chính ở 605 nm) có cường độ mạnh nhất khi tỷ lệ pha tạp ion Eu3 + là 5% Quá tỷ lệ này, xuất hiện hiện tượng dập tắt huỳnh quang do nồng độ  Đối với bột huỳnh quang SrPB pha tạp Eu2 +, phát xạ của ion Eu2 + bị ảnh hưởng lớn bởi trường tinh thể, để có bột huỳnh quang SrPB pha tạp Eu2 + cho phát xạ xanh lam... sáng đỏ Bóng đèn phát xạ tốt vùng ánh sáng đỏ với nhiệt độ màu 1200 K và toạ độ màu nằm ở vùng ánh sáng đỏ  Bột Y2O3 pha tạp ion 8% Eu3 + cũng được thử nghiệm kết hợp với bột phát xạ màu lam chế tạo đèn compact phát xạ ánh sáng xanh lam và đỏ dùng trong nông nghiệp Đèn thử nghiệm có phổ phát xạ và công suất phát vùng xanh lam và đỏ tương đương với đèn thương mại Osram ngoại nhập Như vậy, ba hệ bột huỳnh