Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khoa học vật liệu: Nghiên cứu chế tạo và tính chất của một số vật liệu huỳnh quang mạng nền Germanate và Silicat garnet ứng dụng cho LED

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:28

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận án "Nghiên cứu chế tạo và tính chất của một số vật liệu huỳnh quang mạng nền Germanate và Silicat garnet ứng dụng cho LED" là tổng hợp được vật liệu ZGO: Mn2+ và SYGO: Mn2+ có cấu trúc đơn pha; xác định trường tinh thể của ion Mn2+ trong mỗi mạng nền, dựa vào giản đồ T-S;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khoa học vật liệu: Nghiên cứu chế tạo và tính chất của một số vật liệu huỳnh quang mạng nền Germanate và Silicat garnet ứng dụng cho LED

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN MAI CAO HOÀNG PHƯƠNG LAN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU HUỲNH QUANG MẠNG NỀN GERMANAT VÀ SILICAT GARNET ỨNG DỤNG CHO LED Ngành: Khoa học vật liệu Mã số: 9440122 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU Hà Nội – 2023
Công trình được hoàn thành tại: Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: HD1: TS. Nguyễn Đức Trung Kiên HD2: TS. Cao Xuân Thắng Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Đại học Bách khoa Hà Nội họp tại Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi …….. giờ, ngày ….. tháng ….. năm ……… Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: 1. Thư viện Tạ Quang Bửu – Đại học Bách khoa Hà Nội 2. Thư viện Quốc gia Việt Nam
MỞ ĐẦU Các nhà khoa học gần đây đã trở nên quan tâm đến các vật liệu phát sáng có kích thước nano, chúng được sử dụng rộng rãi trong chiếu sáng [1][2], y sinh [3], kỹ thuật truyền thông [4], … nói chung. Trong đó, đi ốt phát quang ánh sáng trắng (WLED) nói riêng, đã dần trở thành xu hướng chiếu sáng chính, thay thế các nguồn chiếu sáng truyền thống. Do có nhiều ưu điểm hơn so với các loại đèn truyền thống khác như [5][6][7]: sử dụng ít năng lượng hơn so với đèn huỳnh quang, đèn sợi đốt, …, giúp giảm chi phí điện năng. Đặc biệt, đèn LED không chứa chất độc hại như thủy ngân, chì hoặc các chất độc hại khác. Điều này giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và con người. Với những lý do này, đèn LED đang trở thành một giải pháp chiếu sáng phổ biến và được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Cho đến nay, có hai cách tiếp cận phổ biến để tạo ra WLED dựa trên bột huỳnh quang (bỏ qua phương pháp kết hợp 3 LED đơn sắc với nhau). Cách thứ nhất là phủ bột huỳnh quang phát ánh sáng màu vàng Y3Al5O12:Ce3+ (YAG: Ce3+) (λ = 550 nm) lên chip LED xanh lam InGaN (λ = 455 nm) [8]. Cách tiếp cận này có chỉ số hoàn màu thấp (CRI 7000 K), do thiếu thành phần quang phổ màu đỏ (λ= 600-655 nm) và vùng quang phổ màu lục lam hay thường được gọi là cyan (λ= 480-520 nm) [9][10]. Trong đó, ánh sáng màu xanh bắt nguồn từ chip LED có ảnh hưởng tiêu cực, đến nhịp sinh học của con người [7]. Cách thứ hai là phủ bột màu xanh, xanh lục và đỏ lên chip LED UV (λ = 270 nm) hoặc NUV 1
(λ=350-420 nm) [11]. Điểm hạn chế của cách tiếp cận này là phát xạ toàn phổ cũng bị thiếu vùng quang phổ màu cyan [9]. Việc thiếu vùng quang phổ màu lục lam sẽ làm giảm sự chân thật, sống động của màu sắc do LED phát ra. Từ hai cách tiếp cận trên cho thấy, WLED vẫn còn tồn đọng các vấn đề thách thức như CCT, CRI, và hiệu suất quang (LER) chưa đạt được như mong muốn đã kỳ vọng. Điểm chung của hai phương pháp nêu trên là phủ bột huỳnh quang lên chip LED. Dó đó, bột huỳnh quang đóng vai trò quang trọng trong việc quyết định sử dụng chip LED nào để kích thích và ánh sáng phát ra của LED. Tiếp cận với xu thế chung của cuộc cách mạng chiếu sáng rắn, các nhà khoa học trong nước đã và đang tiến hành các nghiên cứu chế tạo bột huỳnh quang, nhằm cải thiện tính chất phát quang. Tuy nhiên, chưa có nhóm nghiên cứu nào tổng hợp bột huỳnh quang sử dụng các mạng nền ZGO, SYGO và CSSO. Và theo tìm hiểu, chưa có công trình nào trong và ngoài nước xác định cụ thể vị trí của ion kim loại chuyển tiếp (Mn2+) hoặc ion kim loại đất hiếm (Eu3+) trong mạng nền. Điểm chung của các công trình là so sánh sự giống nhau về hóa trị, hay sự chênh lệch bán kính ion. Giải thích như vậy hơi mang tính chủ quan, chưa mang tính khoa học sâu sắc. Do đó, để giải quyết vấn đề này, chúng tôi sử dụng hai lý thuyết khác nhau, để tìm ra vị trí của các ion tạp chất trong mạng nền. Cụ thể, đối với ion kim loại chuyển tiếp (Mn2+), sử dụng giản đồ Tanabe-Sugano (T-S) để xác định trường tinh thể của ion Mn2+ trong mạng nền. Và sử dụng lý thuyết Judd-Ofelt (J-O) đối với mạng nền pha tạp ion kim loại đất hiếm 2
(Eu3+). Sở dĩ sử dụng hai lý thuyết khác nhau là do, cấu hình điện tử của ion kim loại chuyển tiếp và ion kim loại đất hiếm là khác nhau. Đặc biệt hơn, ánh sáng lấy con người làm trung tâm cũng đang thu hút sự quan tâm nghiên cứu. Theo hiểu biết của chúng tôi, cũng chưa có công trình nào trong và ngoài nước, nghiên cứu chế tạo WLED bằng cách phủ bột CSSO pha tạp Ce3+ lên chip LED 450 nm, nhằm ứng dụng cho thị giác con người. Vì vậy, chúng tôi chọn đề tài “Nghiên cứu chế tạo và tính chất của một số vật liệu huỳnh quang mạng nền Germanat và Silicat garnet ứng dụng cho LED” để nghiên cứu. Hi vọng kết quả nghiên cứu này sẽ là tài liệu tham khảo bổ ích cho bạn đọc, góp phần ứng dụng vào khoa học, đời sống và xã hội trong tương lai. 2. Mục đích nghiên cứu Tổng hợp được vật liệu: ZGO: Mn2+ và SYGO: Mn2+ có cấu trúc đơn pha. Xác định trường tinh thể của ion Mn2+ trong mỗi mạng nền, dựa vào giản đồ T-S. Tổng hợp được vật liệu ZGO: Eu3+ và SYGO: Eu3+ có cấu trúc đơn pha. Xác định các thông số quang của các vật liệu dựa vào lý thuyết J-O. Tổng hợp thành công bột huỳnh quang CSSO: Ce3+, có cấu trúc đơn pha. Chế tạo WLED bằng vật liệu CSSO: Ce3+ lên chip LED 450 nm, ứng dụng cho thị giác của con người. 3
Chương 1. Tổng quan Trong kỷ nguyên số hóa hiện đại ngày này, sự thiếu hụt năng lượng dễ dàng cảm nhận rõ hơn, khi năng lượng điện tạo ra, được tiêu thụ không hiệu quả cho các ứng dụng chiếu sáng. Vì các thiết bị tiêu thụ lượng năng lượng cao, nhưng lại cho năng suất đầu ra thấp như đèn sợi đốt, đèn huỳnh quang,... Do đó, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra thế hệ đèn tiếp theo đó là WLED, cải thiện nhiều các khuyết điểm còn tồn đọng so với các nguồn chiếu sáng thế hệ trước. Cụ thể WLED có những lợi thế tuyệt vời về hiệu quả phát sáng, tiêu thụ năng lượng thấp, độ bền cao, thân thiện với môi trường và thời gian hoạt động lâu dài [5][6][7]. WLED được hình thành bằng cách phủ bột huỳnh quang lên chip LED UV, NUV hoặc chip 450 nm. Trong đó, bột huỳnh quang được pha tạp với các ion kim loại đất hiếm hoặc ion kim loại chuyển tiếp, để điều khiển khả năng phát xạ của chúng. Bột huỳnh quang pha tạp ion kim loại đất hiếm có một đặc điểm điển hình là dùng tia UV hoặc NUV để kích thích. Đặc biệt, Eu có thể phát quang ở cả hai trạng thái oxy hóa +2 và +3 [19]. Ngoài ion kim loại đất hiếm, còn có một số kim loại chuyển tiếp cũng được chứng minh là chất pha tạp tiềm năng cho bột huỳnh quang, như ion Mn hoặc Cr, với trạng thái oxy hóa chủ yếu là +1. +2, +3, +4. Các chất pha tạp hoạt động như các chất kích hoạt trong mạng nền. Trong đó mạng nền có thể là gốc oxit, nitrit, phốt phát, flo, borat, sunfat, aluminat, silicat, sunfua, ... Mạng nền phù hợp làm bột huỳnh quang cho LED, thường có độ rộng vùng cấm khoảng 4
từ 3-5 eV. Hầu hết các mạng nền đều không thể phát quang trực tiếp trong trường hợp không có các chất kích hoạt, trong đó chất kích hoạt hay còn gọi là tâm phát quang là các ion pha tạp. Đó là lý do tại sao cần tâm phát quang (hoặc chất kích hoạt) để kích hoạt hiện tượng phát quang trong mạng nền. Chương 2. Phương pháp thực nghiệm và các phép phân tích tính chất của vật liệu Trong chương này, chúng tôi sẽ trình bày về các hóa chất, các nguyên liệu ban đầu, cần thiết cho các quy trình thực nghiệm và các thiết bị, các phương pháp phân tích được sử dụng trong việc đánh giá và khảo sát tính chất của vật liệu đã chế tạo được. Các phương pháp tổng hợp vật liệu bao gồm: (1) quy trình chế tạo vật liệu ZGO: Mn2+ và ZGO:Eu3+ bằng phương pháp thủy nhiệt; (2) quy trình chế tạo vật liệu SYGO: Mn2+, SYGO: Eu3+ và CSSO: Ce3+ bằng phương pháp sol - gel kết hợp với ủ nhiệt trong môi trường không khí. Các phương pháp phân tích đã sử dụng trong luận án bao gồm: chụp ảnh hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FESEM), giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD), phổ tán sắc năng lượng tia X (EDS), phổ huỳnh quang (PL) và kích thích huỳnh quang (PLE). Trong chương này, chúng tôi cũng trình bày chi tiết các công thức dùng để tính toán trong luận án. 5
Chương 3. Cấu trúc và tính chất quang của vật liệu ZGO: Mn2+ và SYGO: Mn2+ 3.2.1. Vật liệu ZGO: Mn2+ Hình 3. 1. Tinh chỉnh Rietveld của ZGO: xMn2+ (x=0-0.05). Tiến hành tinh chỉnh cấu trúc, bằng cách sử dụng phương pháp Rietveld [118] và chương trình FullProf [119] cho ZGO: xMn2+ (x=0- 0.05). Hình 3. 1 cho thấy kết quả tinh chỉnh Rietveld của ZGO: xMn2+ với nồng độ Mn2+ khác nhau. Kết quả cho thấy cường độ nhiễu xạ đo được bằng thực nghiệm và lý thuyết là hơi khác nhau. Cụ thể, kích thước ô đơn vị thay đổi không đáng kể khi tăng nồng độ pha tạp Mn2+. Cấu trúc của ZGO và ZGO: Mn2+ được vẽ bằng cách sử dụng phần mềm Vesta Hình 3. 2 (a). Sự phối hợp của các anion O2- bao xung 6
quanh các cation Zn2+ và Ge4+ trong mạng nền ZGO trước và sau khi pha tạp Mn2+, được hiển thị trong Hình 3. 2 (b). Hình 3. 2. (a) Cấu trúc tinh thể của vật liệu ZGO sau pha tạp Mn2+và b) khoảng cách của các ion kim loại với O2-. Hình 3. 3. a) Phổ PLE và b) phổ PL của vật liệu ZGO: xMn2. Hình 3. 3 (a) là phổ PLE của ZGO: Mn2+, có ba đỉnh giữa 345, 430 và 444 nm. Hình 3. 3 (b) khi kích thích ở 270 nm, vật liệu phát xạ đạt cực đại tại 532 nm. Các tương tác lưỡng cực là cơ chế chính dẫn đến việc giảm cường độ PL. 7
Sau khi tính toán dựa vào giản đồ T-S, giá trị Dq/B = 1.5 tương ứng với trường tinh thể yếu, hay các ion Mn2+ thay vào vị trí Zn2+ trong trường tinh thể tứ diện. 3.2.2. Vật liệu SYGO: Mn2+ Hình 3. 4. Tinh chỉnh Rietveld của SYGO: xMn2+ Độ tinh khiết pha tinh thể của các vật liệu SYGO: Mn2+ đã điều chế, được kiểm tra bằng cách sử dụng giản đồ XRD. Hình 3. 4 là kết quả tinh chỉnh Rietveld từ kết quả XRD, thấy rằng có sự phù hợp cao. Dựa vào kết quả Rietveld, có thể dựng nên cấu trúc của SYGO trước và sau khi pha tạp Mn2+ như Hình 3.5. Phổ PLE của bột huỳnh quang SYGO: xMn2+ được trình bày trong Hình 3. 6a. Phổ PLE được theo dõi ở bước sóng 625 nm chứa 8
hai dải kích thích trong khoảng 250-350 nm, có thể phù hợp tốt với các đỉnh Gauss tập trung ở 270 nm và 319 nm. Trong đó, đỉnh cao hơn tập trung tại 270 nm, đỉnh này được gán cho dải truyền điện tích (CTB) bắt nguồn từ O2− → Mn2+. Đỉnh 319 nm có cường độ thấp hơn so với đỉnh 270 nm, đỉnh này tương ứng với chuyển tiếp 6A1(S)→4E(G). Hình 3. 5. Cấu trúc tinh thể của SYGO và SYGO: Mn2+. Hình 3. 6. Kết quả a) PLE và b) PL của SYGO: xMn2+. Dưới sự kích thích ở bước sóng 270 nm, có thể quan sát thấy hai đỉnh phát xạ rộng trong vùng từ 550 đến 750 nm, Như đã trình bày trong 9
Hình 3. 6b. Tất cả các bột huỳnh quang phát xạ trong vùng xanh đến đỏ và đạt cực đại tại bước sóng 625 nm, phát xạ này là do sự chuyển tiếp từ mức 4T1(4G) - 6A1(6S) của ion Mn2+ trong mạng nền SYGO. Sau khi tính toán dựa vào giản đồ T-S, giá trị Dq/B=2.4 hay Δ/B=24 (Δ=10 Dq), tương ứng với trường tinh thể mạnh, do cao hơn so với tỷ lệ phân chia năng lượng giữa hai trạng thái là Δ/B ≈ 22. Do đó, các trung tâm phát quang Mn2+ chủ yếu thay vào vị trí bát diện (Y3+) trong trường tinh thể mạng nền SYGO. 3.3. Kết luận chương 3 Các vật liệu đã tổng hợp được đều có cấu trúc đơn pha. Sử dung bước sóng kích thích 270 nm, vật liệu ZGO: 0.05Mn2+ phát xạ đạt cực đại tại λem = 532 nm, thuộc trường tinh thể yếu do giá trị Dq/B = 1.5. Vì vậy, Mn2+ chủ yếu thay vào vị trí tứ diện (Zn2+) trong mạng nền ZGO. Ngược lại, vật liệu SYGO: 0.05Mn2+ phát xạ tại λem = 532 và 625 nm tại điều kiện kích thích 270 nm, nhưng Mn2+ lại thuộc trường tinh thể mạnh do giá trị Dq/B = 2.4, nên Mn2+ chủ yếu thay vào vị trí bát diện (Y3+) trong mạng nền SYGO. Chương 4. Cấu trúc và tính chất quang của vật liệu ZGO: Eu3+ và SYGO: Eu3+ 4.2.1. Vật liệu ZGO: Eu3+ Để kiểm tra cấu trúc tinh thể của vật liêu ZGO: Eu3+, chúng tôi sử dụng phổ nhiễu xạ tia X. Sau đó, tiến hành tinh chỉnh Rietveld từ kết quả 10
XRD, kết quả thấy rằng có sự phù hợp cao giữa kết quả thực nghiệm và phổ chuẩn (Hình 4.1). Hình 4. 1. Tinh chỉnh Rietveld của ZGO: xEu3+. Hình 4. 2. Cấu trúc tinh thể của ZGO và ZGO: Eu3+. 11
Dựa vào kết quả Rietveld, có thể dựng nên cấu trúc của ZGO trước và sau khi pha tạp Mn2+ như Hình 4.2. Đồng thời có thể xác định được khoảng cách của các ion kim loại với O2-. Hình 4. 3. Phổ a) PLE và b) PL của ZGO: xEu3+ Tính chất phát quang của các vật liệu được nghiên cứu bằng cách sử dụng phổ kích thích PLE và phổ phát xạ PL. Hình 4. 3 (a) là phổ kích thích của các mẫu ZGO: xEu3+ (x=0.01-0.05). Phổ kích thích chứa một cực đại tại ~ 270 nm là quá trình truyền điện tích (CTB) từ mạng nền ZGO đến ion Eu3+, ngoài ra còn có các đỉnh hấp thụ đặc trưng của Eu3+ tại 317 nm, 362 nm, 380 nm, 390 nm, 415 nm và 464 nm được quy cho sự chuyển tiếp từ mức 7F0 đến các mức 5H6, 5D4, 5G2, 5L6, 5D3 và 5D2 tương ứng của ion Eu3+. Trong số tất cả các đỉnh hấp thụ đặc trưng của ion Eu3+, cực đại ở bước sóng 390 nm chiếm ưu thế so với các đỉnh khác. Khi các ion Eu3+ được kích thích ở 390 nm, phổ phát quang của ion Eu3+ trong mẫu ZGO pha tạp ở các nồng độ khác nhau được thể hiện như trong Hình 4. 3 (b). Kết quả cho thấy, phổ phát quang gồm các 12
dải phát xạ đặc trưng của ion Eu3+, có các đỉnh tại 578, 590, 612, 652 và 699 nm tương ứng với năng lượng được giải phóng bởi quá trình phục hồi của điện tử từ mức 5D0 xuống các mức 7FJ, cụ thể là 5D0→7F0, 5 D0 → 7F1, 5D0 → 7F2, 5D0 → 7F3, 5D0 → 7F4. Các chuyển dời từ 5 D0→7F0, 3, 5 có cường độ yếu, chứng tỏ hiệu ứng trộn số lượng tử J khá mạnh. Cường độ phát xạ tăng khi tăng nồng độ Eu3+. Bảng 4. 1. Giá trị các thông số cường độ J-O của ZGO:xEu3+. Ωλ x=0.01 x=0.02 x=0.03 x=0.04 x=0.05 (10-19cm2) Ω2 1.93 2.08 2.63 2.74 1.73 Ω4 0.73 0.87 1.06 1.24 0.62 Môi trường xung quanh luôn ảnh hưởng đến tính chất các chuyển dời quang học của ion Eu3+, sự ảnh hưởng này được thể hiện rất rõ trong mối quan hệ giữa giá trị thông số Ω2 với độ bất đối xứng của trường tinh thể và độ đồng hóa trị của ion Eu3+ với các vị trí phối trí xung quanh. Và Ω4 liên quan đến độ cứng của vật liệu, độ lớn của chúng tỉ lệ với biên độ dao động của khoảng cách giữa ion Eu3+ với các vị trí phối trí xung quanh. Vì vậy, quan sát xu hướng các giá trị thông số cường độ J-O thể hiện như trong Bảng 4. 1 (Ω2> Ω4), khi tăng nồng độ pha tạp Eu3+ thì giá trị của tham số Ω2 thay đổi với sự bất đối xứng và với độ đồng hóa trị của cặp liên kết Eu3+-O2-, đạt giá trị lớn nhất ở nồng độ x=0.04, giá trị của Ω2 càng cao chứng tỏ độ đồng hóa trị mạnh hơn và độ đối xứng sẽ hạ thấp [132][133]. 13
4.2.2. Vật liệu SYGO: Eu3+ Hình 4. 4. Tinh chỉnh Rietveld của SYGO: xEu3+. Từ kết quả đo XRD của mẫu SYGO: Eu3+, tiến hành tinh chỉnh Rietveld và kết quả được thể hiện như Hình 4. 4. Kết quả tinh chỉnh Rietvield cho thấy, sự sai khác giữa thực nghiệm và tính toán khá ít. Sau khi tính toán các tham số J-O và tham khảo tham số Ω2,4 đã công bố trước đây (Bảng 4.2) đối với các mạng nền oxit khác như ytri và kẽm, thấy rằng các mẫu đều có Ω2 > Ω4. Do đó ion Eu3+ sẽ thay vào vị trí bất đối xứng trong các mạng nền. 14
Hình 4. 5. Kết quả a) PLE và b) PL của vật liệu SYGO: xEu3+. Bảng 4. 2. So sánh các thông số cường độ J – O của ion Eu3+ trong các mạng nền khác nhau. Mẫu ꭥ2 ꭥ4 Trích dẫn (x10-19 cm2) (x10-19 cm2) SYGO 3.1 1.8 Nghiên cứu này Y2O3 9.9 2.2 [26] ZnO 9.6 8.1 [139] 4.3. Kết luận chương 4 Đã tổng hợp thành công vật liệu ZGO: Eu3+ và vật liệu SYGO:Eu3+, các vật liệu có cấu trúc đơn pha. Khi kích thích NUV, hai vật liệu có các đỉnh phát xạ đặc trưng ở 590, 612, 625 và 705 nm. Dựa vào phổ PL để tính toán các thông số J-O, thu được giá trị Ω2 > Ω4 cho cả hai vật liệu, do đó ion Eu3+ sẽ thay thế vào vị trí bất đối xứng trong mạng nền, cụ thể Eu3+ chủ yếu thay thế vào vị trí Zn2+ trong mạng nền 15
ZGO và Eu3+ đa số thay thế vào vị trí Sr2+ trong mạng nền SYGO. Thử nghiệm chế tạo LED, thu được tọa độ màu của mẫu ZGO: 0.04Eu3+ là (0.27; 0.3) và SYGO: 0.05Eu3+ là (0.4; 0.35), trong phạm vi phát ra màu đỏ. Chương 5. Cấu trúc và tính chất quang của CSSO: Ce3+ 5.2.1. Khảo sát cấu trúc và hình thái của vật liệu CSSG Hình 5. 1. a) Giản đồ XRD và b) tinh chỉnh Rietveld của CSSG. Hình 5. 1(a) là kết quả đo XRD của mẫu CSSG, với nồng độ pha tạp là Ce3+=0.03. Kết quả thấy rằng các đỉnh nhiễu xạ hình thành hoàn toàn, phù hợp với thẻ chuẩn JCPDS # 72-1969, tương ứng với pha tinh thể của vật liệu CSSO. Cấu trúc tinh thể của CSSG đã được xác định và tinh chỉnh Rietveld dựa trên kết quả đo XRD. Kết quả tinh chỉnh như trong Hình 5. 1 (b), đường tính toán (đường liền nét màu đen) nhất quán với đường thực nghiệm (chấm đỏ) và cả dữ liệu thẻ chuẩn. 16
Hình 5. 2. a) PLE-PL và b) tối ưu nồng độ pha tạp Ce3+ và mối quan hệ của log (I/x) so với log(x) cho các bột huỳnh quang của mẫu CSSG (Ce3+=0.01-0.07). Hình 5. 2 (a), khi kích thích với ánh sáng 450 nm, các mẫu cho thấy phát xạ cường độ cao trong phạm vi rộng 500-700 nm. Dựa vào Hình 5. 2 (b), có thể thấy rõ ràng rằng, sự phát xạ xanh lục là không đối xứng. Ngoài đỉnh phát xạ mạnh nhất ở khoảng 515 nm, còn xuất hiện vai ở phía bước sóng dài hơn do có sự chuyển tiếp 4f-5d của ion Ce3+. Phân tích hàm Gauss, phổ phát xạ có thể phân tách thành hai dải: 1 đỉnh ở 498 nm-bắt nguồn từ sự chuyển đổi 5d (2D)-4f (2F7/2) và một đỉnh khác ở 531 nm-bắt nguồn từ sự chuyển tiếp 5d (2D)-4f (2F5/2) của các ion Ce3+ [140][141]. LS là phổ phát xạ của mẫu CSSO; ES và ER là cường độ của phổ kích thích có và không có bột huỳnh quang CSSO (Hình 5. 3a). Sau khi tính toán, giá trị QE của mẫu CSSG tính được là khoảng 79%. 17
Như được trình bày trong Hình 5. 3 (b), cường độ phát xạ của mẫu CSSG giảm, điều này là do sự hấp thụ rung động photon tăng cường của ion Ce3+ khi tăng nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng thì quang thông giảm, tuy nhiên mức độ giảm của CSSG ít hơn YAG. Thêm một điểm nữa, mức giảm của CSSG gần với bột đỏ hơn YAG (ảnh thu nhỏ trong Hình 5.3 (a)), do vậy việc kết hợp của CSSG với bột đỏ sẽ đảm bảo sự ổn định CCT hơn. Ở 150°C, cường độ phát xạ có thể duy trì xấp xỉ 85% cường độ đo ở nhiệt độ 25°C. Hình 5. 3. a) Phổ điện phát quang của chip 450 nm có và không có lớp phủ CSSG và b) ảnh hưởng của nhiệt độ đến cường độ PL của CSSG và bột YAG thương mại (ảnh nhỏ bên trong). 5.2.3. Chế tạo LED Bột huỳnh quang CSSG rất phù hợp để chế tạo WLED vì nó hấp thụ ánh sáng 450 nm và phát ra ánh sáng green-yellow. Trong báo cáo này, chúng tối chế tạo đồng thời 2 LED khác nhau, trong đó LED1: Chip 450 nm + YAG + bột huỳnh quang đỏ và LED2: Chip 450 nm + 18