Nghiên cứu chế tạo và tính chất quang của vật liệu borate Sr3B2O6 pha tạp Eu3+ và Eu2+ - Luận án tiến sĩ Vật lý
Luận án tiến sĩ vật lý chế tạo và khảo sát tính chất quang của vật liệu borate Sr₃B₂O₆:Eu³⁺ và Sr₃B₂O₆:Eu²⁺.
Khoa học vật liệu / Vật lý chất rắn
Luan An
Luận án tiến sĩ
Số trang
126
Thời gian đọc
19 phút
Lượt xem
0
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
40 Point
Tổng quan nhanh
- Chủ đề:
- 1. Tổng quan vật liệu phát quang strontium borate Sr3B2O6
- Số trang:
- 126 trang
- Chuyên ngành:
- Khoa học vật liệu / Vật lý chất rắn
- Tác giả:
- Luan An
Tóm tắt nội dung luận án
I. Tổng quan vật liệu phát quang strontium borate Sr3B2O6
Vật liệu phát quang strontium borate giữ vai trò quan trọng trong công nghệ chiếu sáng rắn hiện đại. Mạng nền Sr3B2O6 sở hữu độ bền hóa học và độ bền nhiệt rất cao. Năng lượng vùng cấm rộng tạo điều kiện thuận lợi cho việc pha tạp các ion hoạt quang. Hợp chất borate kiềm thổ này cho phép kiểm soát bức xạ phát quang hiệu quả. Lĩnh vực chế tạo điốt phát quang và màn hình hiển thị ứng dụng mạnh mẽ phosphor nền borat. Phosphor Sr3B2O6 pha tạp đất hiếm mở ra hướng phát triển các nguồn sáng chất lượng cao. Các nghiên cứu tập trung tối ưu hóa hiệu suất lượng tử. Sự kết hợp giữa nền borat và các ion phát quang mang lại phổ phát xạ phong phú từ vùng xanh đến vùng đỏ. Vật liệu phát quang strontium borate hứa hẹn nhiều tiềm năng to lớn trong khoa học vật liệu tương lai.
1.1. Ứng dụng phosphor Sr3B2O6 pha tạp đất hiếm cho WLED
Phosphor Sr3B2O6 pha tạp đất hiếm có tiềm năng ứng dụng lớn trong chế tạo đèn LED trắng (WLED). Đèn WLED thương mại thường sử dụng chip LED xanh dương kết hợp hạt phosphor phát xạ dải vàng. Hệ vật liệu strontium borate pha tạp Europium đáp ứng rất tốt yêu cầu này. Phát xạ dải rộng màu vàng của vật liệu bù đắp vùng phổ thiếu hụt trong ánh sáng trắng. Hiệu suất chiếu sáng của thiết bị tăng rõ rệt khi phối trộn phosphor borat. Chỉ số hoàn màu CRI đạt mức tối ưu cho thị giác. Khả năng chịu nhiệt của chất phát quang giúp đèn hoạt động ổn định lâu dài. Nghiên cứu thực nghiệm chứng minh Sr3B2O6 là ma trận phù hợp cho thế hệ chiếu sáng tiết kiệm năng lượng mới. Việc ứng dụng vật liệu này đem lại giải pháp công nghệ chiếu sáng bền vững.
1.2. Vai trò của ion Europium Eu3 và Eu2 trong ma trận
Ion Europium Eu3+ và Eu2+ đóng vai trò là các tâm phát quang chủ đạo trong ma trận strontium borate. Mỗi trạng thái hóa trị tạo ra màu sắc phát xạ đặc trưng riêng biệt. Ion Eu2+ tạo ra bức xạ dải rộng màu vàng do chuyển dời 5d-4f cho phép. Ngược lại, ion Eu3+ phát ra các vạch phổ hẹp màu đỏ nhờ chuyển dời 4f-4f nội tại. Sự hiện diện đồng thời hoặc riêng rẽ của hai trạng thái ion mở ra khả năng điều chỉnh màu sắc linh hoạt. Nhà nghiên cứu dễ dàng kiểm soát tỷ lệ ion thông qua điều kiện môi trường nung chế tạo. Tâm phát quang Europium quyết định trực tiếp đến cường độ sáng và độ thuần sắc của vật liệu. Sự phối hợp giữa hai trạng thái hóa trị nâng cao giá trị ứng dụng thực tiễn.
II. Cấu trúc mạng tinh thể borat và nhiễu xạ tia X XRD mẫu
Cấu trúc mạng tinh thể borat và nhiễu xạ tia X (XRD) cung cấp dữ liệu nền tảng về pha tinh thể của vật liệu. Ma trận Sr3B2O6 kết tinh trong hệ đối xứng không gian xác định với các nhóm boron oxide liên kết mạng. Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) giúp nhận diện độ đơn pha và xác định các thông số mạng tinh thể. Quá trình pha tạp các ion đất hiếm làm biến dạng nhẹ ô mạng cơ sở do sai biệt bán kính ion. Dữ liệu XRD chứng minh các ion Europium thay thế thành công vào vị trí của cation kim loại kiềm thổ Sr2+. Mạng tinh thể không xuất hiện pha tạp chất lạ khi nồng độ pha tạp nằm trong giới hạn hòa tan. Cấu trúc tinh thể ổn định bảo vệ tâm phát quang khỏi tác động môi trường.
2.1. Phân tích pha tinh thể qua giản đồ nhiễu xạ tia X XRD
Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) xác nhận mẫu bột Sr3B2O6 tổng hợp đạt độ kết tinh cao. Các đỉnh nhiễu xạ sắc nhọn và trùng khớp với thẻ chuẩn quốc tế JCPDS của Sr3B2O6. Khi tăng nồng độ pha tạp Europium, vị trí đỉnh nhiễu xạ dịch chuyển nhẹ về góc 2-theta xác định. Sự dịch chuyển góc phản ánh kích thước bán kính ion Eu2+ và Eu3+ so với ion nền Sr2+. Kích thước hạt tinh thể trung bình được ước tính chính xác thông qua công thức Scherrer. Không có đỉnh tạp chất của các pha oxit ban đầu sót lại sau phản ứng nhiệt độ cao. Độ kết tinh hoàn hảo đảm bảo môi trường trường tinh thể đồng nhất cho các tâm quang học hoạt động.
2.2. Vị trí chiếm giữ của ion Europium trong mạng Sr3B2O6
Trong mạng tinh thể Sr3B2O6, cation Sr2+ cung cấp các vị trí phối trí đối xứng khác nhau cho ion kích hoạt chiếm giữ. Ion Eu2+ có bán kính ion tương đương Sr2+, do đó dễ dàng thay thế đồng hình vào vị trí cation kim loại. Sự phân bố vị trí của ion Eu3+ phức tạp hơn do yêu cầu bù trừ điện tích trong ô mạng. Số lượng tâm quang học được phân tích chính xác qua kỹ thuật làm khít hàm Gauss trên dải phát xạ của Eu2+. Đối với ion Eu3+, chuyển mức không suy biến 5D0 -> 7F0 xác nhận số vị trí đối xứng không gian cụ thể. Việc xác định chuẩn xác vị trí chiếm giữ giúp giải thích sâu sắc đặc tính quang phổ và hiệu ứng trường tinh thể.
III. Đặc trưng quang phổ và chuyển mức điện tử 4f 4f 5d 4f
Nghiên cứu quang phổ làm sáng tỏ quy luật chuyển mức điện tử 4f-4f và 5d-4f của các ion kích hoạt. Phổ phát quang PL và kích thích phát quang PLE ghi nhận toàn diện các dải hấp thụ và phát xạ. Cấu hình điện tử của ion Europium quyết định tính chất quang học của mẫu phosphor. Chuyển mức 4f-4f của ion Eu3+ bị chắn bởi các lớp vỏ electron ngoài cùng. Do đó, bức xạ của Eu3+ mang dạng vạch phổ sắc nét và ít nhạy với môi trường xung quanh. Ngược lại, electron ở phân lớp 5d của ion Eu2+ tương tác mạnh trực tiếp với phối tử xung quanh. Sự khác biệt này tạo nên những đặc tính quang phổ vô cùng độc đáo cho vật liệu nền strontium borate.
3.1. Phổ phát quang PL và kích thích phát quang PLE của mẫu
Phổ phát quang PL và kích thích phát quang PLE ghi lại chi tiết các bước sóng kích thích và phát xạ cực đại. Phổ PLE của phosphor Sr3B2O6:Eu2+ biểu diễn dải hấp thụ rộng trải dài từ vùng tử ngoại UV đến ánh sáng khả kiến xanh dương. Đỉnh kích thích phù hợp hoàn hảo với bước sóng phát xạ của chip LED thương mại. Phổ PL của hệ vật liệu này cho thấy dải phát xạ màu vàng rộng rực rỡ với đỉnh cực đại nằm quanh vùng 570 - 590 nm. Đối với Sr3B2O6:Eu3+, phổ PL xuất hiện các vạch phát xạ màu đỏ đặc trưng từ 580 nm đến 700 nm. Cường độ phát quang phụ thuộc chặt chẽ vào bước sóng kích thích và nồng độ chất kích hoạt.
3.2. Hiệu ứng phân tách trường tinh thể crystal field splitting
Hiện tượng phân tách trường tinh thể (crystal field splitting) ảnh hưởng sâu sắc đến mức năng lượng 5d của ion Eu2+. Môi trường phối trí anion oxy xung quanh tạo ra thế điện trường tác động lên vỏ ngoài 5d. Phân tách mức năng lượng 5d làm giảm khoảng cách giữa trạng thái kích thích thấp nhất và trạng thái cơ bản 4f7. Kết quả là dải phát xạ của ion Eu2+ dịch chuyển mạnh về phía bước sóng dài, tạo ra hiện tượng dịch đỏ. Độ đối xứng mạng nền borat càng thấp thì trường tinh thể tác động càng mạnh. Hiện tượng này tạo điều kiện chế tạo phosphor phát xạ ánh sáng vàng cam chất lượng cao. Khảo sát trường tinh thể giúp định hướng thiết kế vật liệu quang học tối ưu.
IV. Cơ chế tự khử Eu3 thành Eu2 và dập tắt huỳnh quang
Cơ chế tự khử Eu3+ thành Eu2+ (self-reduction) và dập tắt huỳnh quang do nồng độ (concentration quenching) là hai hiện tượng vật lý cốt lõi. Trong quá trình nung không cần khí khử, ion Eu3+ vẫn có khả năng chuyển hóa thành Eu2+ nhờ cấu trúc mạng borat đặc thù. Khi nồng độ Europium vượt quá ngưỡng tới hạn, hiệu suất phát quang bắt đầu suy giảm. Quá trình truyền năng lượng không bức xạ giữa các tâm lân cận diễn ra mạnh mẽ. Việc làm rõ hai cơ chế trên giúp tối ưu hóa thành phần hóa học và nâng cao hiệu suất phát quang của phosphor. Hiểu biết sâu về cơ chế giúp kiểm soát chất lượng vật liệu hiệu quả.
4.1. Cơ chế tự khử Eu3 thành Eu2 self reduction trong borat
Cơ chế tự khử Eu3+ thành Eu2+ (self-reduction) trong không khí mang lại lợi thế lớn cho quy trình sản xuất. Mạng tinh thể borat chứa các nhóm boron-oxy cứng vững với liên kết cộng hóa trị bền vững. Cấu trúc mạng tạo điều kiện hình thành các khuyết tật cation và lỗ trống oxy ở nhiệt độ cao. Các electron sinh ra từ khuyết tật bẫy sẽ chuyển sang ion Eu3+ để khử thành ion Eu2+. Nhờ hiệu ứng này, vật liệu không cần môi trường khí khử độc hại như hydro hoặc cacbon monoxit khi nung. Quá trình tự khử tiết kiệm đáng kể chi phí tổng hợp và đơn giản hóa thiết bị thí nghiệm. Khả năng tự khử khẳng định tính ưu việt của nền strontium borate.
4.2. Dập tắt huỳnh quang do nồng độ concentration quenching
Hiện tượng dập tắt huỳnh quang do nồng độ (concentration quenching) xuất hiện khi hàm lượng Europium tăng cao quá mức. Khoảng cách không gian giữa các ion Europium lân cận bị thu hẹp lại dưới khoảng cách tới hạn. Tương tác điện đa cực giữa các tâm phát quang trở nên áp đảo. Năng lượng kích thích di chuyển liên tục qua các ion và bị bẫy bởi các tâm dập tắt không phát quang. Cường độ bức xạ huỳnh quang giảm sút nhanh chóng sau khi đạt điểm cực đại. Việc xác định nồng độ tới hạn chính xác giúp đảm bảo độ sáng tối đa và tránh lãng phí nguyên liệu đất hiếm đắt tiền. Kết quả này hỗ trợ tối ưu tỷ lệ phối liệu trong sản xuất.
V. Tổng hợp phản ứng pha rắn nhiệt độ cao cho phosphor
Tổng hợp phản ứng pha rắn nhiệt độ cao là phương pháp truyền thống và phổ biến nhất để chế tạo phosphor Sr3B2O6. Quy trình bao gồm việc nghiền trộn đồng đều các oxit hoặc muối cacbonat ban đầu theo tỷ lệ phân tử hợp lý. Hỗn hợp bột sau đó được nung luyện ở nhiệt độ thích hợp trong lò nung chuyên dụng. Phản ứng pha rắn mang lại sản phẩm có độ kết tinh cao và cấu trúc tinh thể ổn định. Nhiệt độ nung và thời gian giữ nhiệt quyết định trực tiếp đến hình thái hạt và tính chất quang học của mẫu. Phương pháp này dễ triển khai và rất phù hợp cho sản xuất quy mô lớn. Độ lặp lại của quy trình giúp kiểm soát đồng đều chất lượng sản phẩm.
5.1. Quy trình tổng hợp phản ứng pha rắn nhiệt độ cao
Quy trình tổng hợp bắt đầu bằng việc cân chính xác các tiền chất SrCO3, H3BO3 và Eu2O3 có độ tinh khiết cao. Bột nguyên liệu được nghiền mịn trong cối mã não hoặc máy nghiền bi để đảm bảo độ đồng nhất pha. Axit boric thường được bổ sung dư một lượng nhỏ nhằm bù đắp sự bay hơi của B2O3 ở nhiệt độ cao. Hỗn hợp bột được nung sơ bộ để loại bỏ khí CO2 và H2O trước khi thiêu kết chính thức. Quá trình thiêu kết chính diễn ra trong khoảng nhiệt độ từ 900°C đến 1150°C. Sau khi làm nguội tự nhiên, sản phẩm bột được nghiền nhẹ để thu nhận hạt phosphor phát quang đồng đều. Mẫu thu được có độ ổn định quang học cao.
5.2. Đánh giá nhiệt phát quang và bẫy năng lượng vật liệu
Đường cong nhiệt phát quang cung cấp thông tin giá trị về hệ thống bẫy năng lượng trong mạng nền Sr3B2O6. Sau khi chiếu xạ kích thích, mẫu phosphor được gia nhiệt tuyến tính để giải phóng các điện tử bị bẫy. Các đỉnh trên đường cong nhiệt phát quang phản ánh trực tiếp số lượng và độ sâu của các bẫy điện tử. Phân tích năng lượng kích hoạt theo phương pháp độ dốc ban đầu hoặc làm khít đường cong xác định chính xác thông số bẫy. Các bẫy nông hoặc bẫy sâu ảnh hưởng trực tiếp đến hiện tượng phát quang dư và độ bền nhiệt của vật liệu quang học. Nghiên cứu nhiệt phát quang hỗ trợ hoàn thiện hiểu biết vật lý về ma trận Sr3B2O6:Eu trong ứng dụng thực tế.
Mục lục chi tiết luận án
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (126 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộ1 MỞ ĐẦU Vật liệu phát quang ứng dụng trong lĩnh vực công nghệ chiếu sáng rất đa dạng và phong phú cả về thành phần hợp chất cũng nhƣ màu sắc của bức xạ phát ra, chúng đã và đang đƣợc đông đảo các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Có thể kể ra một số hợp chất thƣờng đƣợc chọn làm vật liệu nền để tổng hợp các vật liệu phát quang nhƣ aluminate, phosphate, silicate…[68, 104, 109]. Trong những năm gần đây, vật liệu phát quang trên nền borate pha tạp các ion đất hiếm cũng là một sự lựa chọn tốt khi chúng mang lợi thế nhiệt độ tổng hợp thấp, dễ chế tạo, cấu trúc đa dạng và chi phí vật liệu thấp [14, 58, 60, 92, 96, 112, 114, 124]. Vật liệu phát quang trên nền borate kiềm thổ điển hình nhƣ Ba2CaB2O6, Sr3B2O6, Ba2MgB2O6 đƣợc tập trung khai thác với định hƣớng ứng dụng trong màn hình hiển thị, hay ứng dụng trong diode phát quang [33, 54, 58, 92, 120].
Trong số đó, vật liệu strontium borate pha tạp ion Eu2+ (Sr3B2O6: Eu2+) hiện là mối quan tâm đầy thú vị do chúng có quang phổ phát xạ dạng dải rộng màu vàng. Điều này giúp vật liệu Sr3B2O6: Eu2+ có thể kết hợp với LED màu xanh dƣơng để tạo ra LED trắng [94]. Năm 2007, lần đầu tiên vật liệu Sr3B2O6 đồng pha tạp ion Eu2+ và ion Ce3+ đƣợc nghiên cứu chế tạo nhằm thu nhận vật liệu có khả năng đƣợc kích thích bằng bức xạ tử ngoại ứng dụng cho LED trắng [17]. Hai năm sau, vật liệu Sr3B2O6 pha tạp Eu2+ phát bức xạ màu vàng đƣợc Woo-Seuk Song và Heesun Yang báo cáo trên tạp chí chuyên ngành [94].
Đây là những nghiên cứu ban đầu về đặc trƣng quang học của vật liệu Sr3B2O6 pha tạp ion Eu2+. Hay gần đây nhất, năm 2016 nhóm tác giả Neharika đã nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất quang của vật liệu Sr3B2O6 pha tạp Tb3+ [67]. Qua các công trình công bố gần đây, có thể nói rằng các nghiên cứu về vật liệu Sr3B2O6 pha tạp ion Eu2+ đã và đang thu hút sự chú ý của nhiều nhà khoa học, các nghiên cứu tập trung vào một số vấn đề chủ yếu nhƣ sau: (i) nghiên cứu về công nghệ chế tạo vật liệu, các công bố cho thấy hiện vật liệu này đƣợc chế tạo chủ yếu bằng phƣơng pháp phản ứng pha rắn và sol-gel [17, 30, 112]; (ii) nghiên cứu đặc trƣng quang học của vật liệu khi pha tạp ion Eu2+ và khi đồng pha tạp ion Eu2+ với nguyên tố khác [17, 56, 60]; (iii) nghiên cứu sự dịch đỏ của bức xạ 2 ion Eu2+ [38]. Tuy nhiên, vẫn có một số vấn đề đối với hệ vật liệu Sr3B2O6: Eu2+ cần đi sâu giải đáp nhƣ: cơ chế của quá trình dập tắt phát quang do nồng độ, số vị trí thay thế của ion Eu2+ trong mạng nền và tính chất nhiệt phát quang của vật liệu.
Cơ chế dập tắt phát quang do nồng độ có thể đƣợc đánh giá thông qua phổ phổ phát quang hoặc thời gian sống của bức xạ. Số vị trí ion Eu2+ chiếm giữ trong mạng nền có thể đƣợc nhận biết dựa vào quá trình làm khít phổ phát quang dải rộng của ion Eu2+ với hàm Gauss. Số đỉnh phân tích đƣợc bằng cách làm khít hàm Guass tƣơng ứng với số vị trí tâm Eu2+. Trong trƣờng hợp là là bức xạ của Eu3+, thì số vị trí tâm phát quang Eu3+ trong mạng nền có thể thu nhận từ việc phân tích chuyển dời lƣỡng cực điện 5D0 → 7F0.
Bởi vì chuyển dời 5D0 → 7F0 có số lƣợng tử J = 0 nên sẽ không tách mức do hiệu ứng Stark khi ion Eu3+ nằm trong trƣờng tinh thể, nói khác đi nó chỉ có một đỉnh bức xạ đối với một tâm Eu3+. Nếu quan sát thấy nhiều hơn một dải bức xạ thuộc chuyển dời 5D0 → 7F0 thì sẽ có nhiều hơn một vị trí thay thế ion Eu3+ trong mạng nền. Ngoài ra, nhƣ đã nói đến ở trên, tính chất nhiệt phát quang trong vật liệu Sr3B2O6: Eu2+ chƣa đƣợc quan tâm nghiên cứu. Việc phân tích năng lƣợng kích hoạt từ đƣờng cong nhiệt phát quang tích phân sẽ cung cấp thông tin về số lƣợng bẫy, độ sâu của các bẫy hình thành trong vật liệu.
Vì vậy việc nghiên cứu tính chất nhiệt phát quang của hệ vật liệu này cũng là cần thiết và có ý nghĩa. Trong quá trình pha tạp Europium, tùy vào điều kiện công nghệ chế tạo mà ion này có thể tồn tại ở trạng thái hóa trị hai (Eu2+) hoặc hóa trị ba (Eu3+). Tuy nhiên, một điều dễ nhận thấy là đến nay các công bố về Sr3B2O6: Eu3+ hiện rất hạn chế. Nhƣ đã biết, phát xạ đặc trƣng của ion Eu3+ có khả năng tạo nên vật liệu phát quang màu đỏ, cùng với vật liệu phát quang màu xanh lục và màu xanh dƣơng là ba vật liệu phát quang cơ bản dùng tổng hợp LED trắng.
Thêm vào đó, do đặc trƣng quang phổ của các chuyển dời f-f, bức xạ của ion Eu3+ trở thành một trong những công cụ để tìm hiểu môi trƣờng xung quanh vị trí ion Eu3+ thông qua việc phân tích phổ phát quang, phổ phonon sideband [5, 99]. Do đó, việc nghiên cứu cấu trúc và tính chất quang học của vật liệu Sr3B2O6: Eu3+ đem đến các thông tin hữu ích về vật liệu này. 3 Về mặt công nghệ chế tạo, hầu hết vật liệu phát quang trên nền Sr3B2O6 đƣợc tổng hợp bằng phƣơng pháp phản ứng pha rắn [38, 60] hoặc sol–gel [30, 56]. Trong khi đó, phƣơng pháp nổ chƣa thấy sử dụng cho việc tổng hợp hệ vật liệu này.
Mỗi phƣơng pháp chế tạo đều có những ƣu nhƣợc điểm riêng, tùy vào mục đích nghiên cứu cũng nhƣ điều kiện cơ sở vật chất của phòng thí nghiệm mà ta sử chọn phƣơng pháp chế tạo phù hợp. So sánh thời gian và nhiệt độ xử lý mẫu của các phƣơng pháp thì đối với hệ vật liệu Sr3B2O6 chế tạo bằng phản ứng pha rắn cần xử lý mẫu ở nhiệt cao 1300 oC trong thời gian 4 giờ [38]. Trong khi nếu sử dụng phƣơng pháp sol-gel cho cùng vật liệu này thì quy trình xử lý phức tạp hơn: xử lý mẫu trong 48 giờ ở 100 oC để tạo gel và nung gel tại 900 oC trong 6 giờ, bƣớc tiếp theo là thêm Eu2+ và nung 6 giờ ở 1400 oC để có sản phẩm cuối cùng [30]. So với hai phƣơng pháp trên, phƣơng pháp nổ có ƣu thế là thời gian chế tạo ngắn và nhiệt độ tổng hợp thấp, nó đƣợc xem là một giải pháp về mặt công nghệ để chế tạo vật liệu Sr3B2O6 [56, 69].
Do đó, chúng tôi chọn phƣơng pháp nổ để tổng hợp vật liệu Sr3B2O6: Eu2+ và Sr3B2O6: Eu3+ phục vụ cho quá trình nghiên cứu. Với những lý do trên, chúng tôi chọn đề tài luận án: “Nghiên cứu chế tạo và tính chất quang của vật liệu Borate Sr3B2O6: Eu3+ và Sr3B2O6: Eu2+”. Mục tiêu của luận án: - Nghiên cứu chế tạo hệ vật liệu Sr3B2O6: Eu3+ và Sr3B2O6: Eu2+ bằng phƣơng pháp nổ với các nồng độ pha tạp khác nhau. - Nghiên cứu cấu trúc và đặc trƣng quang phổ của vật liệu chế tạo đƣợc bằng một số phƣơng pháp thực nghiệm.
- Nghiên cứu sự ảnh hƣởng của trƣờng tinh thể (gồm liên kết điện tử-phonon, độ bất đối xứng của trƣờng tinh thể) tới tính chất phổ của ion Eu3+. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của luận án: Ý nghĩa khoa học: 4 Các nghiên cứu chi tiết đặc trƣng quang phổ của vật liệu phát quang Sr3B2O6: Eu3+ thông qua phổ phonon sideband kết hợp lý thuyết Judd-Ofelt (JO) cho nhiều thông tin hữu ích về môi trƣờng xung quanh ion Eu3+ trong mạng nền. Các nghiên cứu về cơ chế dập tắt cƣờng độ phát quang do nồng độ pha tạp Eu2+, số vị trí tâm phát quang Eu2+ trong mạng nền và năng lƣợng kích hoạt cung cấp các thông tin chi tiết về vật liệu Sr3B2O6: Eu2+. Tính thực tiễn: Vật liệu Sr3B2O6: Eu2+ cho bức xạ màu vàng đƣợc chú ý hiện nay bởi có khả năng ứng dụng trong LED trắng.
Vật liệu này có phổ kích thích dải rộng, thuận lợi trong việc kích thích bằng LED xanh dƣơng. Trong khi đó, vật liệu phát quang Sr3B2O6: Eu3+ cung cấp thành phần phát xạ màu đỏ, một trong ba màu cần thiết bên cạnh màu xanh dƣơng và xanh lục dùng trong công nghệ chiếu sáng. Các nghiên cứu về điều kiện công nghệ chế tạo đƣa ra các thông số kĩ thuật thực nghiệm cần thiết cho việc tổng hợp Sr3B2O6: Eu2+ và Sr3B2O6: Eu3+ bằng phƣơng pháp nổ. Bố cục của luận án: Để có thể đạt đƣợc mục tiêu đề ra, chúng tôi đã nghiên cứu chế tạo hệ vật liệu phát quang Sr3B2O6: Eu3+ và Sr3B2O6: Eu2+ bằng phƣơng pháp nổ dung dịch và xác định điều kiện công nghệ chế tạo tối ƣu, áp dụng chúng vào việc tổng hợp vật liệu Sr3B2O6: Eu3+ và Sr3B2O6: Eu2+ với nộng độ pha tạp khác nhau.
Quá trình đánh giá đặc trƣng phát quang và cấu trúc của vật liệu Sr3B2O6: Eu3+ và Sr3B2O6: Eu2+ đƣợc thực hiện bằng các kĩ thuật phân tích thực nghiệm nhƣ: Phổ phát quang, phổ phonon sideband, phổ tán xạ Raman, thời gian sống, nhiễu xạ tia X… Đồng thời, lý thuyết Judd-Ofelt cũng nhƣ lý thuyết dập tắt nồng độ của Dexter cũng đƣợc sử dụng để phân tích vật liệu. Các kết quả đạt đƣợc trong quá trình nghiên cứu đƣợc trình bày trong bốn chƣơng của luận án với các nội dung chính nhƣ sau: 5 Chƣơng 1. Trình bày tình hình nghiên cứu vật liệu Sr3B2O6 hiện nay và đặc điểm cấu trúc của vật liệu Sr3B2O6, tổng quan lý thuyết về hiện tƣợng phát quang, nhiệt phát quang, cơ chế dập tắt do nồng độ, phổ phonon sideband, lý thuyết Judd-Ofelt áp dụng trong phân tích phổ phát quang của ion Eu3+. Trình bày kĩ thuật thực nghiệm tổng hợp vật liệu Sr3B2O6: Eu3+ và Sr3B2O6: Eu2+ bằng phƣơng pháp nổ.
Khảo sát điều kiện công nghệ chế tạo, đƣa ra các thông số công nghệ phù hợp cho vật liệu. Trình bày các kĩ thuật thực nghiệm sử dụng trong luận án. Kết quả phân tích cấu trúc và đặc trƣng quang phổ của vật liệu Sr3B2O6: Eu3+ dƣới ảnh hƣởng của nhiệt độ ủ và nồng độ pha tạp ion Eu3+. Các nghiên cứu chi tiết đƣợc thực hiện bằng các phép phân tích thực nghiệm và áp dụng lý thuyết Judd-Ofelt.
Trình bày các kết quả nghiên cứu tính chất phát quang của Sr3B2O6: Eu2+. Nghiên cứu số lƣợng vị trí thay thế Eu2+ trong mạng nền và cơ chế của quá trình dập tắt cƣờng độ phát quang do nồng độ pha tạp. Ngoài ra, nghiên cứu về nhiệt phát quang cũng giúp xác định mức năng lƣợng định xứ trong vật liệu.
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Trích dẫn luận án này
Luận án tiến sĩ vật liệu Sr3B2O6:Eu3+ và Sr3B2O6:Eu2+ nghiên cứu quang (n.d.) [Luận án tiến sĩ]. LuanAn.net. https://luanan.net/vat-ly/vat-ly-chat-ran/sr3b2o6-eu3-va-sr3b2o6-eu2
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Luận án tiến sĩ vật liệu Sr3B2O6:Eu3+ và Sr3B2O6:Eu2+ nghiên cứu quang" nghiên cứu về vấn đề gì?
Luận án tiến sĩ vật lý chế tạo và khảo sát tính chất quang của vật liệu borate Sr₃B₂O₆:Eu³⁺ và Sr₃B₂O₆:Eu²⁺.
Luận án "Luận án tiến sĩ vật liệu Sr3B2O6:Eu3+ và Sr3B2O6:Eu2+ nghiên cứu quang" thuộc chuyên ngành gì?
Luận án "Luận án tiến sĩ vật liệu Sr3B2O6:Eu3+ và Sr3B2O6:Eu2+ nghiên cứu quang" thuộc chuyên ngành Khoa học vật liệu / Vật lý chất rắn. Danh mục: Vật Lý Chất Rắn.
Luận án "Luận án tiến sĩ vật liệu Sr3B2O6:Eu3+ và Sr3B2O6:Eu2+ nghiên cứu quang" có bao nhiêu trang?
Luận án "Luận án tiến sĩ vật liệu Sr3B2O6:Eu3+ và Sr3B2O6:Eu2+ nghiên cứu quang" có 126 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Luận án tiến sĩ vật liệu Sr3B2O6:Eu3+ và Sr3B2O6:Eu2+ nghiên cứu quang" 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.