Luận án: Nghiên cứu quang phổ vật liệu phát quang silicate alumino kiềm thổ pha tạp
Vật liệu phát quang silicate alumino kiềm thổ pha tạp ứng dụng rộng rãi trong chiếu sáng, y tế và công nghệ màn hình.
Năm xuất bản
Số trang
120
Thời gian đọc
18 phút
Lượt xem
0
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
40 Point
Tổng quan nhanh
- Chủ đề:
- 1. Cấu trúc vật liệu phát quang silicate alumino kiềm thổ
- Số trang:
- 120 trang
- Trường:
- Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế
- Chuyên ngành:
- Vật lý
- Tác giả:
- Đỗ Thanh Tiến
- Năm:
- 2020
Tóm tắt nội dung luận án
I. Cấu trúc vật liệu phát quang silicate alumino kiềm thổ
Vật liệu phát quang silicate alumino kiềm thổ là hệ vật liệu quang học tiên tiến. Cấu trúc này sở hữu độ bền hóa học cao và khả năng chịu nhiệt vượt trội. Mạng nền silicat tạo môi trường tinh thể vững chắc cho các tâm phát sáng. Hợp chất Ca2Al2SiO7 (CAS) và Sr2Al2SiO7 (SAS) thuộc nhóm khoáng vật melilite. Cấu trúc melilite có tính đối xứng cao. Ô mạng cơ sở chứa các tứ diện silicat và aluminat liên kết không gian ba chiều. Các cation kiềm thổ Ca2+ hoặc Sr2+ chiếm vị trí phối trí tám. Cấu trúc mở này cho phép pha tạp ion đất hiếm với nồng độ linh hoạt. Kích thước ion bán kính tương đồng giúp ion tạp dễ dàng thay thế ion kiềm thổ. Sự thay thế không gây biến dạng mạng tinh thể quá mức. Mạng nền aluminosilicate kiềm thổ có dải truyền qua quang học rộng. Năng lượng phonon của mạng nền thấp. Yếu tố này giảm thiểu quá trình hồi phục không bức xạ. Cường độ bức xạ huỳnh quang tăng cao rõ rệt. Hệ vật liệu này rất phù hợp làm chất nền chế tạo phosphor phát quang thương mại.
1.1. Đặc điểm tinh thể học của mạng nền Ca2Al2SiO7 và Sr2Al2SiO7
Mạng tinh thể Ca2Al2SiO7 và Sr2Al2SiO7 kết tinh theo hệ tinh thể bốn phương. Nhóm không gian đối xứng điển hình là P-421m. Các tứ diện AlO4 và SiO4 liên kết qua đỉnh chung tạo thành các lớp phân lớp. Các lớp này song song với mặt phẳng (001). Cation kim loại kiềm thổ Ca2+ hoặc Sr2+ nằm xen kẽ giữa các lớp tứ diện. Vị trí phối trí của ion kiềm thổ có tính bất đối xứng cục bộ. Khi pha tạp ion đất hiếm vào vị trí này, trường tinh thể tác động mạnh lên trạng thái kích thích. Bán kính ion Ca2+ xấp xỉ 1.12 Angstrom. Bán kính ion Sr2+ xấp xỉ 1.26 Angstrom. Kích thước này rất tương thích với các ion nhóm lanthanide hóa trị ba. Mạng tinh thể duy trì độ ổn định pha cao ở nhiệt độ cao. Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) cho thấy các đỉnh nhiễu xạ sắc nét, không xuất hiện pha tạp chất. Đây là tiền đề quan trọng quyết định hiệu suất quang học của vật liệu.
1.2. Vai trò mạng nền silicat đối với tính chất phát quang
Mạng nền silicat đóng vai trò quyết định đến độ ổn định quang hóa của phosphor. Khung liên kết Si-O-Si và Si-O-Al có năng lượng liên kết rất lớn. Năng lượng này bảo vệ tâm phát sáng khỏi tác động oxy hóa và thoái hóa môi trường. Năng lượng vùng cấm của aluminosilicate kiềm thổ đạt mức trên 6.0 eV. Độ rộng vùng cấm lớn ngăn chặn hiện tượng tái kết hợp nhiệt của các hạt tải điện. Trường tinh thể của mạng nền silicat điều chỉnh vị trí các dải hấp thụ và bức xạ. Sự biến dạng nhẹ của mạng nền làm thay đổi mức độ phân tách mức năng lượng. Quá trình truyền năng lượng từ mạng nền đến tâm hoạt hóa diễn ra hiệu quả. Cường độ phát quang đạt giá trị tối ưu khi mạng tinh thể có độ hoàn hảo cao. Mạng nền silicat ít khuyết tật hạn chế tối đa các bẫy triệt tiêu photon vô ích.
II. Đặc trưng quang phổ khi pha tạp ion đất hiếm phát quang
Quá trình pha tạp ion đất hiếm tạo ra các tâm phát sáng đa màu sắc trong vật liệu. Các ion đất hiếm hóa trị ba sở hữu lớp vỏ điện tử 4f chưa lấp đầy. Lớp vỏ 5s và 5p bên ngoài che chắn hiệu quả cho các điện tử 4f. Do đó, các vạch phổ phát quang của ion đất hiếm rất hẹp và sắc nét. Tùy thuộc vào loại ion pha tạp, vật liệu phát ra ánh sáng từ vùng tử ngoại đến hồng ngoại. Các ion tiêu biểu bao gồm Eu3+, Ce3+, Dy3+, Tb3+ và Sm3+. Europium pha tạp cho bức xạ màu đỏ cam đặc trưng. Cerium và Dysprosium tạo bức xạ dải rộng hoặc phát xạ đa kênh. Sự tương tác giữa điện tử 4f với trường tinh thể cục bộ định hình các tính chất quang phổ. Vật liệu phát quang này cho độ tinh khiết màu rất cao. Hiệu suất lượng tử nội tại đáp ứng yêu cầu khắt khe của các thiết bị chiếu sáng hiện đại.
2.1. Phổ phát xạ của europium pha tạp và các ion đất hiếm
Phổ quang phát quang (PL) của europium pha tạp thể hiện các vạch bức xạ sắc nét từ mức 5D0. Vạch phát xạ chính gồm chuyển dời 5D0 -> 7F1 tại vùng 590 nm và 5D0 -> 7F2 tại vùng 615 nm. Chuyển dời 5D0 -> 7F1 mang bản chất lưỡng cực từ (MD). Cường độ của vạch này ít phụ thuộc vào đối xứng trường tinh thể. Ngược lại, chuyển dời 5D0 -> 7F2 là chuyển dời lưỡng cực điện cưỡng bức (ED). Cường độ vạch 615 nm cực kỳ nhạy cảm với tính bất đối xứng của vị trí mạng. Tỉ số cường độ huỳnh quang R = I(5D0->7F2) / I(5D0->7F1) đánh giá độ bất đối xứng mạng cục bộ. Đối với ion Dy3+, phổ phát xạ gồm hai vạch chính tại 480 nm (xanh lam) và 575 nm (vàng). Phổ phát xạ của Tb3+ chiếm ưu thế ở vạch màu xanh lục 543 nm (5D4 -> 7F5). Ion Sm3+ phát xạ ánh sáng đỏ cam tại các bước sóng 560 nm, 600 nm và 645 nm.
2.2. Cơ chế chuyển dời mức năng lượng d f và cấu trúc điện tử 4f
Cơ chế quang phổ của các ion đất hiếm phụ thuộc vào chuyển dời mức năng lượng d-f hoặc nội cấu hình 4f-4f. Chuyển dời 4f-4f bị cấm theo quy tắc chọn lọc chẵn lẻ Laporte. Khi ion đất hiếm nằm trong trường tinh thể bất đối xứng, quy tắc chọn lọc bị nới lỏng. Các vạch phổ 4f-4f xuất hiện với độ rộng phổ hẹp và thời gian sống dài. Đối với ion Ce3+ hoặc Eu2+, chuyển dời diễn ra giữa cấu hình 4f và 5d. Chuyển dời mức năng lượng d-f là chuyển dời cho phép về mặt điện lưỡng cực. Quá trình này tạo ra dải hấp thụ và dải phát xạ liên tục rất rộng. Quỹ đạo 5d phân bố ở lớp ngoài nên tương tác mạnh với dao động mạng tinh thể. Dải truyền điện tích (CTB) giữa ion oxy O2- và ion kim loại đất hiếm cũng xuất hiện ở vùng tử ngoại gần. Dải CTB giúp vật liệu hấp thụ hiệu quả ánh sáng kích thích từ chip LED tử ngoại.
III. Chế tạo vật liệu phát quang bằng phản ứng pha rắn
Phương pháp phản ứng pha rắn là kỹ thuật phổ biến nhất để chế tạo vật liệu phát quang. Kỹ thuật này có quy trình đơn giản, khả năng lặp lại cao và chi phí thấp. Nguyên liệu đầu vào gồm các oxit và cacbonat kim loại có độ tinh khiết cao. Các tiền chất thường dùng là CaCO3, SrCO3, Al2O3, SiO2 và oxit đất hiếm RE2O3. Quá trình nghiền trộn cơ học đảm bảo sự đồng nhất tuyệt đối của hỗn hợp phản ứng. Cồn tuyệt đối thường được sử dụng làm môi trường nghiền mịn. Hỗn hợp bột sau khi sấy khô được ép thành viên dưới áp lực thủy lực. Quá trình thiêu kết diễn ra trong lò nung nhiệt độ cao. Nhiệt độ nung dao động từ 1200 đến 1450 độ C. Thời gian giữ nhiệt kéo dài từ vài giờ đến hàng chục giờ. Phản ứng khuếch tán giữa các ion pha rắn hình thành cấu trúc đơn pha đồng nhất. Kỹ thuật này cho phép tạo lượng lớn bột huỳnh quang chất lượng cao.
3.1. Quy trình tổng hợp gốm quang học bằng phương pháp pha rắn
Quy trình tổng hợp bắt đầu bằng việc tính toán khối lượng phối liệu theo đúng phương trình tỷ lượng. Cân phân tích điện tử độ chính xác 0.1 mg đảm bảo độ chuẩn xác thành phần. Hỗn hợp bột được nghiền ướt trong cối mã não hoặc máy nghiền bi hành tinh. Thời gian nghiền kéo dài tối thiểu 2 đến 4 giờ. Mục đích nghiền là giảm kích thước hạt và tăng diện tích tiếp xúc phản ứng. Bột sau nghiền được sấy khô ở nhiệt độ 100 độ C. Mẫu bột được nung sơ bộ ở nhiệt độ 800 đến 900 độ C để khử khí CO2 và các tạp chất hữu cơ. Bột tiếp tục được nghiền mịn lại và ép thành viên nén đường kính tiêu chuẩn. Viên nén được đặt vào chén nung corundum chịu nhiệt. Quá trình nung chính thực hiện trong môi trường không khí hoặc khí khử. Tốc độ gia nhiệt và làm nguội được kiểm soát chặt chẽ nhằm tránh nứt vỡ vi cấu trúc.
3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian thiêu kết tới cấu trúc pha
Nhiệt độ thiêu kết là thông số công nghệ quyết định đến sự hoàn thiện tinh thể. Khi nhiệt độ nung dưới 1100 độ C, phản ứng pha rắn chưa hoàn toàn và còn tồn tại pha trung gian. Nhiệt độ đạt từ 1250 đến 1350 độ C giúp hình thành pha melilite tinh khiết Ca2Al2SiO7. Các pic nhiễu xạ XRD có cường độ tăng vọt và độ rộng nửa phổ thu hẹp lại. Thời gian thiêu kết tối ưu giúp các hạt tinh thể phát triển đồng đều và giảm mật độ khuyết tật mạng. Thiêu kết trong 4 đến 6 giờ mang lại độ kết tinh tối đa cho vật liệu. Nếu nhiệt độ quá cao vượt ngưỡng 1450 độ C, mẫu bắt đầu xuất hiện hiện tượng nóng chảy cục bộ. Sự nóng chảy làm suy giảm tính chất quang học và gây dính kết hạt. Do đó, việc kiểm soát chính xác chế độ nhiệt đảm bảo hiệu suất phát quang đạt mức cực đại.
IV. Hiệu ứng truyền năng lượng trong phosphor phát quang
Hiệu ứng truyền năng lượng là hiện tượng vật lý then chốt trong vật liệu phosphor phát quang. Quá trình này diễn ra giữa tâm tăng nhạy (Sensitizer - S) và tâm kích hoạt (Activator - A). Tâm tăng nhạy hấp thụ photon kích thích từ nguồn ngoài rồi chuyển năng lượng sang tâm phát xạ. Cơ chế truyền năng lượng nâng cao đáng kể hiệu suất phát quang tổng cộng của hệ vật liệu. Truyền năng lượng có thể xảy ra theo cơ chế trao đổi trực tiếp hoặc tương tác đa cực. Các tương tác đa cực gồm lưỡng cực-lưỡng cực (d-d), lưỡng cực-tứ cực (d-q) và tứ cực-tứ cực (q-q). Điều kiện cần là có sự che phủ quang phổ giữa phổ phát xạ của tâm S và phổ hấp thụ của tâm A. Tốc độ truyền năng lượng PSA phụ thuộc tỷ lệ nghịch với khoảng cách giữa hai tâm. Hiện tượng này mở ra khả năng điều chỉnh linh hoạt màu sắc ánh sáng phát xạ.
4.1. Cơ chế truyền năng lượng giữa tâm tăng nhạy và tâm kích hoạt
Cơ chế truyền năng lượng cộng hưởng không bức xạ tuân theo lý thuyết của Dexter và Förster. Tâm tăng nhạy S ở trạng thái kích thích S* truyền năng lượng trực tiếp sang tâm kích hoạt A. Tâm S* trở về trạng thái cơ bản mà không phát ra photon. Đồng thời, tâm A nhận năng lượng và nhảy lên trạng thái kích thích A*. Quá trình phát xạ photon xảy ra khi tâm A* chuyển dời về mức cơ bản. Hiệu suất truyền năng lượng ET được xác định dựa trên sự suy giảm thời gian sống quang học của tâm S. Khi tăng nồng độ tâm kích hoạt, hiệu suất ET tăng liên tục và tiệm cận giá trị cực đại. Cặp ion Ce3+-Eu3+, Ce3+-Tb3+ hay Ce3+-Dy3+ là các hệ truyền năng lượng điển hình. Sự kết hợp này mở rộng dải kích thích tử ngoại và tăng cường độ sáng tổng thể.
4.2. Hiện tượng dập tắt nồng độ và khoảng cách tương tác tới hạn
Hiện tượng dập tắt nồng độ xảy ra khi tăng nồng độ ion đất hiếm vượt qua một giá trị tới hạn xc. Khi nồng độ tạp chất quá cao, khoảng cách trung bình giữa các ion phát sáng bị thu hẹp. Năng lượng kích thích di chuyển liên tục qua các tâm giống nhau thông qua quá trình di chuyển năng lượng. Năng lượng này cuối cùng bị bẫy và tiêu tán không bức xạ tại các khuyết tật mạng hoặc tâm dập tắt. Cường độ bức xạ huỳnh quang suy giảm nhanh chóng sau điểm cực đại. Khoảng cách tới hạn Rc giữa các tâm kích hoạt được tính theo công thức Blasse. Nếu Rc nhỏ hơn 5 Angstrom, tương tác trao đổi chiếm ưu thế chính. Nếu Rc lớn hơn 5 Angstrom, cơ chế tương tác đa cực điện là nguyên nhân chủ đạo. Việc xác định chính xác nồng độ tới hạn giúp tối ưu hóa thành phần chế tạo vật liệu phát quang.
V. Khả năng lân quang kéo dài của aluminosilicate kiềm thổ
Khả năng lân quang kéo dài là ưu thế nổi bật của nhóm vật liệu aluminosilicate kiềm thổ. Khác với huỳnh quang thông thường, hiện tượng lân quang có thể duy trì phát sáng nhiều giờ sau khi tắt nguồn kích thích. Vật liệu lưu trữ năng lượng ánh sáng nhờ hệ thống các bẫy khuyết tật điện tử và lỗ trống. Khi kích thích, các hạt tải điện bị bẫy ở các mức năng lượng cục bộ trong vùng cấm. Năng lượng nhiệt môi trường giải phóng chậm các hạt tải điện khỏi bẫy theo thời gian. Các hạt tải sau đó tái kết hợp tại các tâm phát quang ion đất hiếm. Hợp chất Ca2Al2SiO7 và Sr2Al2SiO7 pha tạp Eu2+ và đồng pha tạp Dy3+ cho thời gian lưu sáng vượt trội. Độ chói ban đầu cao và thời gian phát xạ kéo dài đáp ứng tiêu chuẩn chiếu sáng an toàn. Vật liệu này có độ bền môi trường vượt trội so với các hợp chất sunfua truyền thống.
5.1. Vai trò của dysprosium đồng pha tạp tạo bẫy năng lượng sâu
Dysprosium đồng pha tạp đóng vai trò là tác nhân tạo bẫy năng lượng sâu lý tưởng trong mạng tinh thể. Ion Dy3+ thay thế vị trí cation kiềm thổ tạo ra sự mất cân bằng điện tích cục bộ. Sự mất cân bằng này hình thành các mức bẫy khuyết tật có độ sâu năng lượng thích hợp. Độ sâu của bẫy năng lượng thường nằm trong khoảng 0.6 đến 0.8 eV so với đáy vùng dẫn. Bẫy quá nông sẽ giải phóng điện tử quá nhanh gây suy giảm sáng tức thì. Bẫy quá sâu sẽ giữ chặt điện tử và không thể giải phóng ở nhiệt độ phòng. Sự hiện diện của Dy3+ tối ưu hóa mật độ và phân bố độ sâu bẫy trong mạng nền silicat. Đường cong đo nhiệt phát quang (TL) xác nhận sự gia tăng đột biến của các đỉnh bẫy nhiệt độ phòng. Nhờ đó, vật liệu duy trì lân quang kéo dài với cường độ ổn định trong nhiều giờ.
5.2. Tiềm năng ứng dụng trong chiếu sáng huỳnh quang và đèn w LED
Vật liệu phát quang silicate alumino kiềm thổ mở ra tiềm năng to lớn trong kỹ thuật chiếu sáng hiện đại. Phosphor này là thành phần cốt lõi chế tạo đèn LED phát ánh sáng trắng (w-LED). Vật liệu phối hợp linh hoạt với chip LED tử ngoại gần (NUV) hoặc xanh lam. Ánh sáng phát ra có chỉ số hoàn màu (CRI) cao và nhiệt độ màu (CCT) ổn định. Độ suy giảm quang thông theo nhiệt độ của vật liệu rất thấp nhờ cấu trúc melilite bền vững. Trong lĩnh vực an toàn giao thông và cứu hộ, vật liệu lân quang được dùng làm biển báo dạ quang và sơn chỉ dẫn. Vật liệu không chứa chất độc hại, thân thiện với môi trường sống và có tuổi thọ vận hành hàng chục năm. Tiềm năng ứng dụng còn mở rộng sang các lĩnh vực cảm biến quang học, bảo mật tài liệu và hiển thị hình ảnh y tế.
Mục lục chi tiết luận án
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (120 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộLỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS. Nguyễn Mạnh Sơn và thầy giáo PGS. Lê Văn Tuất đã nhiệt tình hướng dẫn, định hướng khoa học, truyền đạt những kinh nghiệm quý báu và tạo điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành luận án này. Tôi xin cảm ơn Trường Đại học Khoa học, Phòng Sau Đại học đã luôn quan tâm đến tiến độ công việc và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học tập, nghiên cứu.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám hiệu, các thầy cô giáo Khoa Cơ bản, Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Huế đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi tham gia khóa học này. Tôi xin cảm ơn các thầy cô giáo trong Khoa Vật lý, trường Đại học Khoa học, Đại học Huế đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Hồ Văn Tuyến, PGS.
Phạm Anh Sơn, ThS. Lê Văn Thanh Sơn đã giúp tôi trong quá trình thực hiện các phép đo, đồng thời cũng dành thời gian thảo luận về phương pháp và các kết quả nghiên cứu của nội dung luận án. Xin được gửi lời cám ơn đến các anh chị NCS, học viên cao học ở phòng thí nghiệm Vật lý, những người đã luôn động viên và hỗ trợ tôi trong quá trình thực nghiệm. Sự động viên của bạn bè là nguồn động lực không thể thiếu giúp tôi hoàn thành luận án.
Cuối cùng tôi xin dành những tình cảm đặc biệt và lòng biết ơn sâu sắc đến ba mẹ, vợ, con gái và những người thân trong gia đình đã luôn ở bên tôi, hỗ trợ, động viên và giúp tôi vượt qua mọi khó khăn để thực hiện tốt đề tài luận án. Huế, tháng 9 năm 2020 Đỗ Thanh Tiến i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Nguyễn Mạnh Sơn và PGS. Phần lớn các kết quả trình bày trong luận án trích dẫn từ các bài báo đã xuất bản của tôi cùng các thành viên trong nhóm nghiên cứu.
Các số liệu và kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án Đỗ Thanh Tiến ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ CÁC KÝ HIỆU 1. Các chữ viết tắt A : Tâm kích hoạt (Activator) A* : Tâm kích hoạt ở trạng thái kích thích CAS : Ca2Al2SiO7 (Silicate Alumino Calcium) CIE : Giản đồ tọa độ màu (International Commission on Illumination) CTB : Dải truyền điện tích (Charge Transfer Band) d-d : Lưỡng cực-lưỡng cực (dipole-dipole) d-q : Lưỡng cực-tứ cực (dipole-quadrupole) Đvty : Đơn vị tùy ý (a.u) ET : Truyền năng lượng (Energy Transfer) ED : Lưỡng cực điện (Electrical dipole) LED : Điốt phát quang (Light-Emitting Diode) MD : Lưỡng cực từ (Magnetical dipole) PL : Quang phát quang (Photoluminescence) PLE : Kích thích phát quang (Photoluminescence Excitation) q-q : Tứ cực-tứ cực (quadrupole-quadrupole) RE : Đất hiếm (Rare Earth) RE3+ : Ion đất hiếm hóa trị III S : Tâm tăng nhạy (Sensitizer) S* : Tâm tăng nhạy ở trạng thái kích thích iii SAS : Sr2Al2SiO7 (Silicate Alumino Strontium) TM : Kim loại chuyển tiếp (Transition Metal) w-LED : Điốt phát ánh sáng trắng (White-LED) XRD : Nhiễu xạ tia X (X-ray Diffraction) 2. Các ký hiệu E : Năng lượng : Bước sóng em : Bước sóng bức xạ phát quang ex : Bước sóng bức xạ kích thích kl : Khối lượng Rc : Khoảng cách tới hạn RSA : Khoảng cách giữa tâm S và tâm A R : Tỉ số huỳnh quang Q : Giá trị đặc trưng cho tương tác gA(E) : Hàm hình dạng vạch phổ đã được chuẩn hóa của tâm A gS(E) : Hàm hình dạng vạch phổ đã được chuẩn hóa của tâm S HSA : Toán tử Hamilton tương tác fA : Lực dao động tử của chuyển dời hấp thụ quang trên tâm A SO : Tích phân phần che phủ phổ PSA : Tốc độ truyền năng lượng giữa tâm S và tâm A Ps : Tốc độ bức xạ của tâm S x : Nồng độ tạp xc : Nồng độ tạp tới hạn iv N : Số cation trong ô cơ sở V : Thể tích ô cơ sở v MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN TRỰC TIẾP ĐẾN MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN. Đặc điểm cấu trúc của vật liệu silicate alumino kiềm thổ. Đặc điểm cấu trúc của vật liệu Ca2Al2SiO7. Đặc điểm cấu trúc của vật liệu Sr2Al2SiO7.
Phương pháp chế tạo vật liệu silicate alumino kiềm thổ. Sự phát quang của các tâm đất hiếm. Sơ lược về các nguyên tố đất hiếm. Đặc điểm của mức năng lượng 4f.
Các chuyển dời điện tích của trạng thái 4f. Đặc trưng quang phổ của ion Eu3+. Đặc trưng quang phổ của ion Ce3+. Đặc trưng quang phổ của ion Dy3+.
Đặc trưng quang phổ của ion Tb3+. Đặc trưng quang phổ của ion Sm3+. Hiện tượng dập tắt cường độ phát quang do nồng độ pha tạp. Hiện tượng và hiệu suất truyền năng lượng.
Hiện tượng truyền năng lượng giữa các tâm bức xạ khác nhau. Hiện tượng truyền năng lượng giữa các tâm giống nhau. Kết luận chương 1. CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VÀ CẤU TRÚC CỦA HỆ VẬT LIỆU SILICATE ALUMINO KIỀM THỔ PHA TẠP.
Phương pháp nhiễu xạ tia X. Chế tạo vật liệu phát quang silicate alumino kiềm thổ pha tạp các nguyên tố RE bằng phương pháp phản ứng pha rắn. Khảo sát điều kiện công nghệ chế tạo vật liệu phát quang Ca2Al2SiO7 pha tạp các nguyên tố RE. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ thiêu kết đến cấu trúc của vật liệu Ca2Al2SiO7: Eu3+.
Khảo sát ảnh hưởng của thời gian thiêu kết đến cấu trúc của vật liệu Ca2Al2SiO7: Eu3+. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất chảy B2O3 đến cấu trúc của vật liệu Ca2Al2SiO7: Eu3+. Khảo sát điều kiện công nghệ chế tạo vật liệu phát quang Sr2Al2SiO7 pha tạp các nguyên tố đất hiếm. Ảnh hưởng của nhiệt độ thiêu kết đến cấu trúc của vật liệu Sr2Al2SiO7: Eu3+.
Ảnh hưởng của thời gian thiêu kết đến cấu trúc của vật liệu Sr2Al2SiO7: Eu3+. Ảnh hưởng của hàm lượng chất chảy B2O3 đến cấu trúc của vật liệu Sr2Al2SiO7: Eu3+. Cấu trúc tinh thể của hệ vật liệu Ca2Al2SiO7 đơn và đồng pha tạp nguyên tố đất hiếm. Các hệ vật liệu đã chế tạo sử dụng nghiên cứu trong luận án.
Kết luận chương 2. NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG CỦA VẬT LIỆU PHÁT QUANG Ca2Al2SiO7: RE3+ (RE: Sm, Dy, Ce, Tb, Eu). Các phương pháp nghiên cứu tính chất quang của vật liệu. Phương pháp phổ PL và PLE.
Phương pháp xác định tọa độ màu CIE của ánh sáng phát quang. Tính chất quang của vật liệu Ca2Al2SiO7 pha tạp ion RE3+. Đặc trưng quang phổ của vật liệu Ca2Al2SiO7: Sm3+. Đặc trưng quang phổ của vật liệu Ca2Al2SiO7: Dy3+.
Đặc trưng quang phổ của vật liệu Ca2Al2SiO7: Ce3+. Đặc trưng quang phổ của vật liệu Ca2Al2SiO7: Tb3+. Đặc trưng quang phổ của vật liệu Ca2Al2SiO7: Eu3+. Cơ chế dập tắt cường độ phát quang do nồng độ trong vật liệu Ca2Al2SiO7: RE3+ (RE: Sm, Dy, Ce, Tb, Eu).
Ảnh hưởng của bức xạ kích thích đến sự phát quang của vật liệu Ca2Al2SiO7: RE3+. Tọa độ màu CIE của ánh sáng phát quang đối với hệ mẫu Ca2Al2SiO7: RE3+. Kết luận chương 3. NGHIÊN CỨU HIỆN TƯỢNG TRUYỀN NĂNG LƯỢNG GIỮA CÁC ION RE3+ TRONG VẬT LIỆU SILICATE ALUMINO KIỀM THỔ.
Hiện tượng truyền năng lượng của vật liệu Ca2Al2SiO7: Ce3+, Dy3+. Hiện tượng truyền năng lượng của vật liệu Ca2Al2SiO7: Eu3+, Dy3+. Hiện tượng truyền năng lượng của vật liệu Sr2Al2SiO7: Ce3+, Eu3+. So sánh hiệu suất truyền năng lượng giữa các cặp ion Ce3+/Dy3+; Eu3+/ Dy3+ và Ce3+/Eu3+ trong vật liệu silicate alumino kiềm thổ.
Sự thay đổi màu bức xạ theo tỉ lệ nồng độ đồng pha tạp của các cặp ion Ce3+/Dy3+; Eu3+/Dy3+ và Ce3+/Eu3+ trong vật liệu silicate alumino kiềm thổ. Hiện tượng truyền năng lượng giữa ba ion Ce3+/Dy3+/Eu3+ trong mạng nền Ca2Al2SiO7. Kết luận chương 4 .89 KẾT LUẬN CHUNG .90 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ .91 TÀI LIỆU THAM KHẢO .93 viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1. Nhiệt độ và thời gian thiêu kết của một số vật liệu silicate alumino kiềm thổ pha tạp các nguyên tố RE chế tạo bằng phương pháp phản ứng pha rắn đã công bố.
Cấu hình điện tử và đặc trưng lượng tử của các nguyên tố RE. Các hệ vật liệu sử dụng nghiên cứu trong luận án. Tỉ số R của hệ vật liệu CAS: Eu3+ (x %mol), với x = 0,25; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0. Giá trị Rc của vật liệu CAS: RE3+ (RE: Sm, Dy, Ce, Tb, Eu).
Giá trị Q của vật liệu CAS: RE3+ (RE: Sm, Dy, Ce, Tb, Eu) .65 ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ Hình 1. Cấu trúc tinh thể của CAS xem dọc theo trục b (a), các tứ diện AlO4 và (AlSi)O4 nằm trong ô đơn vị (b). Cấu trúc tinh thể của vật liệu CAS (a); CAS: Bi3+ (b); CAS: Bi3+, M+ với M = Li, Na, K (c). Cấu trúc tinh thể của vật liệu SAS.
Sơ đồ chế tạo vật liệu CAS: Eu3+ bằng phương pháp sol-gel. Sơ đồ chế tạo vật liệu CAS: Ce3+ bằng phương pháp nổ. Giản đồ các mức năng lượng của các ion RE3+ thuộc nhóm lanthanides. Cấu trúc mạng tinh thể của NaLuO2: Eu3+ và NaGdO2: Eu3+ (a), phổ PL của ion Eu3+ trong hai mạng nền đó (b).
Sự tách các mức năng lượng của ion Eu3+. Các dịch chuyển hấp thụ và bức xạ của ion Dy3+ trong vật liệu LaAlGe2O7: Dy3+. Các dịch chuyển hấp thụ và bức xạ của ion Sm3+ trong mạng nền thủy tinh sodium-tellurite. Quá trình kích thích gián tiếp qua phần tử tăng nhạy S để ET cho tâm A.
Sơ đồ mức năng lượng và Hamilton tương tác HSA (dưới). Thiết bị đo XRD, Brucker (Đức). Quy trình chế tạo mẫu bằng phương pháp phản ứng pha rắn. Giản đồ XRD của mẫu CAS: Eu3+ (0,25 %mol), thiêu kết ở các nhiệt độ khác nhau, thời gian thiêu kết 60 min và B2O3 4 %kl sản phẩm.
Giản đồ XRD của mẫu CAS: Eu3+ (0,25 %mol), thiêu kết với các thời gian khác nhau, nhiệt độ thiêu kết 1280 oC và B2O3 4 %kl sản phẩm. Giản đồ XRD của mẫu CAS: Eu3+ (0,25 %mol), hàm lượng chất chảy B2O3 khác nhau, nhiệt độ thiêu kết 1280 oC và thời gian thiêu kết 60 min. Sơ đồ chế tạo vật liệu CAS pha tạp các nguyên tố RE bằng phương pháp phản ứng pha rắn .
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Trích dẫn luận án này
Đỗ Thanh Tiến (2020). Vật liệu phát quang silicate alumino kiềm thổ pha tạp [Luận án tiến sĩ, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế]. LuanAn.net. https://luanan.net/hoa-hoc/hoa-huu-co/luan-an-vat-lieu-phat-quang-silicate-alumino-kiem-tho-pha-tap
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Vật liệu phát quang silicate alumino kiềm thổ pha tạp" nghiên cứu về vấn đề gì?
Vật liệu phát quang silicate alumino kiềm thổ pha tạp ứng dụng rộng rãi trong chiếu sáng, y tế và công nghệ màn hình.
Luận án "Vật liệu phát quang silicate alumino kiềm thổ pha tạp" được bảo vệ tại trường nào?
Luận án này được bảo vệ tại Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế. Năm bảo vệ: 2020.
Luận án "Vật liệu phát quang silicate alumino kiềm thổ pha tạp" thuộc chuyên ngành gì?
Luận án "Vật liệu phát quang silicate alumino kiềm thổ pha tạp" thuộc chuyên ngành Vật lý. Danh mục: Hóa Hữu Cơ.
Luận án "Vật liệu phát quang silicate alumino kiềm thổ pha tạp" có bao nhiêu trang?
Luận án "Vật liệu phát quang silicate alumino kiềm thổ pha tạp" có 120 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Vật liệu phát quang silicate alumino kiềm thổ pha tạp" về máy như thế nào?
Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.