Luận án tiến sĩ nghiên cứu chế tạo bột huỳnh quang SrPB, SrPCl và y2o3 pha tạp eu ứng dụng trong đèn huỳnh quang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÊ TIẾN HÀ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BỘT HUỲNH QUANG SrPB, SrPCl Y2O3 PHA TẠP Eu ỨNG DỤNG TRONG ĐÈN HUỲNH QUANG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU Hà Nội – 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÊ TIẾN HÀ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BỘT HUỲNH QUANG SrPB, SrPCl Y2O3 PHA TẠP Eu ỨNG DỤNG TRONG ĐÈN HUỲNH QUANG Chuyên ngành: Vật liệu quang học, quang điện tử quang tử Mã số: 62440127 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS PHẠM THÀNH HUY TS NGUYỄN ĐỨC TRUNG KIÊN Hà Nội – 2016 iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết khoa học trình bày luận án thành nghiên cứu thân nhóm nghiên cứu suốt thời gian làm nghiên cứu sinh trường Đại học Bách khoa Hà Nội Những kết chưa xuất công bố tác giả khác Các kết đạt xác hoàn toàn trung thực Hà Nội, ngày 25 tháng 08 năm 2016 T.M tập thể giáo viên hướng dẫn Ngiên cứu sinh PGS TS Phạm Thành Huy Lê Tiến Hà iv LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới hai người thầy hướng dẫn PGS.TS Phạm Thành Huy TS Nguyễn Đức Trung Kiên hướng dẫn tận tình giúp đỡ nhiều trình thực luận án Viện Tiên tiến Khoa học Công nghiệ (AIST), Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đặc biệt, xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy Phạm Thành Huy, người cho ý tưởng, định hướng nghiên cứu cho đề tài luận án Thầy không tạo điều kiện thuận lợi trình làm thực nghiệm giúp đỡ vật chất lẫn tinh thần, mà cung cấp cho nhiều kiến thức quý giá trình học tập nghiên cứu Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám đốc Viện AIST nhiệt tình giúp đỡ tạo điều kiện cho làm thực nghiệm nghiên cứu thời gian qua Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến Thầy cô giáo cán Viện AIST giúp đỡ suốt trình nghiên cứu học tập Viện Trong trình học tập nghiên cứu Viện AIST, nhận động viên khích lệ tinh thần GS.TS Nguyễn Đức Chiến Tôi xin chân thành cảm ơn động viên Thầy Tôi xin cảm ơn TS Nguyễn Duy Hùng, TS Đỗ Quang Trung, Th S Nguyễn Tư giúp thự phép đo huỳnh quang, kích thích huỳnh quang, huỳnh quang nhiệt độ thấp, FESEM, EDS; xin cảm ơn TS Đào Xuân Việt có nhiều ý kiến đóng góp cho luận án Trong trình nghiên cứu, nhận giúp đỡ Phòng ban chức Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Phòng thí nghiệm Công ty cổ phần Bóng đèn Phích nước Rạng Đông, Trung tâm Khoa học Vật liệu, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội, Phòng thí nghiệm Hiển vi điện tử - Viện Vệ sinh Dịch tể Trung ương, Phòng thí nghiệm Khoa học Vật liệu – Đại học Cần Thơ Tôi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ Tôi xin cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Khoa học – Đại học Thái Nguyên, Ban Chủ Nhiệm Khoa Khoa Vật lý & Công nghệ Trường tạo điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu bảo vệ luận án tiến sĩ Hà Nội Đồng thời, xin gửi lời cám ơn đến tất bạn học viên NCS - AIST, bạn bè hết lòng động viên tinh thần thời gian thực luận án Cuối cùng, xin cảm ơn tới gia đình, vợ trai tôi, người động viên, thông cảm giúp đỡ để hoàn thành việc học Tôi nói lời cảm ơn sâu sắc, chân thành tới người thân yêu Tác giả Lê Tiến Hà v MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN iv MỤC LỤC v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu luận án Nội dung nghiên cứu luận án 4 Những đóng góp luận án 5 Bố cục luận án Chương TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VÀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN 1.1.Tổng quan bột huỳnh quang 1.1.1 Cơ chế phát quang vật liệu 1.1.2 Cơ chế phát quang bột huỳnh quang 1.1.3 Tính chất quang ion đất mạng tinh thể 1.1.3.1 Cấu trúc điện tử ion đất 1.1.3.2 Các chuyển dời phát xạ không phát xạ ion đất 11 1.1.3.3 Ion Eu chất rắn 13 1.1.4 Các đặc trưng bột huỳnh quang 15 1.1.4.1 Hiệu suất phát xạ huỳnh quang ( Luminescence efficiency) 15 1.1.4.2 Hấp thụ xạ kích thích 16 1.1.4.3 Độ ổn định màu 16 1.1.4.4 Hệ số trả màu 16 1.1.4.5 Độ bền 17 1.1.4.6 Độ đồng hình dạng kích thước hạt 17 1.1.5 Các loại bột huỳnh quang 17 vi 1.1.5.1 Bột huỳnh quang truyền thống 17 1.1.5.2 Một số bột huỳnh quang pha tạp đất 19 1.1.5.3 Bột huỳnh quang sở SrPB, SrPCl Y2O3 23 1.2 Các phương pháp tổng hợp bột huỳnh quang 27 1.2.1 Phương pháp gốm cổ truyền 27 1.2.2 Phương pháp sol-gel 28 1.2.3 Phương pháp đồng kết tủa 28 1.4 Kết luận chương 29 Chương 31 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VÀ CÁC KỸ THUẬT 31 THỰC NGHIỆM 31 2.1 Quy trình chế tạo bột huỳnh quang phương pháp đồng kết tủa 31 2.1.1 Tổng hợp nhóm vật liệu SrPB pha tạp Eu 32 2.1.2 Tổng hợp nhóm vật liệu SrPCl pha tạp Eu 35 2.1.3 Tổng hợp nhóm vật liệu Y2O3 pha tạp Eu3+ 37 2.2 Các phương pháp khảo sát tính chất vật liệu 38 2.2.1 Phương pháp khảo sát hình thái bề mặt kích thước hạt 38 2.2.2 Phương pháp khảo sát thành phần nguyên tố vật liệu 38 2.2.3 Phương pháp khảo sát cấu trích tinh thể thành phần pha bột huỳnh quang 39 2.2.4 Các phương pháp khảo sát tính chất quang 39 Chương 41 CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA BỘT HUỲNH QUANG SrPB PHA TẠP Eu 41 3.1 Hình thái bề mặt kích thước hạt bột huỳnh quang SrPB:Eu 41 3.2 Cấu trúc tinh thể bột huỳnh quang SrPB:Eu 43 3.2.1 Cấu trúc tinh thể bột huỳnh quang SrPB:Eu3+ 43 3.2.2 Cấu trúc tinh thể bột huỳnh quang SrPB:Eu2+ 48 3.2.3 Thành phần nguyên tố vật liệu: 49 3.3 Tính chất quang bột huỳnh quang SrPB pha tạp Eu 50 3.3.1 Tính chất quang bột huỳnh quang SrPB:Eu3+ 50 vii 3.3.1.1 Ảnh hưởng nhiệt độ thiêu kết đến tính chất quang SrPB:Eu3+ 52 3.3.1.2 Ảnh hưởng nồng độ pha tạp ion Eu3+ lên tính chất quang vật liệu 55 3.3.2 Tính chất quang bột huỳnh quang SrPB:Eu2+ 57 3.3.2.1 Sự phụ thuộc tính chất quang vật liệu SrPB pha tạp ion Eu2+ vào nhiệt độ nung – khử 57 3.3.2.2 Sự phụ thuộc tính chất quang vật liệu SrBP vào tỷ lệ ion Eu2+ 62 3.4 Tính chất quang vật liệu SrPB pha ion Eu2+ nhiệt độ thấp 66 3.5 Kết luận chương 70 Chương 72 CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA BỘT HUỲNH QUANG SrPCl PHA TẠP Eu 72 4.1 Hình thái bề mặt kích thước hạt bột huỳnh quang SrPCl pha tạp Eu 72 4.2 Cấu trúc tinh thể vật liệu 74 4.3 Tính chất quang bột huỳnh quang SrPCl:Eu3+ 77 4.3.1 Sự phụ thuộc tính chất quang vào nhiệt độ thiêu kết 80 4.3.2 Ảnh hưởng nồng độ Eu3+ lên tính chất quang vật liệu 81 4.4 Tính chất quang bột huỳnh quang SrPCl:Eu2+ 82 4.5 Kết luận chương 85 Chương 87 CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA BỘT HUỲNH QUANG Y2O3 PHA TẠP ION Eu3+ 87 5.1 Hình thái bề mặt bột 87 5.2 Cấu trúc tinh thể bột huỳnh quang Y2O3 pha tạp ion Eu3+ 88 5.3 Tính chất quang vật liệu 90 5.3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ nung thiêu kết đến phát xạ vật liệu 92 5.3.2 Ảnh hưởng nồng độ Eu3+ pha tạp đến phổ phát xạ vật liệu 94 5.4 Kết thử nghiệm chế tạo đèn compact phát xạ màu đỏ xanh lam - đỏ 97 5.4.1 Kết thử nghiệm chế tạo đèn compact (CFL) phát xạ ánh sáng đỏ (R) 97 5.4.2 Kết thử nghiệm chế tạo đèn huỳnh quang compact phát xạ ánh sáng xanh lam (B) - đỏ (R) 98 5.5 Kết luận chương 100 viii KẾT LUẬN 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO 103 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 110 ix DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu λem Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt Emission Wavelength Bước sóng phát xạ E Energy Năng lượng EA Energy of acceptor level Năng lượng mức acceptor ED Energy of donor level Năng lượng mức đono λexc Excitation wavelength Bước sóng kích thích ΔE Transition energy Năng lượng chuyển tiếp EV Valence band edge Năng lượng đỉnh vùng hóa trị Wavelength Bước sóng λ Chữ viết Tên tiếng Anh tắt EDS Tên tiếng Việt Energy dispersive X-ray spectroscopy Phổ tán sắc lượng tia X FESEM Field emission scanning electron microscopy Hiển vi điện tử quét phát xạ trường FWHM Full-width half-maximum Độ rộng bán phổ HWHM Half-Width half-maximum Nửa độ bán rộng phổ LED Light emitting điốt Phosphor Photophor Điốt phát quang Vật liệu huỳnh quang PL Photoluminescence spectrum Phổ huỳnh quang PLE Photoluminescence excitation Phổ kích thích huỳnh quang spectrum TEM UV XRD Transmission electron microscope Hiển vi điện tử truyền qua Ultraviolet Tử ngoại X-ray Diffraction Nhiễu xạ tia X x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Giản đồ Jablonski mô tả hấp thụ ánh sáng phát quang Hình 1.2 Sơ đồ mức lượng ion đất bị tách tương tác điện tử - điện tử điện tử - mạng 11 Hình 1.3 Sơ đồ mức lượng ion đất hóa trị bị tách tương tác điện tử điện tử điện tử - mạng 13 Hình 1.4 Giản đồ mức lượng dịch chuyển quang ion Eu3+ 14 Hình 1.5 Sơ đồ mức lượng 4fn (màu trắng) 4fn-15d1 (màu đen) ion đất hóa trị 15 Hình 1.6 Sơ đồ lượng lớp 4f7 4f65d1 ion Eu2+ trường tinh thể 15 Hình 1.7 Cấu trúc tinh thể bột halophosphate 17 Hình 1.8 Phổ phát xạ bột Ca5(PO4)3(F, Cl):Sb3+, Mn2+ phổ đáp ứng mắt người với ánh sáng vùng nhìn thấy 18 Hình 1.9 Phổ phát xạ bột huỳnh quang LaPO4 đồng pha tạp Ce3+ Tb3+ có kích thước micro mét (bulk) kích thước nano (nano) 20 Hình 1.10 Phổ huỳnh quang bột BAM:Eu2+ với bước sóng kích thích 325 nm, đo nhiệt độ phòng 21 Hình 1.11.Phổ kích thích huỳnh quang (PLE) huỳnh quang (PL) (Y,Gd)BO3: Eu3+ (ex =254nm) 22 Hình 1.12 Sự truyền lượng từ ion Gd3+ đến ion Eu3+ (Y,Gd)BO3 22 Hình 1.13 Cấu trúc tinh thể Sr6P5BO20 với hướng [1 0] 23 Hình 1.14 Các phối vị ion Sr1, Sr2 mạng Sr6P5BO20 khoảng cách tương ứng Sr – O với vị trí khác 24 Hình 1.15 Phổ huỳnh quang Sr5Cl(PO4)3 pha tạp ion Eu2+ nung thiêu kết 900 oC với nồng độ pha tạp khác 26 Hình 1.16 Phổ huỳnh quang Y2O3 pha tạp ion Eu3+ 27 Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý quy trình chế tạo vật liệu phương pháp đồng kết tủa 31 Hình 2.2 Quy trình tổng hợp bột huỳnh quang SrPB:Eu3+ phương pháp đồng kết tủa 32 Hình 2.3 Sơ đồ nung thiêu kết bột huỳnh quang SrPB:Eu3+ nhiệt độ T 33 Hình 2.4 Sơ đồ lò nung (a), quy trình nâng nhiệt lò nung (b), hệ khí lò nung mẫu môi trường khí khác (c) 34 Hình 2.5 Quy trình tổng hợp bột huỳnh quang SrPCl pha tạp Eu3+ 36 96 huỳnh quang mẫu thương mại Kết Hình 5.12 cho thấy, bột huỳnh quang phát xạ đỏ Y2O3 pha tạp Eu3+ mà tổng hợp có cường độ phát xạ tốt hoàn toàn đáp ứng yêu cầu để thay loại bột huỳnh quang ngoại nhập Hình 5.12 Phổ huỳnh quang mẫu Y2O3 :Eu3+ với nồng độ Eu3+ pha tạp 2; 8; 15% bột phát xạ đỏ thương mại hãng Osram sản xuất, đo nhiệt độ phòng với bước sóng kích thích 393 nm Hình 5.13 (A) Bột huỳnh quang Y2O3:Eu3+ chưa chiếu đèn UV, (B) bột huỳnh quang đươc chiếu đèn UV phát xạ ánh sáng màu đỏ Để đánh giá khả ứng dụng quy trình công nghệ chế tạo bột huỳnh quang phát xạ đỏ chế tạo được, tiến hành chế tạo mẫu quy mô vài chục đến vài trăm gam / mẻ sử dụng quy trình tổng hợp đồng kết tủa với thông số tối ưu xác định Kết đánh giá định tính phổ phát xạ bột huỳnh quang Y2O3:Eu3+ chế tạo theo mẻ lớn trình bày Hình 5.13 Có thể thấy tác dụng xạ tử ngoại (UV) đèn thủy ngân chiếu trực tiếp, bột Y2O3:8% Eu3+ phát xạ ánh sáng đỏ với cường độ phát xạ mạnh dễ dàng quan sát thấy từ khoảng cách xa Hình 5.13 cho thấy bột chế tạo đồng bất đồng đáng kể chế tạo mẻ lớn Kết cho thấy chất lượng tốt độ đồng bột huỳnh quang mà chế tạo 97 5.4 Kết thử nghiệm chế tạo đèn compact phát xạ màu đỏ xanh lam - đỏ 5.4.1 Kết thử nghiệm chế tạo đèn compact (CFL) phát xạ ánh sáng đỏ (R) Để đánh giá khả ứng dụng bột huỳnh quang phát xạ đỏ Y2O3:Eu3+ chế tạo đèn huỳnh quang huỳnh quang compact, phối hợp với xưởng đèn Huỳnh quang compact, công ty Cổ phần Bóng đèn Phích nước Rạng Đông chế tạo thử nghiệm đèn mẫu sử dụng bột Y2O3 pha tạp 8% Eu3+ Theo quy trình chế tạo thử nghiệm đèn xưởng, lượng bột tối thiểu cần thiết cho chế tạo đèn huỳnh quang compact 15-20 W 100 g, đèn 50 W đèn huỳnh quang 300 g Đèn chế tạo theo quy trình chuẩn nhà máy đánh giá theo tiêu chuẩn đèn thương mại PTN chuẩn VILAS công ty Hình 5.14 Đèn huỳnh quang compact 1U 20W phát xạ đỏ chế tạo sử dụng bột Y2O3:Eu3+ với tỷ lệ Eu pha tạp 8% Hình 5.14 5.15 ảnh chụp đèn huỳnh quang compact phổ phát xạ đèn huỳnh quang compact 15 W chế tạo Đánh giá ngoại quan cho thấy, đèn phát xạ ánh sáng đỏ, màu sắc đồng đều, điểm bong tróc hay điểm đen thành ống, chứng tỏ lớp bột Y2O3:Eu3+ tráng phủ tốt lên thành ống đèn Phổ phát xạ đèn, Hình 5.15, cho thấy đèn phát xạ mạnh vùng ánh sáng đỏ từ 500 nm đến 700 nm với cực đại 612 nm, tương tự phổ phát xạ bột Hình 5.12 Lưu ý, vạch phát xạ vùng bước sóng ngắn (~405, 440 550 nm) vạch phát xạ thủy ngân đèn Kết đánh giá Hình 5.12 cho thấy đèn có hiệu suất phát quang 56,21 lm/W, nhiệt độ màu Tc=1262 K, tọa độ x = 0,5748, y = 0,3325, quang thông 832,5 lm, công suất điện 14,81 W Với thông số trên, kết luận đèn phát ánh sáng đỏ hiệu suất cao tương đương với đèn sản xuất sử dụng bột huỳnh quang đỏ nhập ngoại có công suất (52 – 60 lm/W) 98 Hình 5.15 Phổ phát xạ đèn huỳnh quang compact chế tạo sử dụng bột đỏ Y2O3:8%Eu3+ thông số điện quang học đèn 5.4.2 Kết thử nghiệm chế tạo đèn huỳnh quang compact phát xạ ánh sáng xanh lam (B) - đỏ (R) Hình 5.16 Ảnh chụp đèn huỳnh quang compact phát xạ màu xanh lam – đỏ (đèn B/R) chế tạo cách sử dụng hỗn hợp bột Y2O3:Eu3+ chế tạo bột xanh lam thương mại (BAM) Tương tự, với mục đích tạo nguồn phát ánh sáng phù hợp với phổ hấp thụ diệp lục xanh, tiến hành thử nghiệm tạo đèn compact phát xạ ánh sáng xanh lam (B) đỏ (R) cách kết hợp bột phát xạ đỏ Y2O3:Eu3+ chế tạo bột huỳnh quang 99 phát xạ xanh lam thương mại Đây nghiên cứu kiểm tra khả tương thích bột huỳnh quang chế tạo bột huỳnh quang thương mại Đèn chế tạo sử dụng quy trình chế tạo đèn thử nghiệm chuẩn Công ty Cổ phần Bóng đèn Phích nước Rạng Đông Hình 5.16 ảnh chụp đèn huỳnh quang compact B/R chế tạo sử dụng hỗn hợp bột Y2O3:Eu3+ BAM với tỷ lệ 6:4 Đèn nhận phát ánh sáng màu hồng kết hợp phát xạ đỏ Y2O3:Eu3+ xanh lam BAM C-êng ®é huúnh quang (®vty.) 1.00 Osram §Ìn thö nghiÖm Hg 0.75 Hg 0.50 Hg 0.25 0.00 400 450 500 550 600 650 700 750 800 B-íc sãng (nm) Hình 5.17 Phổ đèn thương mại Osram đèn B/R thử nghiệm Hình 5.17 trình bày phổ phát xạ đèn thử nghiệm đèn thương mại Osram Có thể thấy vạch phát xạ thủy ngân (ký hiệu Hg) hai đèn có dải phát xạ chính: dải phát xạ xanh lam (400 – 520 nm) dải phát xạ đỏ (550 – 750 nm) Ở vùng ánh sáng xanh lam dải phổ phát xạ hai đèn tương đương Còn vùng ánh sáng đỏ có khác chỗ: phát xạ đèn Osram phổ đám liên tục, phổ đèn thử nghiệm phát xạ vạch có cường độ mạnh, tổng tích phân cường độ phát xạ dải hai đèn tương đương Bảng 5.1 Kết so sánh tỷ lệ công suất phát xạ vùng xanh lam (B) đỏ (R) đèn thử nghiệm đèn thương mại Osram Công suất xạ dải phổ Loại đèn Công suất đèn (W) Công suất hấp thụ Chlorophyll B (400-500) nm R(600-700) nm a b Công suất Tỷ lệ % Công suất Tỷ lệ % Công suất Tỷ lệ % Công suất Tỷ lệ % Osram 37,4 3,88 10,36 3,00 8,01 1,45 3,88 2,53 6,76 Thử nghiệm 36,8 4,64 12,61 3,05 8,27 1,33 3,62 2,57 6,97 100 Chúng tiến hành đo tỷ lệ công suất phát xạ vùng xanh lam (B) đỏ (R) đèn thử nghiệm đèn thương mại Osram, so sánh với công suất hấp thụ hai vùng bước sóng hai chất diệp lục chlorophyll a chlorophyll b Các kết chi tiết so sánh tỷ lệ công suất xạ ánh sáng xanh (B), đỏ (R) công suất hấp thụ chlorophyll a, b trình bày bảng 5.1 Có thể thấy tỷ lệ công suất phát xạ vùng xanh lam (B) đỏ (R) đèn thử nghiệm đèn thương mại Osram tương đương nhau, đèn thử nghiệm chế tạo đáp ứng yêu cầu ứng dụng làm nguồn sáng nhân tạo cho xanh 5.5 Kết luận chương Chúng nghiên cứu tổng hợp thành công bột huỳnh quang Y2O3 pha tạp Eu3+ phát xạ ánh sáng đỏ phương pháp đồng kết tủa  Bột huỳnh quang tổng hợp vật liệu đơn pha tinh thể Bột có cấu trúc tinh thể tốt nhiệt độ nung thiêu kết 1000 oC  Vật liệu phát xạ dạng phổ vạch có cường độ mạnh vùng ánh sáng đỏ với bước sóng nằm vùng từ 570 nm đến 725 nm Các đỉnh phát xạ trình dịch chuyển mức lượng ion Eu3+ từ trạng thái kích thích 5D0 trạng thái có mức lượng thấp 7Fj (j = 1, 2…6) đỉnh phát xạ 612 nm có cường độ phát xạ lớn Ở nhiệt độ nung thiêu kết 1000 oC, với nồng độ pha tạp ion Eu3+ 8%, bột huỳnh quang nhận cho cường độ phát xạ mạnh  Bột huỳnh quang Y2O3 pha tạp ion Eu3+ hấp thụ mạnh kích thích vùng tử ngoại xanh lam Với khả hấp thụ mạnh vùng tử ngoại bột huỳnh quang phù hợp cho thiết bị chiếu sáng có nguồn kích thích phát xạ dùng thủy ngân điốt tử ngoại (ví dụ: điốt tử ngoại dùng chip InGaN có bước sóng phát xạ 395 nm)  Bột Y2O3 pha tạp ion 8% Eu3+ thử nghiệm chế tạo quy mô lớn bột nhận được thử nghiệm sử dụng để chế tạo đèn huỳnh quang compact loại phát xạ đơn sắc (đỏ) hồng (đỏ + xanh lam) Các đèn chế tạo có hiệu suất phát xạ cao tương tương với bột huỳnh quang thương mại 101 KẾT LUẬN Bằng phương pháp đồng kết tủa nghiên cứu tổng hợp thành công hệ bột huỳnh quang: SrPB va SrPCl pha tạp Eu3+ Eu2+, Y2O3 pha tạp Eu3+ phát ánh sáng đỏ, xanh lam đa màu Các kết nghiên cứu cho thấy hình thái bề mặt, kích thước hạt, cấu trúc tinh thể đặc trưng huỳnh quang vật liệu phụ thuộc nhiều vào thông số chế tạo Chúng tìm điều kiện nhiệt độ nung thiêu kết, nung khử tỷ lệ pha tạp ion Eu phù hợp cho loại để tạo vật liệu có chất lượng tinh thể cường độ phát quang tốt Cụ thể: a Với hệ bột SrPB : Bột huỳnh quang SrPB tổng hợp vật liệu đa pha tinh thể với pha cấu trúc Sr6P5BO20 pha bậc hai: Sr3(PO4)2; Sr2P2O7 SrBPO5 Ở nhiệt độ nung thiêu kết 1100 o C, vật liệu cho kết tinh tốt nhất, có kích thước hạt đồng từ 1,0 ÷ 1,5 μm có biên hạt trơn mịn, thành phần pha cấu trúc Sr6P5BO20 chiếm tỷ lệ lớn  Khi thiêu kết nhiệt độ 1100 oC bột huỳnh quang SrPB pha tạp Eu3+ phát xạ ánh sáng đỏ (với đỉnh phát xạ 605 nm) có cường độ mạnh tỷ lệ pha tạp ion Eu3+ 5% Quá tỷ lệ này, xuất hiện tượng dập tắt huỳnh quang nồng độ  Đối với bột huỳnh quang SrPB pha tạp Eu2+, phát xạ ion Eu2+ bị ảnh hưởng lớn trường tinh thể, để có bột huỳnh quang SrPB pha tạp Eu2+ cho phát xạ xanh lam (ở 475 nm) với cường độ mạnh, bột cần thiêu kết nung khử nhiệt độ 1100 0C, với nồng độ pha tạp Eu2+ 1%  Có thể tạo vật liệu phát xạ đa màu (xanh lam đỏ) SrPB pha tạp Eu2+, việc thiêu kết nung khử vật liệu nhiệt độ 1100 oC, với nồng độ pha tạp cao 15% Eu2+ b Với hệ bột SrPCl :  Bột huỳnh quang SrPCl tổng hợp vật liệu hai pha tinh thể: pha Sr5Cl(PO4)3 pha thứ cấp Sr3(PO4)2 Bột có cấu trúc tinh thể tốt nhiệt độ nung thiêu kết 1000 oC Với nồng độ pha tạp 5,5% Eu thành phần pha cấu trúc Sr5Cl(PO4)3 chiếm tỷ lệ lớn  Bột huỳnh quang SrPCl pha tạp ion Eu3+ có phát xạ đỏ với đỉnh phát xạ 612 nm Khi nung thiêu kết 1000 oC nồng độ pha tạp Eu3+ 5,5% cường độ phát quang mẫu mạnh Quá tỷ lệ này, xuất hiện tượng dập tắt huỳnh quang nồng độ  Bột huỳnh quang SrPCl pha tạp Eu2+, vật liệu phát xạ mạnh vùng tím xanh lam với hai cực đại 405 nm 446 nm Dải phát xạ màu lam (cực đại 446 nm), phát xạ mong muốn nhận từ mẫu chế tạo, có cường độ lớn mẫu nung khử 1000 oC nồng độ pha tạp Eu 5,5% c Với hệ bột Y2O3 : 102  Bột tổng hợp vật liệu đơn pha tinh thể Bột có cấu trúc tinh thể tốt nhiệt độ nung thiêu kết 1000 oC Vật liệu phát xạ mạnh vùng ánh sáng đỏ với bước sóng nằm vùng 570 nm đến 725 nm Nhiệt độ nung thiêu kết để có chất lượng tinh thể phát quang tốt 1000 oC Ở nhiệt độ nung thiêu kết này, với nồng độ pha tạp ion Eu3+ 8% vật liệu cho phát xạ mạnh Trên tỷ lệ này, có tượng dập tắt huỳnh quang nồng độ  Bột Y2O3 pha tạp ion 8% Eu3+ thử nghiệm tráng phủ chế tạo đèn huỳnh quang compact phát ánh sáng đỏ Bóng đèn phát xạ tốt vùng ánh sáng đỏ với nhiệt độ màu 1200 K toạ độ màu nằm vùng ánh sáng đỏ  Bột Y2O3 pha tạp ion 8% Eu3+ thử nghiệm kết hợp với bột phát xạ màu lam chế tạo đèn compact phát xạ ánh sáng xanh lam đỏ dùng nông nghiệp Đèn thử nghiệm có phổ phát xạ công suất phát xạ vùng xanh lam đỏ tương đương với đèn thương mại Osram ngoại nhập Như vậy, ba hệ bột huỳnh quang SrPB, SrPCl Y2O3 pha tạp ion Eu3+ Eu2+ chế tạo hấp thụ mạnh vùng tử ngoại, phù hợp cho thiết bị chiếu sáng có nguồn kích thích phát xạ dùng thủy ngân Ngoài ba hệ bột pha tạp Eu3+ có khả hấp thụ mạnh xạ 393 nm, giúp chúng có khả ứng dụng cho điốt phát xạ ánh sáng đỏ dùng nguồn kích thích chíp InGaN có bước sóng phát xạ 395 nm Với hệ bột SrPB, tạo bột huỳnh quang phát xạ ánh sáng trắng mạng chủ cho ứng dụng thiết bị chiếu sáng, thiết bị hiển thị màu đặc biệt điốt phát ánh sáng trắng thuộc loại UVblue LED, WLED… Các vật liệu chế tạo đáp ứng tốt việc cải thiện tính chất quang thiết bị huỳnh quang ba phổ việc bổ sung dải phát xạ đỏ xanh dương Đồng thời, dải phát xạ ion Eu3+ Eu2+ nằm vùng hấp thụ mạnh tế bào diệp lục, vật liệu có khả ứng dụng thiết bị chiếu sáng nông nghiệp 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Đinh Xuân Lộc (2013), Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano YVO4:Eu3+ CePO4:Tb3+ tính chất quang chúng, Luận án tiến sỹ khoa học Vật liệu, Viện khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Lâm Thị Kiều Giang (2011), Vật liệu nano thấp chiều ytri, ziriconi ytry, Luận án tiến sỹ khoa học Vật liệu, Viện khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Lê Quốc Minh, Lê Thị Kiều Giang, Trần Kim Anh (2007), Chế tạo and nghiên cứu tính chất quang vật liệu ống nano Y(OH)3, Y2O3 pha tạp Eu3+ Tb3+, Tuyển tập báo cáo Hội nghị Vật lý Chất rắn lần thứ 5, 858–861 Ngô Thị Thanh Tâm, Phan Lê Phương Hoa (2001) Nghiên cứu cấu trúc sợi gốc Silic màu andng phát huỳnh quang phương pháp phân tích nhiệt vi trọng and tán xạ raman, Tuyển tập báo cáo Hội nghị Vật lý Chất rắn lần thứ 2, Tập 1, 95–100 Nguyễn Mạnh Sơn (1996), Vai trò tâm khuyết tật trình nhiệt and quang phát quang số vật liệu phát quang chứa đất hiếm, Luận án tiến sỹ khoa học Vật liệu, Viện khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Nguyễn Tri Tuấn (2012), Nghiên cứu tổng hợp khảo sát tính chất quang nano tinh thể bán dẫn ZnS pha tạp Cu Mn, Luận án tiến sỹ khoa học vật liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Nguyễn Vũ (2006), Chế tạo and nghiên cứu tính chất quang vật liệu nano Y2O3:Eu, Tb, Er, Yb, Luận án tiến sỹ khoa học Vật liệu, Viện khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Phùng Hồ, Phan Quốc Phô (2008) Giáo trình Vật liệu bán dẫn NXB Khoa học Kỹ thuật Vũ Thị Ngọc Bích, Lê Thị Thanh Bình, Lê Hồng Hà (2001), Biexciton đơn tinh thể CdS, Tuyển tập báo cáo Hội nghị Vật lý Chất rắn lần thứ 2, 58–63 Tiếng Anh 10 Amezawa K, Tomii Y, Yamamoto N (2005), High temperature protonic conduction in SrPO_LaPO system, Solid State Ionics 176, pp 143–148 11 Andrić Ž, Dramićanin M,D, Mitrić M, Jokanović V, Bessière A, Viana B (2008), Polymer complex solution synthesis of (YxGd1-x)2O3:Eu3+ nanopowders, Optical Materials 30, pp 1023–1027 12 Hao Van Bui, Tu Nguyen, Manh Cuong Nguyen, Trong An Tran, Ha Le Tien, Hao Tam Tong, Thi Kim Lien Nguyen and Thanh Huy Pham (2015), Structural and photoluminescent properties of nanosized BaMgAl10O17:Eu2+ blue emitting phosphors prepared by sol-gel method, Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology 6, pp.1-6 104 13 Chen D, Wang Y, Hong M (2012), Lanthanide nanomaterials with photon management characteristics for photovoltaic application, Nano Energy 1, pp 73–90 14 Chen F, Yuan X, Zhang F, Wang S (2014), Photoluminescence properties of Sr3(PO4)2:Eu2+, Dy3+ double-emitting blue phosphor for white LEDs, Optical Materials 37, pp 65 – 69 15 Chen X, Dai P, Zhang X, Li C, Lu S, Wang X, Jia Y, and Liu Y, (2014), A Highly Efficient 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 White Light (Sr3,Ca,Ba)(PO4)3Cl: Eu2+, Tb3+, Mn2+ Phosphor via dual energy transfert for white light – emitting diode, Inorganic Chemistry 53, pp 3443 - 3448 Dai S.H, Liu Y.F, Lu Y.N (2010), Preparation of Eu3+ doped (Y,Gd)2O3 flowers from (Y,Gd)2(CO3)3nH2O flowerlike precursors: Microwave hydrothermal synthesis, growth mechanism and luminescence property, Journal of Colloid and Interface Science 349, pp 34–40 Dhoble S.J, Moharil S.V, Gundu Rao T.K (2007), Correlated ESR, PL and TL studies on Sr5(PO4)3Cl:Eu thermoluminescence dosimetry phosphor, Journal of Luminescence 126, pp 383–386 Dhoble S.J, Nagpure I.M, Mahakhode J.G, Godbole S.V, Bhide M.K, Moharil S.V (2008), Photoluminescence and XEL in Y2O3:Eu3+ phosphor, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 15, pp 3437–3442 Dieke G.H, Crosswhite H.M (1963), The Spectra of the Doubly and Triply Ionized Rare Earths, Applied Optics 2, pp 675–686 Dillip G.R, Deva Prasad Raju B (2012), A study of the luminescence in near UV-pumped red-emitting novel Eu3+-doped Ba3Ca3(PO4)4 phosphors for white light emitting diode, Journal of Alloys and Compounds 540, pp 67–74 Ehrenberg H, Laubach S, Schmidt P.C, Mcsweeney R, Knapp M, Mishra K.C , Crystal structure and anisotropic thermal expansion of Sr6B(PO4)5, Journal of Solid State Chemistry 7541, pp 293–294 Ehrenberg H, Laubach S, Schmidt P C, McSweeney R, Knapp M, Mishra K.C (2006), Investigation of crystal structure and associated electronic structure of Sr6B(PO4)5, Journal of Solid State Chemistry 179, pp 968–973 Feldmann C, Jüstel T, Ronda CR, Schmidt P.J (2003), Inorganic Luminescent Materials: 100 Years of Research and Application, Adevanced Functional Materials 13, pp 511 – 516 Fleet M.E, Liu X, Pan Y (2000), Rare-earth elements in chlorapatite Ca10(PO4)6Cl2: Uptake , site preference, and degradation of monoclinic structure, American Mineralogist 85, pp 1437–1446 Fond B, Abram C, Beyrau F, (2014)Characterisation of BAM:Eu2+ Tracer Particles for Thermographic Particle Image Velocimetry, Applied Physics B, 121, pp 495 – 509 Fu Y.P, Wen S.B, and Hsu C.S (2008), Preparation and characterization of Y3Al5O12:Ce and Y2O3:Eu phosphors powders by combustion process, Journal of Alloys and Compounds 458, pp 318–322 Goldner P, Bagneux L.D, Ofelt G.S, Ofelt G.S, Hubert S, Delamoye P, Kornienko A.A, 105 28 29 30 31 32 and Dunina E.B (1996), Comparision between standard and madified judd ofelt theories in A Pr3 + doped fluoride glass, Acta Physica Polonica Α, 90, pp 191–196 Guo C, Luan L, Ding X, Zhang F, Shi F.G, Gao F and Liang (2009), Luminescent properties of Sr5(PO4)3Cl:Eu2+,Mn2+ as a potential phosphor for UV-LED-based white LEDs, Applied Physics B, 95, pp 779–785 Hoekstra A.H (1967), The chemistry and luminescence of antimony-containing calcium chlorapatite TU/E, pp.1-82 Hoffman M, (1960), Patteern of Structure Sr2P2O7, Journal of Electronchem, 107, pp 854 Hou D, Ma C.G, Liang H, and Brik M.G (2014), Electron-Vibrational Interaction in the 5d States of Eu2+ Ions in Sr6B(PO4)5), ECS Journal of Solid State Science and Technology 3, pp.39-42 Hou D, Xu X, Xie M, and Liang H (2014), Cyan emission of phosphor Sr6BP5O20:Eu2+ under low-voltage cathode ray excitation, Journal of Luminescence 146, pp.18–21 33 Houa X, Zhoua S, Lia Y, Lia W (2010), Luminescent properties of nano-sized Y2O3:Eu fabricated by co-precipitation method, Journal of Alloys and Compounds 494, pp 382–385 34 Hwang K.S, Hwangbo S and Kim J.T, (2010), Blue phosphor for ultraviolet emitting diode, Optica Applicata 4, pp 2–7 35 Jablonski (1933), Efficiency of anti-Stokes fluorescence in dyes, Nature 131, pp 839-840 36 Jenking H.G, Mckeag A.H and Ranby P.W (1949), Alkaline earrth halophosphates and relate photphors US Patent 2, pp 1-12 37 Ji H, Huang Z, Xia Z, Molokeev M.S, Jiang X, Lin Z, and Atuchin V.V (2015), Comparative investigations of the crystal structure and photoluminescence property of eulytite-type Ba3Eu(PO4)3 and Sr3Eu(PO4)3, Dalton Trans 44, pp 7679–7686 38 Jianghui Z, Qijin C, Shunqing W, Ziquan G, Yixi Z, Yijun L, Ye L and Chao (2015), An efficient blue-emitting Sr5(PO4)3Cl:Eu2+ phosphor for application in near-UV white light-emitting diode, Journal of Materials Chemistry C 3, pp.11219-11227 39 Karthikeyani A and Jagannathan R (2000), Eu2+ luminescence in stillwellite-type SrBPO5 - a new potential X-ray storage phosphor, Journal of Luminescence 86, pp 79–85 40 Kharabe V.R, Dhoble S.J and Moharil S.V (2008), Synthesis of Dy3+ and Ce3+ activated Sr6BP5O20 and Ca6BP5O20 borophosphate phosphors, Journal of Physics D 41, pp 205413 41 Kniep R, Goezel G, Eisenmann B, Roehr C, Asbrand M, Kizilyalli M (1994), Borophosphate - eine vernachlaessigte Verbindungsklasse: Die Kristallstrukturen von M2BPO5 and Ba3B(PO4)3, Angewandte Chemie 106, pp 791-793 42 Komatsu Y, Komeno A, Toda K, Uematsu K, and Sato M (2006), VUV phosphors in the SrO–B2O3–P2O5 ternary system, Journal of Alloys and Compounds, 408, pp 903–906 43 Kroon R E (2012), Luminescence from lanthanide ions and the effect of co-doping in silica and other hosts Philosophiae Doctor, Universty of the free state, pp.I1-I8 106 44 Kumar M, Seshagiri T.K, and Godbole S.V (2013), Fluorescence lifetime and Judd-Ofelt parameters of Eu3+ doped SrBPO5, Physica B 410, pp 141–146 45 Kumar M, Seshagiri T.K, Kadam R.M, and Godbole S.V (2011), Photoluminescence, thermally stimulated luminescence and electron paramagnetic resonance investigations of Tb3+ doped SrBPO5, Materials Research Bulletin 46, pp 1359–1365 46 Kwak M.G, Park J.H, and Shon S (2004), Synthesis and properties of luminescent Y2O3:Eu (15–25wt%) nanocrystals, Solid State Communications, 130, pp 199–201 47 Lan Y, Yi L, Zhou L, Gong F, and Wang R (2010), Synthesis and luminescence properties of SrBPO5:Eu2+, Mn2+ phosphor for light-emitting diode, Physica B 405, pp 3489–3491 48 Laubach S, Mishra K.C, Hofmann K, Albert B, Larsen P, Wickleder C, McSweeney R, and Schmidt P.C (2008), Dependence of Phase Composition and Luminescence of Sr6BP5O20 on Eu Concentration, Journal of The Electrochemical Society 155, pp J205-J211 49 Le F, Wang L, Jia W, Jia D, and Bao S (2012), Synthesis and photoluminescence of Eu2+ by co-doping Eu3+ and Cl- in Sr2P2O7 under air atmosphere, Journal of Alloys and 50 51 52 53 54 55 56 57 58 Compounds 512, pp 323 – 327 Lee S.M, and Choi K.C ( 2010), Enhanced emission from BaMgAl10O17:Eu2+ by localized surface plasmon resonance of silver particles, Optics Express 18, pp 12144-12152 Li L, Yang R, Du Z, Zou K, and Zhang X (2003), Luminescent research of Sr5(PO4)3Cl:Eu2+ blue phosphor used for electron beam excitation, Chinese Science Bulletin 48, pp 1558–1560 Liu B, Wang Y, Zhou J, Zhang F, and Wang Z (2009), The reduction of Eu3+ to Eu2+ in BaMgAl10O17:Eu and the photoluminescence properties of BaMgAl10O17:Eu2+ phosphor, Journal of Applied Physics 106, pp.1-5 Mishra K.C, Raukas M, Marking G, Chen P, and Boolchand (2005), Investigation of Fluorescence Degradation Mechanism of Hydrated BaMgAl10O17:Eu2+ Phosphor, Journal of The Electrochemical Society 152, pp.183 – 190 Murakami, Narita K, Anzai J Y (1979), A new deluxe fluorescent lamp with a color rendering index of 99, Journal of Light and Visual Environment, 3, pp 6–11 Muresan L, Popovici E.J, Lucaci I.F, Grecu R, and Indrea E (2009), Studies on Y2O3:Eu phosphor with different particle size prepared by wet chemical method, Journal of Alloys and Compounds 483, pp 346–349 Nakamura T, Takeyama T, Takahashi N, Jagannathan R, Karthikeyani A, Smith G.M, and Riedi P.C (2003), High-frequency EPR investigation of X-ray storage SrBPO5:Eu phosphor, Journal of Luminescence 102, pp 369–372 Natarajan V, Bhide M.K, Dhobale A.R, Godbole S.V, Seshagiri T.K, Page A.G and Lu C.H (2004), Photoluminescence, thermally stimulated luminescence and electron paramagnetic resonance of europium-ion doped strontium pyrophosphate, Materials Research Bulletin 39, pp 2056-2075 Nayak A, Goswami K, Ghosh A and Debnath R (2009), Luminescence efficiency of Eu3+ 107 in Y2O3 : The effect of reduction of particle size and incorporation of trace hetero-cations 59 60 61 62 63 in the Y2O3 lattice, Indian Journal of Pure & Applied Physics 47, pp.775–781 Necmeddin Y.A, Seyyidoğlu S, Toktamiş H, and Yilmaz A (2010), Thermoluminescent properties of Sr2P2O7 doped with cop.er and some rare earth elements, Journal of Luminescence 130, pp.1744–1749 Nguyen Manh Son, Nguyen Quang Liem, Ho Van Tuyen (2006), Oxidation of Europiumion in the BaMgAl10O17: Eu2+ Phosphor During the Annealing, International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT) 3, pp.2805–2808 Noetzold D, Wulff H (1994), Differenz thermoanalyse der bulldung des phentastrongtium chlorit phosphates und reontrographische ungtersuchung seiner struktur, Journal of Alloys and Compounds 215, pp 281 Pang R, Li C, Shi L and Su Q (2009), A novel blue-emitting long-lasting proyphosphate phosphor Sr2P2O7:Eu2+,Y3+, Journal of Physics and Chemistry of Solids 70, pp 303-306 Pankratov V, Popov A I, Kotlov A, and Feldmann C (2011), Luminescence of nano- and macrosized LaPO4 :Ce ,Tb excited by synchrotron radiation, Optical Materials 33, pp 1102–1105 64 Peijzel P.S, Meijerink A, Wegh R.T, Reid M.F, and Burdick G.W, (2005), A complete 4fn energy level diagram for all trivalent lanthanide ions, Journal of Solid State Chemistry 178, pp 448–453 65 Pires A.M, Antonio O, Heer S, and Güdel H.U (2000), Low-temperature upconversion spectroscopy of nanosized Y2O3 :Er,Yb phosphor, Materials Chemistry and Physics 66, pp 16466 67 68 69 171 Qin C, Huang Y, Zhao W, Shi L, and Seo H.J (2010), Luminescence spectroscopy and crystallographic sites of Sm2+ doped in Sr6BP5O20, Materials Chemistry and Physics 121, pp 286–290 Rong J.X, Li Y.Q, Naoto H and Hajime Y (2011), Nitride Phosphor and Solid State Lighting CRC Press, pp 1-2 Sastri D.V.S, Bünzli D.J.C, Rao D.V.R, Rayudu D.G.V.S and Perumareddi D.J.R (2003), Modern Aspects of Rare Earths and Their Complexes Elsevier 6, pp 481–567 Shin J, Kim, Ahn D and Sohn K.S (2005), A new strontium borophosphate, Sr6BP5O20, from synchrotron powder data, Acta Crystallogr 61, pp 54–56 70 Shinde K.N, Dhoble S.J, Swart H.C and Park K, (2012), Phosphate Phosphors for SolidState Lighting, Springer Series in Materials Science174, pp 10-26 71 Shinde K.N, Dhoble S.J, Brahme N and Kumar A (2011), Combustion synthesis of Sr6AlP5O20:Dy3+ submicron phosphor for high dose TL dosimetry, Radiation Measurements (Elsivier), 46, pp 1886–1889 72 Shuanglong Y, Xianlin C, Chaofeng Z, Yunxia Y and Guorong C (2007), Eu2+, Mn2+ Codoped (Sr,Ba)6BP5O20 – A novel phosphor for white-LED, Optical Materials 30, pp 192–194 108 73 Smets B.M.J (1987), Phosphors based on rare-earths, a new era in fluorescent lighting, Materials Chemistry and Physics 16, pp 283–299 74 Sohn K S, Cho S H, Park S S, and Shin N (2006), Luminescence from two different crystallographic sites in Sr6BP5O20:Eu2+, Applied Physics Letters 89, pp 1-3 75 Son Nguyen Manh, Trang Pham Nguyen Thuy (2013) Effects of Annealing on the Luminescence Properties of BaMgAl10O17:Eu2+ Blue Emitting Phosphor, IJEIT 3, pp 67–70 76 Song Y, You H, Yang M, Zheng Y, Liu K, Jia G, Huang Y, Zhang L and Zhang H (2010), Facile synthesis and luminescence of Sr5(PO4)3Cl:Eu2+ nanorod bundles via a hydrothermal route, Inorganic Chemistry 49, pp 1674–1678 77 Sun L, Qian C, Liao C, Wang X, and Yan C (2001), Luminescent properties of Li doped nanosized Y2O3:Eu3+, Solid state communications 119, pp 393–396 78 Venkata K.R, Jena H, Govindan K.V and Nagarajan K (2008), Heat capacity of Sr10(PO4)6Cl2 and Ca10(PO4)6Cl2 by DSC, Thermochimica Acta 478, pp 13–16 79 Waite C, Mann R and Diaz A.L (2013), Measurement of host-to-activator transfer 80 81 82 83 84 85 86 87 efficiency in nano-crystalline Y2O3:Eu3+ under VUV excitation, Journal of Solid State Chemistry 198, pp.357–363 Wang C.H, Gui D.Y, Qin R, Yang F.L, Jing X.P, Tian G.S and Zhu W (2013), Site and local structure of activator Eu2+ in phosphor Ca10(PO4)6Cl2:Eu2+, Journal of Solid State Chemistry 206, pp 69-74 Wang Q, Guo J, Jia W, Liu B and Zhang J (2012), Phase transformation, morphology evolution and luminescence property variation in Y2O3:Eu hollow microspheres, Journal of Alloys and Compounds 542, pp 1–10 Wei-Wei Z, Min Y, Xing-Dao H, and Yi-Qing G (2011), Size dependent luminescence of nanocrystalline Y2O3:Eu3+ and connection to temperature stimulus, Journal of Alloys and Compounds 509, pp 3613–3616 William M.Y, Shigeo S, Hajime Y (2007), Practical Applications of Phosphors CRC Press, pp 105-106 Williams J.C, and Allen T (2007), Handbook of powder technology, Elsevier 12, pp 626 – 685 Williams M.Y, Marvin J.W (2004), Inorganic phosphors Physics and Chemistry of Photochromic Glasses Wu X, Li J, Ping D, Li J, Zhu Q, Li X, Sun X and Sakka Y (2013), Structure characterization and photoluminescence properties of (Y, Gd)2O3 red phosphors converted from layered rare-earth hydroxide ( LRH ) nanoflake precursors, Journal of Alloys and Compounds 559, pp 188–195 Yang E, Li G, Fu C, Zheng J, Huang X and Xu W (2015), Eu3+ doped Y2O3 hexagonal prisms : Shape-controlled synthesis and tailored luminescence properties, Journal of Alloys and Compounds 647, pp 648–659 88 Ye S, Liu Z.S, Wang J.G, and Jing X.P (2008), Luminescent properties of Sr2P2O7:Eu,Mn phosphor under near UV excitation, Materials Research Bulletin 43, pp 1057 – 1065 109 89 Yin S, Shinozaki M, and Sato T (2007), Synthesis and characterization of wire-like and near-spherical Eu2O3 doped Y2O3 phosphors by solvothermal reaction, Journal of Luminescence 126, pp 427–433 90 Young H, Rae D, Ho S, Min S, Chan Y and Lee J (2010), Fine size (Y,Gd)BO3:Eu phosphor powders prepared from precursor powders with hollow shape and large size, Journal of Alloys and Compounds 503, pp.260-265 91 Yu J, Guo C, Ren Z and Bai J (2011), Photoluminescence of double-color-emitting phosphor Ca5(PO4)3Cl:Eu2+, Mn2+ for near-UV LED, Optics & Laser Technology 43, pp 762–766 92 Zeng Q, Liang H, Zhang G and Birowosuto M.D (2006), Luminescence of Ce3+ activated fluoro-apatites M5(PO4)3F(M = Ca , Sr , Ba ) under VUV–UV and x-ray excitation, Journal of Physics: Condensed Matter 18, pp 9549-9560 93 Zhai S, Liu A, Xue W and Song Y (2011), High-pressure Raman spectroscopic studies on orthophosphates Ba3(PO4)2 and Sr3(PO4)2, Solid State Communications 151, pp 276–279 94 Zhai S, Xue W, Yamazaki D, Shan S, Ito E, Tomioka N, Shimojuku A and Funakoshi K.I (2011), Compressibility of strontium orthophosphate Sr3(PO4)2 at high pressure, Physic and Chemistry of Minerals 38, pp.357–361 95 Zhang M, Wang J, Ding W, Zhang Q and Su Q (2006), A novel white light-emitting diode (w-LED) fabricated with Sr6BP5O20:Eu2+ phosphor, Applied PhysicsB 86, pp 647–651 96 Zhang X, Zhang J, Huang J, Tang X and Gong M (2010), Synthesis and luminescence of Eu2+ doped alkaline-earth apatites for application in white LED, Journal of Luminescence 130, pp.554–559 110 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Le Tien Ha, Nguyen Duc Trung Kien, Pham Huy Hoang, Duong Thanh Tung and Pham Thanh Huy (2016), Synthesis and optical properties of Eu2+ and Eu3+ doped SrBP phosphors used for white light-emitting devices prepared via co-precipitation method, Journal of Electronic Materials, Volume 45, Issue 7, pp 3356–3360 Lê Tiến Hà, Chu Đức Anh, Trịnh Xuân Anh, Đỗ Quang Trung, Nguyễn Đức Trung Kiên, Phạm Thành Huy (2015), Nghiên cứu chế tạo tính chất quang bột huỳnh quang Y2O3:Eu phát xạ đỏ, Tạp chí Khoa học Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học Công Nghệ Việt Nam, số 52 (3B) 197-202, ISSN 0866-708X Lê Tiến Hà , Nguyễn Tư, Trịnh Xuân Anh, Nguyễn Đức Trung Kiên, Nguyễn Thị Kim Liên Phạm Thành Huy (2015), Ảnh hưởng nhiệt độ tỷ lệ pha tạp Eu lên cấu trúc tính chất bột huỳnh quang Sr5Cl(PO4)3/Sr3(PO4)2 tổng hợp phương pháp đồng kết tủa, Tạp chí hóa học, T.52 (5A), , 291-295, ISSN 0866-7144 Le Tien Ha, Nguyen Van Du, Pham Van Thang, Nguyen Duc Trung Kien, and Pham Thanh Huy (2011), Synthesis and optical properties of Sr6P5BO20:Eu2+phosphor powders prepared by co-precipitation method, Proceedings of the sixth Vietnam – Korea International Joint Symposium on Advanced Materials and Their Processing, ISBN 978064-911-113-6, pp 145-147 Danh mục đăng ký sáng chế: Phương pháp chế tạo bột huỳnh quang phát xạ đỏ xanh lam sử dụng chế tạo đèn chiếu sáng chuyên dụng cho thực vật (Đã chấp nhận đơn ngày 25/07/2016) Phương pháp chế tạo bột huỳnh quang phát xạ cam, đỏ, đỏ xa xanh lam ứng dụng chế tạo đèn chiếu sáng cho trồng (Đã chấp nhận đơn ngày 25/07/2016) [...]... bột huỳnh quang chính của luận án: SrPB, SrPCl và Y2O3 pha tạp Eu  Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về: cơ chế phát xạ của bột huỳnh quang trong đèn huỳnh quang; cấu trúc điện tử của các ion Eu2 + và Eu3 + trong nền tinh thể  Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ chế tạo bột huỳnh quang SrPB, SrPCl pha tạp ion Eu3 +, Eu2 + và Y2O3 pha tạp Eu3 + bằng phương pháp đồng kết tủa  Khảo sát cấu trúc tinh thể và. .. chất quang của các bột huỳnh quang chế tạo được nhằm tìm ra điều kiện chế tạo và nồng độ pha tạp pha tạp tối ưu cho từng loại bột huỳnh quang  Thử nghiệm ứng dụng bột huỳnh quang thu được để chế tạo đèn compact và đánh giá khả năng ứng dụng trong chiếu sáng nông nghiệp 5 4 Những đóng góp mới của luận án  Chế tạo thành công các bột huỳnh quang trên cơ sở các mạng nền SrPB, SrPCl và Y2O3 pha tạp Eu. .. nm Do đó việc chế tạo được bột huỳnh quang phát xạ đồng thời ánh sáng đỏ và xanh lam trên cùng một nền, sẽ mở ra một cơ hội mới cho ứng dụng trong chế tạo các loại đèn chiếu sáng chuyên dụng cho nông nghiệp Với những lý do trên, chúng tôi lựa chọn đề tài Nghiên cứu chế tạo bột huỳnh SrPB, SrPCl và Y2O3 pha tạp Eu ứng dụng trong đèn huỳnh quang" 2 Mục tiêu nghiên cứu của luận án  Nghiên cứu xây dựng... huỳnh quang SrPB, SrPCl và Y2O3 chế tạo được và đánh giá khả năng ứng dụng của chúng trong chế tạo đèn huỳnh quang phát xạ ánh sáng trắng và đèn huỳnh quang chuyên dụng cho chiếu sáng nông nghiệp 3 Nội dung nghiên cứu của luận án Để đạt được các mục tiêu đặt ra, các nội dung nghiên cứu chính của luận án được xác định như sau:  Tổng quan tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước về ba đối tượng bột. .. quang SrPB pha tạp ion Eu3 + và ion Eu2 + và các đặc trưng phát xạ của vật liệu Chương 4: Trình bày các kết quả nghiên cứu về bột huỳnh quang SrPCl pha tạp ion Eu3 + và ion Eu2 + và các đặc trưng phát xạ của vật liệu Chương 5: Trình bày các kết quả nghiên cứu về bột huỳnh quang Y2O3 pha tạp Eu3 + phát xạ ánh sáng đỏ, các đặc trưng phát xạ của vật liệu và kết quả ứng dụng của bột chế tạo cho đèn huỳnh quang compact... compact 1U 20W phát xạ đỏ chế tạo sử dụng bột Y2O3: Eu3 + với tỷ lệ Eu pha tạp 8% 97 Hình 5.15 Phổ phát xạ của đèn huỳnh quang compact chế tạo sử dụng bột đỏ Y2O3: 8 %Eu3 + và các thông số điện và quang học của đèn 98 Hình 5.16 Ảnh chụp đèn huỳnh quang compact phát xạ màu xanh lam – đỏ (đèn B/R) chế tạo bằng cách sử dụng hỗn hợp bột Y2O3: Eu3 + chế tạo được và bột xanh lam thương mại (BAM)... SrPB :Eu2 +, SrPB :Eu3 + SrPCl: Eu2 +, SrPCl: Eu3 +, Y2O3: Eu3 +  Đã nghiên cứu một cách hệ thống sự phụ thuộc của phổ phát xạ (quang huỳnh quang) của ba loại bột huỳnh quang SrPB, SrPCl và Y2O3 pha tạp Eu vào các điều kiện công nghệ chế tạo như nhiệt độ thiêu kết, nhiệt độ khử, nồng độ Eu pha tạp, bước sóng kích thích qua đó xác định được các điều kiện chế tạo tối ưu cho mỗi loại, để nhận được bột huỳnh quang. .. bị khử về Eu2 +, trên cơ sở đó đưa ra hai phương án chế tạo bột lai màu sử dụng một bột nền duy nhất SrPB bằng cách khử không hoàn toàn bột SrPB :Eu3 + hoặc pha tạp Eu với nồng độ cao (> 5%)  Đã thử nghiệm ứng dụng bột huỳnh quang thu được (Y2O3: Eu3 +) để chế tạo đèn compact phát xạ đỏ và xanh lam – đỏ dùng trong chiếu sáng nông nghiệp 5 Bố cục của luận án Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận án được chia... phát xạ ánh sáng được gọi là lân quang 1.1.2 Cơ chế phát quang của bột huỳnh quang Vật liệu huỳnh quang được nghiên cứu chế tạo trong đề tài luận án là vật liệu dạng bột, khi bị kích thích có khả năng phát ánh sáng trong vùng quang phổ mà mắt người cảm nhận được Các bột huỳnh quang bao gồm một chất nền và các tâm phát quang, thông thường là các ion đất hiếm Cơ chế phát quang của vật liệu phụ thuộc vào... quang pha tạp đất hiếm Từ cuối những năm 1980 và đầu những năm 1990, trước yêu cầu ngày càng cao về chất lượng của các nguồn sáng, các nhà nghiên cứu và các hãng sản xuất trên thế giới đã tập trung nghiên cứu chế tạo và thử nghiệm các loại bột huỳnh quang mới - bột huỳnh quang pha tạp đất hiếm Khác với bột halophosphate, bột huỳnh quang pha tạp đất hiếm được chế tạo nhằm khai thác tính chất phát quang