Phát xạ ánh sáng trắng ấm của vật liệu kẽm aluminat đồng pha tạp đồng và mangan ứng dụng trong lĩnh vực chiếu sáng rắn

Bài viết trình bày việc lựa chọn phương pháp đồng kết tủa đơn giản để chế tạo vật liệu và lựa chọn đồng pha tạp hai ion Cu2+ và Mn4+ làm các tâm phát quang với mục đích tạo ra vật liệu phát xạ dải rộng trong vùng ánh sáng nhìn thấy khi kích thích mẫu bằng nguồn kích trong dải bước sóng từ vùng tử ngoại gần đến xanh lam.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phát xạ ánh sáng trắng ấm của vật liệu kẽm aluminat đồng pha tạp đồng và mangan ứng dụng trong lĩnh vực chiếu sáng rắnGiải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học PHÁT XẠ ÁNH SÁNG TRẮNG ẤM CỦA VẬT LIỆU KẼM ALUMINATĐỒNG PHA TẠP ĐỒNG VÀ MANGAN ỨNG DỤNG TRONG LĨNH VỰC CHIẾU SÁNG RẮN Nguyễn Văn Quang*, Đoàn Thị Vui Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 *Tác giả liên hệ: nguyenvanquang83@hpu2.edu.vn TÓM TẮTBột huỳnh quang ZnAl2O4:Cu2+, Mn4+ được chế tạo thành công bằng phươngpháp đồng kết tủa kết hợp với ủ nhiệt trong môi trường không khí. Kết quả phântích giản đồ nhiễu xạ tia X cho thấy các mẫu ủ nhiệt từ 800-1200 oC đều có cấutrúc đơn pha và có kích thước tinh thể trung bình trong khoảng 16-22 nm. Phổhuỳnh quang của mẫu khi kích thích bởi bước sóng 390 nm cho hai vùng phát xạchính: vùng phát xạ xanh lục (450-580 nm) do các chuyển mức phát xạ của ionCu2+ và vùng phát xạ đỏ - đỏ xa (650-750 nm) do chuyển mức phát xạ của ionMn4+ trong mạng nền ZnAl2O4. Sự phụ thuộc của phổ phát xạ vào nhiệt độ ủ mẫuđã được khảo sát, kết quả cho thấy, mẫu ủ nhiệt tại 1200 oC và tỷ lệ pha tạpCu2+/Mn4+=0.5/0.5 (%) cho phổ phát xạ với nhiệt độ màu (CCT) ~ 4153 K và hệsố trả màu (CRI) ~81. Kết quả nghiên cứu ban đầu này cho thấy tiềm năng củabột huỳnh quang ZnAl2O4:Cu2+, Mn4+ trong ứng dụng chế tạo điốt phát quangánh sáng trắng có hệ số trả màu cao.Từ khóa: ZnAl2O4:Cu2+, Mn4+; phát xạ đỏ - đỏ xa, phổ huỳnh quang, LED. LIGHTENING THE LIGHT OF ALUMINATES AND MANGANESE APPLICATIONS IN THE FIELD OF LIGHTING Nguyen Van Quang*, Doan Thi Vui Ha Noi Pedagogical University 2 *Corresponding Author: nguyenvanquang83@hpu2.edu.vn ABSTRACTZnAl2O4:Cu2+,Mn4+ phosphors were synthesized by with in the air. Results of theX-ray diffraction diagram showed that the samples from 800-1200oC were single-phase and had an average crystal size of 16-22 nm. The fluorescence spectrumof the sample as stimulated by the 390 nm wavelength for the two main emissionregions: the green emission zone (450-580 nm) due to the emission of Cu2+ ionsand the red - -750 nm) due to the emission of Mn4+ ions in the ZnAl2O4 substrate.The dependence of the emission spectrum on the incubation temperature wasinvestigated. The results showed that the incubation temperature at 1200oC andthe Cu2+/Mn4+ doped ratio = 0.5/0.5 (%) for the emission spectrum withtemperature color (CCT) ~ 4153 K and color rendering index (CRI) ~ 81. Thispreliminary result shows that the potential of ZnAl2O4:Cu2+, Mn4+ fluorescentpowder in the application of white light-emitting diodes has high color renderingcoefficient.Keywords: ZnAl2O4:Cu2+, Mn4+, redirect, red spectrum, LED. 50Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa họcGIỚI THIỆU trong công nghệ chiếu sáng rắn. TrongGần đây, điốt phát quang ánh sáng một công bố gần đây (trên tạp chítrắng (WLED) với hiệu suất phát Materials and Design 115 (2017),quang ngày càng cao và giá thành ngày Zhang và các đồng nghiệp đã công bốcàng rẻ đang dần thay thế các đèn sợi chế tạo được bột huỳnh quangđốt truyền thống, đèn huỳnh quang và ZnAl2O4: Cr3+ cho phát xạ mạnh tronghuỳnh quang compact bởi nhiều ưu dải bước sóng từ 650-750 nm khi đượcđiểm như kích thước nhỏ gọn, độ ổn kích thích trong một dải kích thích rấtđịnh và tuổi thọ cao. Các WLED hiện rộng từ 389-546 nm. Kết quả này cónay chủ yếu được chế tạo bằng cách sử thể được xem như là một kết quả mởdụng chip LED xanh lam (Blue- hướng mới cho thấy chúng ta hoànInGaN) kết hợp với bột huỳnh quang toàn có thể sử dụng cả bước sóng tửmàu vàng Y3Al5O12: Ce3+ (YAG: Ce) ngoại và xanh lam để kích thíchhoặc sử dụng các chip LED tử ngoại ZnAl2O4 cho phát xạ trong vùng nhìngần kích thích các hỗn hợp các bột thấy. Điểm quan trọng ở đây là ở chỗ,huỳnh quang đơn sắc đỏ - xanh lục - dải phát xạ của ZnAl2O4 nằm trongxanh lam (RGB). Tuy nhiên, cho đến khoảng bước sóng 650-750 nm, chínhthời điểm hiện tại, hầu hết tất cả các là vùng bước sóng còn thiếu của bộtloại bột huỳnh quang đang được sử huỳnh quang thương mại YAG và nhưdụng được phát triển trên cơ sở các vật vậy việc kết hợp bột YAG và ZnAl2O4liệu nền pha tạp đất hiếm dẫn tới giá có thể giúp làm tăng CRI của LED.thành rất cao. Chính vì vậy, gần đây, Trong nghiên cứu này, chúng tôi lựamột xu hướng mới trong nghiên cứu chọn phương pháp đồng kết tủa đơncác loại bột huỳnh quang đã được đặt giản để chế tạo vật liệu và lựa chọnra, đó là nghiên cứu các loại bột huỳnh đồng pha tạp hai ion Cu2+ và Mn4+ làmquang không pha tạp đất hiếm sử dụng các tâm phát quang với mục đích tạo ratrong WLED nhằm thay thế các loại vật liệu phát xạ dải rộng trong vùngbột huỳnh quang pha tạp đất hiếm. ánh sáng nhìn thấy khi kích thích mẫuKẽm aluminate (ZnAl2O4) spinel là bằng nguồn kích trong dải bước sóngbán dẫn vùng cấm rộng, đã được sử từ vùng tử ngoại gần đến xanh lam.dụng rộng rãi như là chất xúc tác hoặchỗ trợ trong nhiều phản ứng xúc tác do THỰC NGHIỆMđộ ổn định nhiệt cao, nồng độ axit bề Để chế tạo bột huỳnh quang ZnAl2O4mặt thấp và kỵ nước. Với độ rộng vùng đồng pha tạp Cu2+, Mn4+ chúng tôi sửcấm 3.8 eV, vật liệu này cũng đã được dụng phương pháp đồng kết tủa.ứng dụng trong các thiết bị quang điện Các vật ...