Luận án vật liệu phát quang BAM CaO CCM pha tạp Mn4+ Cr3+ chế tạo LED - Trường [Tên trường]
Nghiên cứu chế tạo khảo sát vật liệu phát quang BaMgAl10O17:Cr3+, CaAl12O19:Cr3, CaAl12O19, CaAl4O7, MgAl2O4:Mn4+ ứng dụng chiếu sáng.
Luan An
Luận án tiến sĩ
Năm xuất bản
Số trang
113
Thời gian đọc
17 phút
Lượt xem
0
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
40 Point
Tổng quan nhanh
- Chủ đề:
- 1. Tổng quan vật liệu phát quang pha tạp Mn4+ và Cr3+
- Số trang:
- 113 trang
- Trường:
- Đại học Bách khoa Hà Nội
- Chuyên ngành:
- Khoa học Vật liệu
- Tác giả:
- Nguyễn Thị Huyền
- Năm:
- 2022
Tóm tắt nội dung luận án
I. Tổng quan vật liệu phát quang pha tạp Mn4 và Cr3
Vật liệu phát quang pha tạp ion kim loại chuyển tiếp đóng vai trò quan trọng trong ngành quang điện tử hiện đại. Nghiên cứu tập trung phát triển các vật liệu nền oxit có độ bền cơ lý cao. Các ion Mn4+ và Cr3+ sở hữu cấu hình electron 3d3 đặc trưng. Hệ vật liệu này phát xạ mạnh trong dải ánh sáng đỏ và vùng cận hồng ngoại. Bột phát quang phosphor phát xạ đỏ và cận hồng ngoại hiện có nhu cầu rất lớn trên thị trường. Chúng phục vụ việc chế tạo nguồn sáng nhân tạo trong nhà kính. Ánh sáng này kích thích mạnh quá trình quang hợp của thực vật. Hệ nền aluminate như BaMgAl10O17 và CaAl12O19 có cấu trúc tinh thể rất bền vững. Nhóm vật liệu nền aluminate gallate silicate đem lại độ bền nhiệt và tính ổn định hóa học vượt trội.
1.1. Cấu trúc mạng nền vật liệu aluminate gallate silicate
Nhóm vật liệu nền aluminate gallate silicate cung cấp môi trường trường tinh thể đối xứng bát diện ổn định. Mạng nền BaMgAl10O17 kết tinh theo cấu trúc phân lớp vững chắc. Tinh thể CaAl12O19 sở hữu các khối spinel liên kết bền chặt. Các vị trí Al3+ trong mạng tinh thể đóng vai trò quyết định trong việc thay thế đồng hình. Bán kính ion Al3+ tương thích tốt với kích thước của ion Cr3+ và Mn4+. Sự thay thế này giảm thiểu hiện tượng méo mạng tinh thể. Mạng nền aluminate còn sở hữu năng lượng phonon thấp. Đặc tính này giúp hạn chế tối đa các quá trình dập tắt nhiệt phi bức xạ. Nhờ đó, hiệu suất phát quang của bột phosphor được nâng cao rõ rệt.
1.2. Đặc tính quang học của ion kim loại chuyển tiếp Mn4 và Cr3
Các ion kim loại chuyển tiếp Cr3+ và Mn4+ mang 3 electron ở lớp vỏ 3d chưa lấp đầy. Lớp vỏ d này chịu ảnh hưởng trực tiếp từ trường phối tử xung quanh. Trường tinh thể bát diện phân tách các mức năng lượng của electron. Ion Cr3+ đóng vai trò chất phát quang hoặc chất truyền năng lượng hiệu quả. Ion Mn4+ đóng vai trò chất kích hoạt phát xạ ánh sáng đỏ sâu. Khi thực hiện đồng pha tạp Mn4+ và Cr3+, vật liệu mở rộng dải hấp thụ quang học. Bột phát quang phosphor tạo ra dải phổ phát xạ rộng và liên tục. Cấu trúc điện tử này giúp tối ưu hóa khả năng thu nhận photon kích thích từ nguồn ngoài.
1.3. Giản đồ Tanabe Sugano và chuyển mức năng lượng d d
Giản đồ Tanabe-Sugano mô tả sự phụ thuộc của các mức năng lượng 3d3 vào cường độ trường tinh thể. Trạng thái cơ bản của hệ ion là 4A2g. Các mức kích thích chính gồm 2Eg, 2T1g, 4T2g và 4T1g. Quá trình phát quang diễn ra thông qua các chuyển mức năng lượng d-d nội tại. Trong điều kiện trường tinh thể mạnh, bức xạ chính xuất phát từ chuyển mức cấm spin 2Eg -> 4A2g. Chuyển dịch này tạo nên vạch phát xạ dải hẹp sắc nét. Ngược lại, trường tinh thể yếu ưu tiên chuyển dịch cho phép spin 4T2g -> 4A2g với phổ phát xạ rộng. Giản đồ Tanabe-Sugano cung cấp cơ sở lý thuyết chuẩn xác để điều chỉnh màu sắc phát xạ.
II. Chế tạo bột phát quang pha tạp Mn4 Cr3 ứng dụng LED
Phương pháp tổng hợp quyết định trực tiếp đến độ tinh khiết pha của bột phosphor. Phương pháp sol-gel kết hợp ủ nhiệt độ cao mang lại nhiều ưu điểm nổi bật. Quy trình này phân tán đồng đều ion kích hoạt ở cấp độ nguyên tử. Nhiệt độ phản ứng thấp hơn so với phương pháp phản ứng pha rắn truyền thống. Quy trình công nghệ được kiểm soát chặt chẽ từ khâu chuẩn bị dung dịch tiền chất. Quá trình tạo gel và xử lý nhiệt tạo ra các hạt tinh thể đồng nhất. Kích thước hạt bột phosphor phân bố đều với độ kết tinh cao. Bề mặt hạt mịn giúp giảm thiểu hiện tượng tán xạ ánh sáng. Đây là yếu tố then chốt giúp tối ưu hóa hiệu suất quang học cho linh kiện LED.
2.1. Quy trình tổng hợp bột phát quang phosphor bằng sol gel
Quy trình tổng hợp sol-gel sử dụng muối nitrat kim loại tinh khiết cao. Axit citric đóng vai trò chất tạo phức chelate hiệu quả. Dung dịch được khuấy liên tục ở 80 độ C để tạo hệ sol trong suốt. Hỗn hợp tiếp tục bay hơi nước để hình thành khối gel polymer xốp. Khối gel khô được sấy tiền xử lý ở 120 độ C để loại bỏ hoàn toàn dung môi dư thừa. Sau đó, mẫu được thiêu kết ở 600 độ C nhằm đốt cháy các hợp chất hữu cơ. Bột tiền chất được nghiền mịn trước khi đưa vào lò nung nhiệt độ cao. Phương pháp sol-gel đảm bảo sự phân tán đồng nhất của ion Mn4+ và Cr3+ trong mạng tinh thể.
2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ lên cấu trúc tinh thể vật liệu
Nhiệt độ ủ nhiệt là thông số cốt lõi quyết định độ hoàn hảo mạng tinh thể. Quá trình khảo sát được tiến hành trong dải nhiệt độ từ 1000 đến 1450 độ C. Dưới 1100 độ C, mẫu xuất hiện các pha trung gian chưa hoàn chỉnh. Khi tăng nhiệt độ lên 1350-1400 độ C, giản đồ nhiễu xạ XRD cho thấy các đỉnh pic rất sắc nét. Toàn bộ tiền chất chuyển hóa hoàn toàn thành pha đơn tinh thể mong muốn. Cấu trúc mạng tinh thể hoàn thiện làm giảm mật độ khuyết tật bẫy phi bức xạ. Nhờ đó, cường độ phát quang của vật liệu đạt giá trị cực đại tại nhiệt độ nung tối ưu.
2.3. Khảo sát hình thái học bề mặt và thành phần pha tinh thể
Ảnh kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường FESEM thể hiện hình thái hạt đồng đều. Các hạt bột phosphor có dạng tấm lục giác hoặc đa diện rõ nét. Kích thước hạt trung bình dao động trong khoảng từ 1 đến 5 micromet. Phổ tán sắc năng lượng tia X (EDS) khẳng định sự hiện diện đầy đủ của các nguyên tố cấu thành. Tỷ lệ mol của Mn và Cr trong mẫu thực tế trùng khớp với tính toán ban đầu. Mẫu không chứa pha tạp lạ hay chất bẩn bề mặt. Hình thái học tối ưu giúp tăng cường độ bám dính khi phối trộn bột huỳnh quang với chất kết dính quang học.
III. Phổ phát quang PL và PLE của vật liệu pha tạp Mn4 Cr3
Phép đo phổ quang học làm sáng tỏ cơ chế chuyển dời điện tử trong vật liệu. Phổ kích thích quang PLE và phổ phát quang PL (Photoluminescence) phản ánh bản chất của tâm quang học. Dải kích thích của vật liệu trải rộng từ tử ngoại gần đến vùng xanh lam. Dải phát xạ bao phủ từ ánh sáng đỏ đến cận hồng ngoại. Đặc tính này tương thích hoàn toàn với các chip phát quang thương mại hiện nay. Việc phân tích phổ huỳnh quang giúp đánh giá chính xác động học bức xạ. Các số liệu phổ là căn cứ khoa học vững chắc để tối ưu hóa nồng độ pha tạp và cường độ phát sáng.
3.1. Phổ kích thích quang PLE và vùng hấp thụ tử ngoại gần
Phổ kích thích quang PLE của vật liệu xuất hiện nhiều dải hấp thụ rộng. Dải hấp thụ mạnh trong vùng tử ngoại 250-380 nm tương ứng với chuyển dời truyền điện tích O2- -> Mn4+/Cr3+. Các dải kích thích ở 400-470 nm tương ứng với chuyển mức 4A2g -> 4T1g và 4A2g -> 4T2g. Vùng kích thích này trùng khớp hoàn hảo với bước sóng của chip LED tử ngoại gần và chip LED xanh lam. Khả năng hấp thụ ánh sáng kích thích hiệu quả giúp khai thác triệt để công suất nguồn phát. Đây là tiền đề quan trọng nâng cao hiệu suất biến đổi quang điện của linh kiện.
3.2. Phổ phát quang PL Photoluminescence vùng đỏ xa và cận hồng ngoại Far red NIR
Phổ phát quang PL (Photoluminescence) ghi nhận sự phát xạ đặc trưng của ion Mn4+ và Cr3+. Dưới bước sóng kích thích 365 nm hoặc 450 nm, ion Mn4+ phát xạ ánh sáng đỏ sâu tại 650-670 nm. Ion Cr3+ phát quang mạnh trong vùng phát xạ vùng đỏ xa và cận hồng ngoại (Far-red / NIR) tại 680-740 nm. Mẫu đồng pha tạp Mn4+ và Cr3+ mở rộng đáng kể vùng phát xạ quang học. Phổ PL bao phủ chính xác dải hấp thụ của sắc tố thực vật Phytochrome Pr và Pfr. Điều này chứng minh tiềm năng to lớn của vật liệu trong việc ứng dụng vào đèn LED nông nghiệp.
3.3. Ảnh hưởng nồng độ ion kích hoạt lên dập tắt huỳnh quang
Nồng độ ion Mn4+ và Cr3+ tác động trực tiếp đến cường độ phát quang của bột phosphor. Khi tăng nồng độ pha tạp từ 0.1 mol% đến 1.0 mol%, cường độ phát xạ tăng tuyến tính. Tuy nhiên, khi nồng độ vượt quá ngưỡng tới hạn, hiện tượng dập tắt huỳnh quang do nồng độ xảy ra mạnh mẽ. Khoảng cách giữa các ion kích hoạt bị thu hẹp khiến năng lượng di chuyển nhanh về phía các tâm dập tắt. Phân tích cơ chế cho thấy tương tác lưỡng cực - lưỡng cực giữ vai trò chủ đạo trong quá trình mất mát năng lượng. Việc xác định nồng độ tối ưu giúp vật liệu đạt cường độ quang học cao nhất.
IV. Cơ chế truyền năng lượng giữa ion kim loại chuyển tiếp
Cơ chế truyền năng lượng (Energy Transfer) giữa các tâm quang học đóng vai trò then chốt trong bột phosphor. Quá trình này diễn ra hiệu quả trong hệ đồng pha tạp Mn4+ và Cr3+. Sự chồng chập quang phổ giữa phát xạ của chất cho và hấp thụ của chất nhận thúc đẩy quá trình cộng hưởng. Hiện tượng truyền năng lượng giúp nâng cao khả năng thu nhận photon từ nguồn kích thích. Vật liệu tận dụng tối đa năng lượng từ các nguồn phát sóng ngắn. Phân tích động học thời gian sống huỳnh quang làm sáng tỏ bản chất tương tác vi mô giữa các ion kích hoạt.
4.1. Cơ chế truyền năng lượng Energy Transfer từ ion nhạy hóa
Trong hệ bột phosphor đồng pha tạp, ion nhạy hóa hấp thụ photon và truyền năng lượng sang ion kích hoạt. Phổ phát xạ của Mn4+ chồng chập một phần lên dải hấp thụ 4A2g -> 4T2g của ion Cr3+. Quá trình truyền năng lượng không bức xạ diễn ra thông qua tương tác điện tử đa cực. Hiệu suất truyền năng lượng tăng dần theo sự gia tăng nồng độ Cr3+. Sự gia tăng bức xạ trong vùng đỏ xa và cận hồng ngoại (Far-red / NIR) đi kèm với sự suy giảm phát xạ của Mn4+. Mô hình lý thuyết Dexter khẳng định tương tác lưỡng cực - lưỡng cực là cơ chế truyền năng lượng chủ đạo.
4.2. Thời gian sống huỳnh quang và động học phân rã bức xạ
Đường cong phân rã huỳnh quang phân giải theo thời gian phản ánh chính xác động học phát quang. Thời gian sống huỳnh quang của ion Mn4+ trong mạng nền nằm trong khoảng mili-giây đến micro-giây. Giá trị này phù hợp với tính chất của chuyển mức cấm spin 2Eg -> 4A2g. Khi nồng độ Cr3+ tăng lên, thời gian sống phát quang của Mn4+ giảm dần đều. Kết quả này là minh chứng thực nghiệm cho cơ chế truyền năng lượng (Energy Transfer) trực tiếp từ Mn4+ sang Cr3+. Đường cong suy giảm tuân theo hàm phân rã đa số mũ do sự phân bố không đồng nhất của các tâm nhận năng lượng.
4.3. Hiệu suất lượng tử và độ bền nhiệt của bột phát quang
Độ bền nhiệt là thông số cốt lõi quyết định độ tin cậy của bột phát quang phosphor. Khi nhiệt độ hoạt động tăng từ 300 K lên 450 K, huỳnh quang suy giảm do kích hoạt nhiệt. Năng lượng kích hoạt dập tắt nhiệt Ea được xác định thông qua phương trình Arrhenius. Mạng nền aluminate với cấu trúc tinh thể cứng vững mang lại giá trị năng lượng kích hoạt Ea rất cao. Bột phosphor duy trì hơn 80% cường độ phát quang ở 150 độ C. Khả năng chống suy giảm nhiệt xuất sắc đảm bảo tính ổn định lâu dài cho các thiết bị chiếu sáng công suất lớn.
V. Ứng dụng bột phát quang pha tạp Mn4 Cr3 trong đèn LED
Vật liệu phát quang pha tạp Mn4+ và Cr3+ mở ra nhiều tiềm năng trong công nghệ chiếu sáng rắn. Sự kết hợp giữa chip bán dẫn và bột phosphor tạo nên các nguồn sáng chuyên dụng hiệu suất cao. Thiết bị chiếu sáng sở hữu tuổi thọ làm việc lâu dài và mức tiêu thụ điện năng thấp. Ứng dụng tiêu biểu bao gồm chiếu sáng nông nghiệp công nghệ cao và đèn chiếu sáng dân dụng chất lượng cao. Bột phosphor dễ dàng điều chỉnh phổ phát xạ theo yêu cầu kỹ thuật thực tế. Các sản phẩm LED chế tạo từ vật liệu này đáp ứng tốt các tiêu chuẩn quang sinh học khắt khe.
5.1. Chế tạo đèn LED chuyên dụng cho nông nghiệp công nghệ cao
Đèn LED nông nghiệp cần cung cấp dải phổ trùng khớp với phổ hấp thụ của diệp lục và sắc tố thực vật. Bột phát quang phosphor BaMgAl10O17:Cr3+ và CaAl12O19:Mn4+, Cr3+ được phối trộn với keo silicon quang học. Hỗn hợp phosphor được phủ trực tiếp lên chip LED tử ngoại gần hoặc chip LED xanh lam 450 nm. Đèn LED phát xạ đồng thời ánh sáng đỏ 660 nm và ánh sáng đỏ xa 730 nm. Tỷ lệ quang thông đỏ và đỏ xa được kiểm soát chính xác. Nguồn sáng này thúc đẩy quá trình quang hợp, nảy mầm và ra hoa của cây trồng trong môi trường nhà kính.
5.2. Đóng gói đèn WLED hiệu suất cao cho chiếu sáng dân dụng
Trong công nghệ đèn WLED, việc bổ sung dải phát quang đỏ sâu đóng vai trò quyết định đến chất lượng ánh sáng. Đèn LED trắng thương mại thường thiếu hụt vùng phổ đỏ, dẫn đến chỉ số hoàn màu CRI thấp. Khi kết hợp bột phosphor phát xạ xanh lục, vàng và bột phosphor đỏ pha tạp Mn4+ Cr3+, đèn WLED đạt chỉ số hoàn màu vượt trội trên Ra = 90. Nhiệt độ màu tương quan CCT dễ dàng điều chỉnh từ trắng ấm đến trắng ban ngày. Thiết bị hoạt động ổn định và tỏa nhiệt thấp. Đây là giải pháp chiếu sáng nội thất an toàn cho mắt và tiết kiệm điện.
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (113 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ HUYỀN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO, KHẢO SÁT TÍNH CHẤT VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU PHÁT QUANG BaMgAl10O17:Cr3+, CaAl12O19:Cr3+ VÀ CaAl12O19 – CaAl4O7 – MgAl2O4 PHA TẠP Mn4+ LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU Hà Nội - 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ HUYỀN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO, KHẢO SÁT TÍNH CHẤT VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU PHÁT QUANG BaMgAl10O17:Cr3+, CaAl12O19:Cr3+ VÀ CaAl12O19 – CaAl4O7 – MgAl2O4 PHA TẠP Mn4+ Ngành: Khoa học vật liệu Mã số: 9440122 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS. PHẠM THÀNH HUY TS. DƯƠNG THANH TÙNG Hà Nội - 2022 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng các kết quả khoa học được trình bày trong luận án này là thành quả nghiên cứu của bản thân tôi trong suốt thời gian làm nghiên cứu sinh và chưa từng xuất hiện trong công bố của các tác giả khác. Các kết quả đạt được là chính xác và trung thực.
Hà Nội, ngày .năm 2022 TM Tập thể hướng dẫn Tác giả luận án GS. Phạm Thành Huy Nguyễn Thị Huyền ii LỜI CẢM ƠN Trước tiên, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn chân thành, sâu sắc nhất đến hai thầy hướng dẫn GS. Phạm Thành Huy và TS. Dương Thanh Tùng đã luôn tận tâm hướng dẫn, định hướng khoa học, động viên, hỗ trợ về mọi mặt để thực hiện và hoàn thành luận án này.
Tôi xin trân trọng cảm ơn PGS. Đỗ Quang Trung, PGS. Nguyễn Văn Quang, TS. Nguyễn Duy Hùng, TS.
Nguyễn Đức Trung Kiên, PGS. Đào Xuân Việt, đã luôn tận tình giúp đỡ trong suốt quá trình nghiên cứu. Tôi xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Phòng Đào tạo, Viện Tiên Tiến Khoa học và Công nghệ, Viện Đào tạo Quốc tế về Khoa học Vật liệu, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho nghiên cứu sinh trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, Ban Chủ nhiệm Khoa Hóa học đã luôn động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi tập trung nghiên cứu trong suốt thời gian qua.
Tôi xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp, các anh chị em trong nhóm nghiên cứu đã luôn động viên, hỗ trợ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn Quỹ Phát triển khoa học và công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) đã hỗ trợ kinh phí thực hiện luận án của tôi với mã số đề tài 103. Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình: Cha, mẹ, chồng, con, các anh chị em; cùng bạn bè đã luôn sát cánh, động viên tôi để tôi luôn vững tin hoàn thành luận án. Tác giả luận án Nguyễn Thị Huyền iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN.
ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT.vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ. viii DANH MỤC BẢNG BIỂU. xii MỞ ĐẦU. Lý do chọn đề tài.
Mục tiêu nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học và các đóng góp mới của luận án.
Bố cục luận án.5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA VẬT LIỆU BaMgAl10O17 (BAM) VÀ CaAl12O19 (CAO) PHA TẠP Mn, Cr. Các quá trình quang học cơ bản. Quá trình phát quang. Quá trình dập tắt huỳnh quang.
Sự dập tắt huỳnh quang do nồng độ. Sự dập tắt huỳnh quang do nhiệt độ. Xu thế phát triển các loại vật liệu huỳnh quang hiện nay. Ảnh hưởng của trường tinh thể lên ion Cr3+ và Mn4+.
Cấu trúc và tính chất của vật liệu BAM pha tạp Cr3+. Cấu trúc của vật liệu BAM. Tính chất quang của vật liệu BAM pha tạp Cr3+. Cấu trúc và các tính chất của vật liệu CAO pha tạp Cr3+ và Mn4+.
Cấu trúc của vật liệu CAO. Tính chất quang của vật liệu CAO pha tạp Cr3+ và Mn4+. Tính chất quang của vật liệu CAO pha tạp Cr3+. Tính chất quang của vật liệu CAO pha tạp Mn4+.
Các phương pháp chế tạo bột huỳnh quang. Phương pháp phản ứng pha rắn. Phương pháp đồng kết tủa. Phương pháp thủy nhiệt.
Phương pháp sol - gel. Kết luận chương 1.25 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHÉP PHÂN TÍCH TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU. Quy trình thực nghiệm chế tạo vật liệu huỳnh quang bằng phương pháp sol - gel kết hợp với ủ nhiệt. Quy trình thực nghiệm chế tạo vật liệu BAM:Cr3+.
Quy trình thực nghiệm chế tạo vật liệu CAO:Cr3+. Quy trình thực nghiệm chế tạo vật liệu CCM:Mn4+. Quy trình đóng gói các loại đèn LED. Quy trình đóng gói các loại đèn LED cho nông nghiệp.
Quy trình đóng gói đèn WLED. Các phương pháp phân tích tính chất của vật liệu. Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FESEM). Phổ tán sắc năng lượng tia X (EDS).
Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD). Phổ huỳnh quang (PL) và kích thích huỳnh quang (PLE). Đo các đại lượng quang và khảo sát chip LED. Khảo sát huỳnh quang phân giải theo thời gian (decay times).
Kết luận chương 2.34 CHƯƠNG 3: CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG CỦA VẬT LIỆU BaMgAl10O17:Cr3+. Kết quả phân tích cấu trúc của vật liệu BAM:Cr3+. Kết quả phân tích hình thái bề mặt của vật liệu BAM:Cr3+. Kết quả phân tích phổ huỳnh quang của vật liệu BAM:Cr3+.
Phổ huỳnh quang và phổ kích thích huỳnh quang. Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ mẫu lên tính quang của vật liệu. Ảnh hưởng của nồng độ pha tạp lên tính chất quang vật liệu. Ứng dụng chế tạo đèn LED.
Kết luận chương 3.43 CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG CỦA VẬT LIỆU CaAl12O19:Cr3+. Kết quả phân tích cấu trúc của vật liệu CAO:Cr3+. Kết quả phân tích hình thái bề mặt của vật liệu CAO:Cr3+. Kết quả phân tích phổ huỳnh quang của vật liệu CAO:Cr3+.
Phổ huỳnh quang và kích thích huỳnh quang. Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ mẫu lên tính quang của vật liệu. Ảnh hưởng của nồng độ pha tạp lên tính chất quang của vật liệu. Phổ huỳnh quang phụ thuộc vào nhiệt độ.
Tọa độ màu, nhiệt độ màu, độ tinh khiết màu. Ứng dụng thử nghiệm chế tạo đèn LED tăng trưởng thực vật. Kết luận chương 4.60 CHƯƠNG 5: CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG CỦA VẬT LIỆU CaAl12O19-CaAl4O7-MgAl2O4 pha tạp Mn4+. Kết quả phân tích cấu trúc của vật liệu CCM:Mn4+.
Kết quả phân tích hình thái bề mặt của vật liệu CCM:Mn4+. Kết quả nghiên cứu tính chất quang. Kết quả đo phổ huỳnh quang và phổ kích thích huỳnh quang. Ảnh hưởng nhiệt độ ủ lên tính chất quang vật liệu.
Ảnh hưởng nồng độ pha tạp lên tính chất quang vật liệu. Thời gian sống theo nồng độ. Phổ PL theo nhiệt độ đo. Kết quả thử nghiệm chế tạo đèn LED tăng trưởng thực vật và WLED.
Kết quả thử nghiệm chế tạo đèn LED tăng trưởng thực vật. Kết quả thử nghiệm chế tạo đèn WLED. Kết luận chương 5. 84 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN.86 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN.87 TÀI LIỆU THAM KHẢO.88 vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt λem Emission wavelength Bước sóng phát xạ Ea Activation energy Năng lượng hoạt hóa λex Excitation wavelength Bước sóng kích thích λ Wavelength Bước sóng Chữ viết tắt Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt CCT Correlated color temperature Nhiệt độ màu tương quan CRI Color rendering index Chỉ số hoàn màu EDS Energy dispersive X-ray Phổ tán sắc năng lượng tia X spectroscopy FESEM Field emission scanning Hiển vi điện tử quét phát xạ electron microscopy trường FWHM Full-width half-maximum Độ rộng bán phổ LER Luminous efficacy of radiation Hiệu suất chiếu sáng NIR Near Infra-red Hồng ngoại gần LED Light emitting diode Điốt phát quang PL Photoluminescence spectrum Phổ huỳnh quang PLE Photoluminescence excitation Phổ kích thích huỳnh quang spectrum XRD X - ray diffraction Giản đồ nhiễu xạ tia X QE Quantum efficiency Hiệu suất lượng tử Đ.
Đơn vị tùy ý WLED White light emitting diode Điốt phát quang ánh sáng trắng BAM BaMgAl10O17 CAO CaAl12O19 CCM CaAl12O19 - CaAl4O7 - MgAl2O4 PDMS Polydimethylsiloxan viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1. Sơ đồ cấu hình tọa độ cho tâm phát quang trong một vật liệu huỳnh quang [36]. Phổ PLE và PL của vật liệu BaMgAl10-2xO17:xMn4+, xMg2+ (a) và Ca14xSrxZn6Al10O35:Mn4+ (b) [38]. Phổ điện huỳnh quang EL của vật liệu Na0.5Li3SiO4:Eu2+[43].
Phổ PLE và PL của vật liệu Bi2Ga4O9:Cr3 +[44]. Phổ PLE tại bước sóng 750 nm và PL khi kích thích ở 458 nm (a) và thời gian sống của hệ vật liệu Ca3Ga2Ge3O12:Cr3+[45]. Giản đồ Tanabe - Sugano của cấu trúc 3d3 trong trường tinh thể bát diện, giá trị C/B = 4,7 [46]. Cấu trúc tinh thể mạng nền BaMgAl10O17 (c= 0 - ½) [48].
Phổ PLE và PL của vật liệu BaMgAl10O17:Cr3+ chế tạo bằng phương pháp nổ [51]. Cấu trúc tinh thể mạng nền CaAl12O19[25]. Phổ PL và PLE của vật liệu CaAl12O19: Cr3+ bởi Y. Xu và các cộng sự [13].
Phổ PL của vật liệu CaAl12O19:Cr3+ tổng hợp bởi H. Yang và các cộng sự [56]. Phổ kích thích và phát xạ của vật liệu CaAl12O19: Mn4+ [13]. Sơ đồ biểu diễn quy trình chế tạo vật liệu huỳnh quang bằng phương pháp sol - gel kết hợp với ủ nhiệt trong môi trường không khí.
Thiết bị FESEM JSM-7600F (JEOL, Nhật Bản) tích hợp thiết bị đo EDS X- MAX50 tại Viện Đào tạo Quốc tế về Khoa học Vật liệu (ITIMS), Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Máy đo giản đồ nhiễu xạ tia X (D8 Advance, Bruker) tại Viện Khoa học Vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Thiết bị đo phổ huỳnh quang và kích thích huỳnh quang (Nanolog, Horiba Jobin Yvon), nguồn kích thích là đèn Xenon công suất 450W có bước sóng từ 250 nm đến 800 nm, tại Viện Tiên tiến Khoa học và Công nghệ (AIST), Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Hệ quả cầu tích phân (GS-IS500-TLS-H, Gamma Scientific) tại Viện Tiên tiến Khoa học và Công nghệ (AIST), Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 33 Hình 2.
Máy đo thời gian phân rã tại Viện Vật lý - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Ảnh FESEM của vật liệu BAM:1% Cr3+ sau khi ủ nhiệt 5 giờ ở các nhiệt độ khác nhau trong môi trường không khí:(a) 1000 °C, (b)1200 °C, (c) 1300 °C và (d) 1400 °C. Phổ PLE đo tại bước sóng 695 nm (a); Phổ PL khi kích thích ở bước sóng 405 nm (b) của vật liệu BAM:1%Cr3+ ủ ở 1400 °C trong môi trường không khí. Giản đồ Tanabe -Sugano trong trường bát diện (a); Sự phân mức năng lượng của ion Cr3+ trong trường tinh tinh thể yếu (b), trung bình (c) và mạnh (d).
Phổ PL khi kích thích ở bước sóng 405 nm của vật liệ BAM:1%Cr3+ ủ trong 5 giờ tại các nhiệt độ khác nhau từ 1000 °C đến 1500 °C.
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Trích dẫn luận án này
Nguyễn Thị Huyền (2022). Nghiên cứu chế tạo vật liệu phát quang pha tạp Mn4+ Cr3+ ứng dụng LED [Luận án tiến sĩ, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội]. LuanAn.net. https://luanan.net/hoa-hoc/nghien-cuu-che-tao-vat-lieu-phat-quang-bam-cao-ccm-pha-tap-mn4-cr3-ung-dung-led
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Nghiên cứu chế tạo vật liệu phát quang pha tạp Mn4+ Cr3+ ứng dụng LED" nghiên cứu về vấn đề gì?
Nghiên cứu chế tạo khảo sát vật liệu phát quang BaMgAl10O17:Cr3+, CaAl12O19:Cr3, CaAl12O19, CaAl4O7, MgAl2O4:Mn4+ ứng dụng chiếu sáng.
Luận án "Nghiên cứu chế tạo vật liệu phát quang pha tạp Mn4+ Cr3+ ứng dụng LED" được bảo vệ tại trường nào?
Luận án này được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Năm bảo vệ: 2022.
Luận án "Nghiên cứu chế tạo vật liệu phát quang pha tạp Mn4+ Cr3+ ứng dụng LED" thuộc chuyên ngành gì?
Luận án "Nghiên cứu chế tạo vật liệu phát quang pha tạp Mn4+ Cr3+ ứng dụng LED" thuộc chuyên ngành Khoa học vật liệu. Danh mục: Hóa Học.
Luận án "Nghiên cứu chế tạo vật liệu phát quang pha tạp Mn4+ Cr3+ ứng dụng LED" có bao nhiêu trang?
Luận án "Nghiên cứu chế tạo vật liệu phát quang pha tạp Mn4+ Cr3+ ứng dụng LED" có 113 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Nghiên cứu chế tạo vật liệu phát quang pha tạp Mn4+ Cr3+ ứng dụng LED" 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.