Tổng hợp Vật liệu Huỳnh quang Ứng dụng Chế tạo WLED

Để có thể nghiên cứu thành công quy trình chế tạo vật liệu huỳnh quang và tối ưu hóa quy trình nhằm ứng dụng chế tạo WLED chỉ với một mạng nền duy nhất bằng cách đồng pha tạp nhiều nguyên tố một lúc. Đồng thời chế tạo được vật liệu phát xạ 3 màu cơ bản: đỏ, xanh da trời và xanh lá cây làm tiền đề chế tạo WLED bằng cách pha tạp các nguyên tố (ví dụ như đất hiếm) vào mạng nền. Nhóm nghiên cứu do bà Nguyễn Thị Kim Liên, Viện AIST, Đại học Bách Khoa Hà Nội làm chủ nhiệm đã tiến hành triển khai nghiên cứu đề tài: “Tổng hợp Vật liệu Huỳnh quang Ứng dụng Chế tạo WLED”.

Sau một 72 tháng (từ 12/2011 đến 12/2017) triển khai thực hiện, nhóm nghiên cứu thu được các kết quả như sau:

1. Nghiên cứu chế tạo bột huỳnh quang phát xạ đỏ (Y, Gd)BO₃: Eu3+ Bột huỳnh quang phát ánh sáng đỏ (Y,Gd)BO₃:Eu3+ được tổng hợp bằng phương pháp sol-gel xuất hiện pha tinh thể ở 700 độ C và ổn định hình thái ở 900 độ C. Nồng độ Gd3+ tối ưu là 35 , cường độ PL tăng theo nồng độ Eu3+ được quan sát đến 30 Eu3+. Việc phát xạ mạnh ở 611 và 625 nm hứa h n cho việc ứng dụng trong các thiết bị phát quang.
2. Nghiên cứu chế tạo bột huỳnh quang Sr₅(PO₄)Cl: Eu3+/ Eu2+ Các kết quả nghiên cứu cho thấy bột huỳnh quang do nhóm nghiên cứu chế tạo có mạng nền gồm hai pha Sr₅(PO₄)₃Cl và Sr₃(PO₄)₂ do sự bay hơi của Cl trong quá trình chế tạo. Tuy nhiên, chúng tôi cũng phát hiện được rằng sự bay hơi của Cl có thể được hạn chế bằng các tăng nồng độ Eu pha tạp. Ở chế độ khử hợp lý, bột huỳnh quang nhận được phát đồng thời trong hai vùng, vùng đỏ (612 nm) và vùng xanh da trời (405/446 nm) do sự phát xạ của ion Eu2+ trong hai mạng nền khác nhau. Nhiệt độ thiêu kết và nồng độ pha tạp tối ưu tương ứng là 1000 độ C và 5.5 Eu. Hơn nữa, họ cũng phát hiện được rằng cường độ phát xạ (PL) và kích thích (PLE) của ion Eu2+ trong mạng nền Sr₃(PO₄)₂ cao hơn trong mạng nền Sr₅(PO₄)₃
3. Nghiên cứu chế tạo bột huỳnh quang Sr₂MgSi₂O₇ Đã tổng hợp được bột huỳnh quang MMgSi₂O₇: Eu3+/ Eu2+ (M=Ca, Sr, Ba) bằng phương pháp đồng kết tủa. Việc chuyển đổi hoàn toàn bột phát xạ ánh sáng đỏ sang xanh là có thể đạt được nhờ ử mẫu ở nhiệt độ cao (1300 độ C), trong thời gian 2h trong môi trường hỗn hợp khí N₂ + H₂.

Tùy thuộc vào thành phần mạng nền, bột huỳnh quang nhận được có thể phát xạ trong vùng blue (Sr) hoặc blue+green (Ba) hoặc blue+yellow (Ca). Bột huỳnh quang nhận được có thể kích thích tốt trong cả hai vùng UV và blue hứa h n khả năng ứng dụng trong chế tạo WLED.

4. Nghiên cứu chế tạo bột huỳnh quang BaMgAl10O17: Eu2+ Đã tổng hợp thành công bột huỳnh quang BAM:Eu2+ ở nhiệt độ 1300 độ C trong môi trường khử hydro.     Vật liệu nhận được phát quang tốt trong vùng xanh lam với cực đại phát xạ ~ 455 nm. Kết quả khảo sát nhận được cho thấy bột huỳnh quang chế tạo được có thể ứng dụng được trong chế tạo đèn huỳnh quang và điốt phát

Các kết quả nghiên cứu đã được công bố trên Tạp chí Advances in Natural Science: Nanoscience and Nanotechnology (ISI 2015), Kỷ yếu Hội nghị Quốc tế ICAMN 2012 và tạp chí Journal of Electronic Materias (ISI IF = 1.58).

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 14806/2018) tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.

P.T.T (NASATI)