luận án tiến sĩ chế tạo và nghiên cứu đặc trưng quang phổ của vật liệu phát quang trên nền silicate alumino kiềm thổ pha tạp

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC ĐỖ THANH TIẾN CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG QUANG PHỔ CỦA VẬT LIỆU PHÁT QUANG TRÊN NỀN SILICATE ALUMINO KIỀM THỔ PHA TẠP LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ HUẾ - NĂM 2020 ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC ĐỖ THANH TIẾN CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG QUANG PHỔ CỦA VẬT LIỆU PHÁT QUANG TRÊN NỀN SILICATE ALUMINO KIỀM THỔ PHA TẠP Ngành: Quang học Mã số: 9440110 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Người hướng dẫn khoa học PGS TS NGUYỄN MẠNH SƠN PGS TS LÊ VĂN TUẤT HUẾ - NĂM 2020 LỜI CẢM ƠN Lời tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS TS Nguyễn Mạnh Sơn thầy giáo PGS TS Lê Văn Tuất nhiệt tình hướng dẫn, định hướng khoa học, truyền đạt kinh nghiệm quý báu tạo điều kiện thuận lợi giúp tơi hồn thành luận án Tơi xin cảm ơn Trường Đại học Khoa học, Phòng Sau Đại học quan tâm đến tiến độ công việc tạo điều kiện thuận lợi cho học tập, nghiên cứu Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám hiệu, thầy cô giáo Khoa Cơ bản, Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Huế tạo điều kiện thuận lợi cho tơi tham gia khóa học Tôi xin cảm ơn thầy cô giáo Khoa Vật lý, trường Đại học Khoa học, Đại học Huế tận tình bảo, giúp đỡ tơi q trình học tập nghiên cứu Tơi xin chân thành cảm ơn TS Hồ Văn Tuyến, PGS TS Phạm Anh Sơn, ThS Lê Văn Thanh Sơn giúp trình thực phép đo, đồng thời dành thời gian thảo luận phương pháp kết nghiên cứu nội dung luận án Xin gửi lời cám ơn đến anh chị NCS, học viên cao học phịng thí nghiệm Vật lý, người động viên hỗ trợ tơi q trình thực nghiệm Sự động viên bạn bè nguồn động lực thiếu giúp tơi hồn thành luận án Cuối tơi xin dành tình cảm đặc biệt lịng biết ơn sâu sắc đến ba mẹ, vợ, gái người thân gia đình ln bên tơi, hỗ trợ, động viên giúp tơi vượt qua khó khăn để thực tốt đề tài luận án Huế, tháng năm 2020 Đỗ Thanh Tiến i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn khoa học PGS TS Nguyễn Mạnh Sơn PGS TS Lê Văn Tuất Phần lớn kết trình bày luận án trích dẫn từ báo xuất tơi thành viên nhóm nghiên cứu Các số liệu kết luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận án Đỗ Thanh Tiến ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ CÁC KÝ HIỆU Các chữ viết tắt A : Tâm kích hoạt (Activator) A* : Tâm kích hoạt trạng thái kích thích CAS : Ca2Al2SiO7 (Silicate Alumino Calcium) CIE : Giản đồ tọa độ màu (International Commission Illumination) CTB : Dải truyền điện tích (Charge Transfer Band) d-d : Lưỡng cực-lưỡng cực (dipole-dipole) d-q : Lưỡng cực-tứ cực (dipole-quadrupole) Đvty : Đơn vị tùy ý (a.u) ET : Truyền lượng (Energy Transfer) ED : Lưỡng cực điện (Electrical dipole) LED : Điốt phát quang (Light-Emitting Diode) MD : Lưỡng cực từ (Magnetical dipole) PL : Quang phát quang (Photoluminescence) PLE : Kích thích phát quang (Photoluminescence Excitation) q-q : Tứ cực-tứ cực (quadrupole-quadrupole) RE : Đất (Rare Earth) RE3+ : Ion đất hóa trị III S : Tâm tăng nhạy (Sensitizer) S* : Tâm tăng nhạy trạng thái kích thích iii SAS on TM w-LED XRD : Sr2Al2SiO7 (Silicate Alumino Strontium) : Kim loại chuyển tiếp (Transition Metal) : Điốt phát ánh sáng trắng (White-LED) : Nhiễu xạ tia X (X-ray Diffraction) Các ký hiệu E : Năng lượng  : Bước sóng em : Bước sóng xạ phát quang ex : Bước sóng xạ kích thích kl : Khối lượng Rc : Khoảng cách tới hạn RSA : Khoảng cách tâm S tâm A R : Tỉ số huỳnh quang Q : Giá trị đặc trưng cho tương tác gA(E) : Hàm hình dạng vạch phổ chuẩn hóa tâm A gS(E) : Hàm hình dạng vạch phổ chuẩn hóa tâm S HSA : Toán tử Hamilton tương tác fA : Lực dao động tử chuyển dời hấp thụ quang tâm A SO : Tích phân phần che phủ phổ PSA : Tốc độ truyền lượng tâm S tâm A Ps : Tốc độ xạ tâm S x : Nồng độ tạp xc : Nồng độ tạp tới hạn iv N : Số cation sở V : Thể tích sở v MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN TRỰC TIẾP ĐẾN MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN 1.1 Đặc điểm cấu trúc vật liệu silicate alumino kiềm thổ 1.1.1 Đặc điểm cấu trúc vật liệu Ca 2Al2SiO7 1.1.2 Đặc điểm cấu trúc vật liệu Sr2Al2SiO7 1.2 Phương pháp chế tạo vật liệu silicate alumino kiềm thổ 1.3 Sự phát quang tâm đất 11 1.3.1 Sơ lược nguyên tố đất 11 1.3.2 Đặc điểm mức lượng 4f 13 1.3.3 Các chuyển dời điện tích trạng thái 4f 15 1.3.3.1 Đặc trưng quang phổ ion Eu 3+ 16 1.3.3.2 Đặc trưng quang phổ ion Ce 3+ 20 1.3.3.3 Đặc trưng quang phổ ion Dy 1.3.3.4 Đặc trưng quang phổ ion Tb 3+ 21 3+ 22 1.3.3.5 Đặc trưng quang phổ ion Sm 3+ 23 1.4 Hiện tượng dập tắt cường độ phát quang nồng độ pha tạp 24 1.5 Hiện tượng hiệu suất truyền lượng 26 1.5.1 Hiện tượng truyền lượng tâm xạ khác 27 1.5.2 Hiện tượng truyền lượng tâm giống 29 1.6 Kết luận chương 29 Chương CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VÀ CẤU TRÚC CỦA HỆ VẬT LIỆU SILICATE ALUMINO KIỀM THỔ PHA TẠP 31 2.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X 31 2.2 Chế tạo vật liệu phát quang silicate alumino kiềm thổ pha tạp nguyên tố RE phương pháp phản ứng pha rắn 32 2.3 Khảo sát điều kiện công nghệ chế tạo vật liệu phát quang Ca2Al2SiO7 pha tạp nguyên tố RE 34 vi 2.3.1 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ thiêu kết đến cấu trúc vật liệu Ca2Al2SiO7: Eu 3+ 35 2.3.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian thiêu kết đến cấu trúc vật liệu Ca2Al2SiO7: Eu 3+ 36 2.3.3 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng chất chảy B2O3 đến cấu trúc vật liệu Ca2Al2SiO7: Eu 3+ 37 2.4 Khảo sát điều kiện công nghệ chế tạo vật liệu phát quang Sr 2Al2SiO7 pha tạp nguyên tố đất 38 2.4.1 Ảnh hưởng nhiệt độ thiêu kết đến cấu trúc vật liệu Sr 2Al2SiO7: Eu 3+ 39 2.4.2 Ảnh hưởng thời gian thiêu kết đến cấu trúc vật liệu Sr 2Al2SiO7: Eu 3+ 40 2.4.3 Ảnh hưởng hàm lượng chất chảy B2O3 đến cấu trúc vật liệu Sr2Al2SiO7: Eu 3+ 41 2.5 Cấu trúc tinh thể hệ vật liệu Ca2Al2SiO7 đơn đồng pha tạp nguyên tố đất 42 2.6 Các hệ vật liệu chế tạo sử dụng nghiên cứu luận án 43 2.7 Kết luận chương 44 Chương NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG CỦA VẬT LIỆU PHÁT QUANG Ca2Al2SiO7: RE 3+ (RE: Sm, Dy, Ce, Tb, Eu) 45 3.1 Các phương pháp nghiên cứu tính chất quang vật liệu 45 3.1.1 Phương pháp phổ PL PLE 45 3.1.2 Phương pháp xác định tọa độ màu CIE ánh sáng phát quang 46 3.2 Tính chất quang vật liệu Ca2Al2SiO7 pha tạp ion RE 3.2.1 Đặc trưng quang phổ vật liệu Ca2Al2SiO7: Sm 3.2.2 Đặc trưng quang phổ vật liệu Ca2Al2SiO7: Dy 3.2.3 Đặc trưng quang phổ vật liệu Ca2Al2SiO7: Ce 3+ 47 3+ 47 3+ 49 3+ 52 3+ 54 3.2.4 Đặc trưng quang phổ vật liệu Ca2Al2SiO7: Tb 3.2.5 Đặc trưng quang phổ vật liệu Ca2Al2SiO7: Eu vii 3+ 56 3.3 Cơ chế dập tắt cường độ phát quang nồng độ vật liệu Ca 2Al2SiO7: 3+ RE (RE: Sm, Dy, Ce, Tb, Eu) 61 3.4 Ảnh hưởng xạ kích thích đến phát quang vật liệu Ca 2Al2SiO7: 3+ 63 3+ 3.5 Tọa độ màu CIE ánh sáng phát quang hệ mẫu Ca2Al2SiO7: RE RE 64 3.6 Kết luận chương 66 Chương NGHIÊN CỨU HIỆN TƯỢNG TRUYỀN NĂNG LƯỢNG GIỮA CÁC 3+ ION RE TRONG VẬT LIỆU SILICATE ALUMINO KIỀM THỔ 67 3+ 3+ 4.1 Hiện tượng truyền lượng vật liệu Ca 2Al2SiO7: Ce , Dy 67 3+ 3+ 73 3+ 3+ 79 4.2 Hiện tượng truyền lượng vật liệu Ca 2Al2SiO7: Eu , Dy 4.3 Hiện tượng truyền lượng vật liệu Sr2Al2SiO7: Ce , Eu 3+ 3+ 3+ 4.4 So sánh hiệu suất truyền lượng cặp ion Ce /Dy ; Eu / Dy 3+ Ce /Eu 3+ 3+ vật liệu silicate alumino kiềm thổ 81 4.5 Sự thay đổi màu xạ theo tỉ lệ nồng độ đồng pha tạp cặp ion 3+ 3+ 3+ Ce /Dy ; Eu /Dy 3+ 3+ Ce /Eu 3+ vật liệu silicate alumino kiềm thổ 82 3+ 3+ 3+ 4.6 Hiện tượng truyền lượng ba ion Ce /Dy /Eu mạng Ca2Al2SiO7 84 4.7 Kết luận chương 86 KẾT LUẬN CHUNG 87 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 viii Đỗ Thanh Tiến, Nguyễn Mạnh Sơn, Lê Trung Cang (2019), Cơng nghệ chế tạo tính chất quang vật liệu Sr 2Al2SiO7 pha tạp Europium, Tạp chí Khoa học Đại học Huế: Khoa học Tự nhiên, Vol 128, No 1A, pp 73-80 Đỗ Thanh Tiến, Nguyễn Mạnh Sơn (2019), Cơ chế phát quang ion Dy 3+ mạng Ca2Al2SiO7, Tạp chí khoa học công nghệ, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế, tập 14, số 1, trang 63-72 10 Đỗ Thanh Tiến, Nguyễn Mạnh Sơn, Trần Minh Tiến, Nguyễn Văn Hùng (2019), Tính chất quang vật liệu Sr2Al2SiO7 đồng pha tạp ion Eu 3+ 3+ Dy , Tạp chí Khoa học Công nghệ, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế, tập 13, số 1, trang 95-103 11 Đỗ Thanh Tiến, Nguyễn Mạnh Sơn, Lê Văn Tuất, Nguyễn Văn Chiến (2019), Truyền lượng từ ion Dy 3+ sang ion Eu 3+ mạng Ca2Al2SiO7, Kỷ yếu hội nghị Vật lý Chất rắn Khoa học Vật liệu Toàn quốc lần thứ 11-SPMS 2019, nhà xuất Bách Khoa Hà Nội, tập 1, trang 291-295 12 Đỗ Thanh Tiến, Nguyễn Mạnh Sơn, Bùi Văn Mạnh, Trần Quốc Toản (2019), 2+ Đặc trưng quang phổ vật liệu Ca2Al2SiO7 pha tạp ion Eu , Kỷ yếu hội nghị Vật lý Chất rắn Khoa học Vật liệu Toàn quốc lần thứ 11-SPMS 2019, nhà xuất Bách Khoa Hà Nội, tập 1, trang 296-299 13 Đỗ Thanh Tiến, Nguyễn Mạnh Sơn, Nguyễn Quốc Đạt, Dương Tấn Tiên 3+ 3+ (2018), Chế tạo tính chất quang vật liệu Ca 2Al2SiO7: Ce , Dy , Kỷ yếu Hội Nghị Vật Lý Quang Học Quang Phổ Toàn Quốc Lần Thứ 10 Hạ Long năm 2018, trang 350-357 14 Đỗ Thanh Tiến, Nguyễn Mạnh Sơn, Nguyễn Văn Hùng, Hồ Văn Tuyến (2018), 2+ Đặc trưng quang phổ vật liệu phát quang Sr2Al2SiO7: Eu , Dy 3+, , Kỷ yếu Hội nghị vật lý thừa thiên Huế 2018, nhà xuất Đại học Huế, trang 60-67 15 Đỗ Thanh Tiến, Nguyễn Mạnh Sơn, Lê Văn Tuất, Dương Tấn Tiên (2018), Đặc 2+ 3+ trưng quang phổ vật liệu phát quang Ca 2Al2SiO7: Eu , Nd , Kỷ yếu Hội nghị vật lý thừa thiên Huế 2018, nhà xuất Đại học Huế, trang 224-228 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt [1] Nguyễn Thị Hạnh, Vũ Thị Kim Thoa, Đoàn Thị Vui, Nguyễn Thị Thương, Nguyễn Thị Bích Loan, Lê Thu Thảo, Ngơ Thùy Dung, Nguyễn Thị Phương Ly, Dương Bích Phương, Nguyễn Trung Kiên, Lê Tiến Hà (2019), Ảnh hưởng nông độ pha tạp ion Cr 3+ đến tính chất quang vật liệu 2+ ZnAl2O4: Mn chế tạo phương pháp sol-gel, Tạp chí Khoa học Công nghệ-Đại học Thái Nguyên, 208 (15), pp 77-82 [2] Nguyễn Mạnh Sơn, Hoàng Phước Cao Nguyên, Nguyễn Văn Thanh (2016), Ion Mn 4+ Cr 3+ trường tinh thể α-Al2O3, Tạp chí Khoa học Công nghệ, 54 (1A), pp 208-213 [3] Nguyễn Mạnh Sơn, Phạm Như Ái, Trần Thương Thiên, Hồ Văn Tuyến (2016), 3+ Đặc trưng quang phổ vật liệu Ca2Al2SiO7: Ce , Kỷ yếu Hội nghị Vật lý Thừa Thiên Huế 2016 Nhà xuất Đại học Huế, 1, pp 188-192 [4] Nguyễn Ngọc Trác, Nguyễn Mạnh Sơn, Lê Xuân Hùng, Nguyễn Thị Duyên 2+ (2012), Chế tạo vật liệu lân quang CaAl2O4: Eu , Nd 3+ phương pháp nổ, Tạp chí Khoa học, Đại học Huế, 74B (5), pp 193-199 [5] Lê Văn Tuất (2013), Giáo trình vật lý phát quang Nhà xuất Đại học Huế [6] Lê Văn Tuất, Đoàn Nhật, Đỗ Thanh Tiến (2015), Xây dựng chương trình xác # định tọa độ màu ánh sáng phát quang ngơn ngữ lập trình C , Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Trường Đại học Khoa học Huế, (1), pp 35-44 [7] Lê Văn Tuất, Ngô Khoa Quang, Ngô Quang Thành (2007), Chế tạo liều kế nhiệt phát quang CaSO4: Dy dạng viên nén dùng đo liều xạ, Tạp chí Khoa học Đại học Huế: Khoa học Tự nhiên, (35), pp 61-68 [8] Lê Văn Tuất, Nguyễn Thông (2012), Chế tạo khảo sát đặc trưng quang phát quang vật liệu SrMgAl10O17 pha tạp Europium Terbium, Tạp chí Khoa học, Đại học Huế, 73 (4), pp 237-244 [9] Dự Báo Thị Trường Đèn Led Việt Nam 2018-2023, (2018) [Trực tuyến] Địa chỉ: https://kenhdenled.com/du-bao-thi-truong-den-led-viet-nam-2018-2023/ 90 Tiếng anh [10] Abudouwufu T., Sambasivam S., Wan Y., Abudoureyimu A., Yusufu T., Sidike H.T.a.A (2018), Energy Transfer Behavior and Color-Tunable Properties of Ca2Al2SiO7: RE 3+ (RE 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ = Tm , Dy , Tm /Dy ) for White-Emitting Phosphors, Journal of Electronic Materials, Doi 10.1007/s11664-018-66681, [11] Ahmed H.A.A.S., Swart H.C., Bergman P., Kroon R.E (2016), Concentration quenching of Eu 2+ doped Ca2BO3Cl, Materials Research Bulletin, 75, pp 47-50 [12] Akiyama M., Xu C.N., Nonaka K (2003), Improvement in Mechanoluminescence Intensity of Ca2Al2SiO7: Ce by the Statistical Approach, Journal of The Electrochemical Society, 150 (5), pp H115-H118 [13] Batentschuk M., Osvet A., Schierning G., Klier A., Schneider J., Winnacker A (2004), Simultaneous excitation of Ce 3+ 3+ and Eu ions in Tb3Al5O12, Radiation Measurements, 38, pp 539-543 [14] Binnemans K (2015), Interpretation of europium(III) spectra, Coordination Chemistry Reviews, 295, pp 1-45 3+ 3+ [15] Blasse G., Bril A (1967), Study of Energy Transfer from Sb , Bi , Ce 3+ 3+ 3+ 3+ to 3+ Sm , Eu , Tb , Dy , The Journal of Chemical Physics, 47 (6), pp 19201926 [16] Blasse G., Grabmainer B.G (1994), Luminescent Materials Springer-Verlag [17] Boulanger P.L., Doualan J.L., Girard S., Margerie J., Moncorge R., Viana B (2000), Excited-state absorption of Er 3+ in the Ca2Al2SiO7 laser crystal, Journal of Luminescence, 86, pp 15-21 [18] Cees R (2008), Luminescence From Theory to Applications WILEY-VCH Verlag GmbH & Co KgaA, Weinheim, Germany 2+ [19] Cheng B., Fang L., Zhang Z., Xiao Y., Lei S (2011), BaAl2O4: Eu , Dy 3+ Nanotube Synthesis by Heating Conversion of Homogeneous Coprecipitates 91 and Afterglow Characteristics, The Journal of Physical Chemistry, 115, pp 1708-1713 [20] Chuai X.H., Zhang H.J., Li F.S., Chou K.C (2004), The luminescence of Eu 3+ ion in Ca2Al2SiO7, Optical Materials, 25 (3), pp 301-305 [21] Dexter D.L (1953), A Theory of Sensitized Luminescence in Solids, The Journal of Chemical Physics, 21 (5), pp 836-850 [22] Ding Y., Zhang Y., Wang Z., Li W., Mao D., Han H., Chang C (2009), Photoluminescence of Eu single doped and Eu/Dy codoped Sr2Al2SiO7 phosphors with long persistence, Journal of Luminescence, 129, pp 294-299 [23] Do P.V., Quang V.X., Thanh L.D., Tuyen V.P., Ca N.X., Hoa V.X., Tuyen H.V (2019), Energy transfer and white light emission of KGdF4 polycrystalline 3+ co-doped with Tb /Sm 3+ ions, Optical Materials, 92, pp 174-180 [24] Do P.V., Tuyen V.P., Quang V.X., Hung L.X., Thanh L.D., Ngoc T., Tam N.V., Huy B.T (2016), Investigation of spectroscopy and the dual energy transfer 3+ mechanisms of Sm -doped telluroborate glasses, Optical Materials, 55, pp 62-67 [25] Du P., Yu J.S (2015), Energy transfer mechanism and color controllable 3+ 3+ luminescence in Dy /Eu -codoped NaLa(MoO4)2 phosphors, Journal of Alloys and Compounds, 653, pp 468-473 [26] Dutta S., Sharma S.K (2016), Energy transfer between Dy 3+ 3+ and Eu 3+ in 3+ Dy /Eu -codoped Gd2MoO6, Journal of Materials Science, 51 (14), pp 6750-6760 [27] Dutta S., Som S., Sharma S.K (2013), Luminescence and photometric + characterization of K compensated CaMoO4: Dy 3+ nanophosphors, Dalton Transactions, 42 (26), pp 9654-61 [28] Geetanjali T., Nameeta B., Ravi S., Bisen D.P., Kumar S.S., Kumar K.U (2016), Enhanced long-persistence of Ca2Al2SiO7: Ce 3+ phosphors for mechanoluminescence and thermoluminescence dosimetry, Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 27, pp 6399-6407 92 3+ [29] Gong Y., Wang Y., Li Y., Xu X (2010), Ce , Dy 3+ Co-Doped White-Light Long-Lasting Phosphor: Sr2Al2SiO7 Through Energy Transfer, Journal of The Electrochemical Society, 157 (6), pp 208-211 [30] Grzyb T., Runowski M., Lis S (2014), Facile synthesis, structural and 3+ spectroscopic properties of GdF3: Ce , Ln 3+ (Ln 3+ 3+ 3+ 3+ = Sm , Eu , Tb , 3+ Dy ) nanocrystals with bright multicolor luminescence, Journal of Luminescence, 154, pp 479-486 [31] Gschneidner K.A., Jr, Eyring L (1999), Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths Elsevier [32] Han J.Y., Im W.B., Lee G.Y., Jeon D.Y (2012), Near UV-pumped yellow2+ emitting Eu -doped Na3K(Si1−xAlx)8O16±δ phosphor for white-emitting LEDs, Journal of Materials Chemistry, 22 (18), pp 8793-8798 [33] Hebbink G.A (2002), Luminescent Materials based on Lanthanide Ions Twente University Press, Netherlands [34] Jadhaw A., Sonwane V.D., Gour A.S., Jha P (2017), Thermoluminescence properties of Eu-doped and Eu/Dy-codoped Sr2Al2SiO7 phosphors, Luminescence, 32 (7), pp 1349-1353 [35] Jiang L., Chang C., Mao D., Feng C (2003), Concentration quenching of Eu in Ca2MgSi2O7: Eu (3), pp 271-275 2+ 2+ phosphor, Materials Science and Engineering: B, 103 3+ 3+ [36] Jiao H., Wang Y (2009), Ca2Al2SiO7: Ce , Tb : A White-Light Phosphor Suitable for White-Light-Emitting Diodes, Journal of The Electrochemical Society, 156 (5), pp J117-J120 [37] Jiao H., Zhang G., Wang P., Chen Q., Liu L., Limao C., Wang Y (2020), Crystal structure refinement, photoluminescence properties and energy 3+ transfer of multicolor tunable Ca2Al2SiO7: Tm , Dy 3+ for NUV white-light- emitting diodes, Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectrosc, 229, pp 1179421-9 [38] Jiao H.Y., LiMao C.R., Chen Q., Wang P.Y., Cai R.C (2018), Enhancement of red emission intensity of Ca2Al2SiO7: Eu 93 3+ phosphor by MoO3 doping or excess SiO2 addition for application to white LEDs, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 292, pp 0120581-6 [39] Jiao H.Y., Wang Y (2012), A potential red-emitting phosphor CaSrAl2SiO7: Eu 3+ for near-ultraviolet light-emitting diodes, Physica B: Condensed Matter, 407 (14), pp 2729-2733 [40] Jinjun C., Huanhuan P., Yi W (2011), Luminescence properties of redemitting Ca2Al2SiO7: Eu 3+ nanoparticles prepared by sol-gel method, Rare Metals, 30 (4), pp 374-380 3+ [41] Jun Z., Zhiguo X (2015), Luminescence color tuning of Ce , Tb 3+ 3+ and Eu codoped and tri-doped BaY2Si3O10 phosphors via energy transfer, Journal of Materials Chemistry C, (29), pp 7552-7560 [42] Kaur S., Rao A.S., Jayasimhadri M (2019), Color tunability and energy 3+ transfer studies of Dy /Eu 3+ co-doped calcium aluminozincate phosphor for lighting applications, Materials Research Bulletin, 116, pp 79-88 [43] Kodama N., Takahashi T., Yamaga M., Tanii Y., Qiu J., Hirao K (1999), 3+ Long-lasting phosphorescence in Ce -doped Ca2Al2SiO7 and CaYAl3O7 Crystals, Applied Physics Letters, 75 (12), pp 1715-1717 [44] Laary D M, Toomas H A, Bruce H T C (1992), Crystal growth and spectroscopic properties of Cr 4+ in Ca2Al2SiO7 and Ca2Ga2SiO7, Optical Material, (2), pp 91-100 [45] Lai L.P., Sheng W.Y., Ling Z.S., Jun Z.F., Zheng X (2012), Ca2BO3Cl: 3+ 3+ Ce ,Tb : A novel tunable emitting phosphor for white light-emitting diode, Chinese Physics B, 21 (12), pp 1278041-1278046 [46] Lakshminarayana G., Baki S.O., Lira A., Caldiño U., Meza-Rocha A.N., Kityk I.V., Abas A.F., Alresheedi M.T., Mahdi M.A (2018), Effect of alkali/mixed 3+ alkali metal ions on the thermal and spectral characteristics of Dy : B2O3PbO-Al2O3-ZnO glasses, Journal of Non-Crystalline Solids, 481, pp 191201 [47] Lakshminarayana G., Baki S.O., Lira A., Kityk I.V., Caldiño U., Kaky K.M., 3+ Mahdi M.A (2017), Structural, thermal and optical investigations of Dy - 94 doped B2O3-WO3-ZnO-Li 2O-Na2O glasses for warm white light emitting applications, Journal of Luminescence, 186, pp 283-300 [48] Li G., Li M., Li L., Yu H., Zou H., Zou L., Gan S., Xu X (2011), 3+ Luminescent properties of Sr2Al2SiO7: Ce , Eu 2+ phosphors for near UV- excited white light-emitting diodes, Materials Letters, 65, pp 3418-3420 [49] Li K., Shang M., Lian H., Lin J (2016), Recent development in phosphors with different emitting colors via energy transfer, Journal of Materials Chemistry C, (24), pp 5507-5530 [50] Li M., Wang L., Ran W., Deng Z., Shi J., Ren C (2017), Tunable 3+ Luminescence in Sr2MgSi2O7: Tb , Eu 3+ Phosphors Based on Energy Transfer, Materials (Basel), 10 (227), pp 1-11 [51] Li M., Wang L., Ran W., Liu Q., Ren C., Jiang H., Shi J (2013), Broadly tunable emission from Ca2Al2SiO7: Bi phosphors based on crystal field modulation around Bi ions, New Journal of Chemistry, 40 (11), pp 95799585 [52] Li P., Wang Z., Yang Z., Guo Q., Li X (2010), Luminescent characteristics of 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ LiCaBO3: M (M = Eu , Sm , Tb , Ce , Dy ) phosphor for white LED, Journal of Luminescence, 130 (2), pp 222-225 [53] Li Y.C., Chang Y.H., Lin Y.F., Chang Y.S., Lin Y.J (2007), Synthesis and luminescent properties of Ln 3+ 3+ 3+ 3+ (Eu , Sm , Dy )-doped lanthanum aluminum germanate LaAlGe2O7 phosphors, Journal of Alloys and Compounds, 439, pp 367-375 [54] Liem N.Q., Quang V.X., Thanh D.X., Lee J.I., Kim D (2001), Temperature dependence of biexciton luminescence in cubic ZnS single crystals, Solid State Communications, 117 (4), pp 255-259 [55] Lin L., Shi R., Zhou R., Peng Q., Liu C., Tao Y., Huang Y., Dorenbos P., Liang H (2017), The Effect of Sr 2+ 3+ on Luminescence of Ce -Doped (Ca,Sr)2Al2SiO7, Inorganic Chemistry, 56 (20), pp 12476-12484 95 [56] Liu X., Lei B., Liu Y (2016), The Application of Phosphor in Agricultural Field Phosphors, Up Conversion Nano Particles, Quantum Dots and Their Applications [57] Liu Y., Ding Y., Peng Z., Yu Q., Tian X., Dong G (2014), Concentration quenching of Eu 2+ in Ba2LiB5O10: Eu 2+ phosphor, Ceramics International, 40 (3), pp 5061-5066 [58] Lu F.C., Bai L.J., Dang W., Yang Z.P., Lin P (2014), Structure and Photoluminescence of Eu 2+ Doped Sr2Al2SiO7 Cyan-Green Emitting Phosphors, ECS Journal of Solid State Science and Technology, (2), pp 2730 [59] Ma C., Jiang S., Zhou X (2010), Energy transfer from Ce 3+ to Tb 3+ and Eu 3+ in zinc phosphate glasses, Journal of Rare Earths, 28 (1), pp 40-42 [60] Maheshvaran K., Linganna K., Marimuth K (2011), Composition dependent structural and optical properties of Sm 3+ doped boro-tellurite glasses, Journal of Luminescence, 131, pp 2746-2753 [61] Martínez-Martínez R., Lira A.C., Speghini A., Falcony C., Caldiño U (2011), 3+ Blue-yellow photoluminescence from Ce →Dy 3+ 3+ energy transfer in HfO2: 3+ Ce , Dy films deposited by ultrasonic spray pyrolysis, Journal of Alloys and Compounds, 509 (6), pp 3160-3165 [62] Mathur A., Halappa P., Shivakumara C (2018), Synthesis and characterization of Sm 3+ activated La1−xGdxPO4 phosphors for white LEDs applications, Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 29, pp 19951-19964 [63] Mawlud S.Q., Ameen M.M., Sahar M.R., Mahraz Z.A.S., Ahmed K.F (2017), Spectroscopic properties of Sm 3+ doped sodium-tellurite glasses: Judd-Ofelt analysis, Optical Materials, 69, pp 318-327 [64] McCamy C.S (1992), Correlated Color Temperature as an Explicit Function of Chromaticity Coordinates, Color research and application, 17 (2), pp 142-144 [65] Mishra L., Sharma A., Vishwakarma A.K., Jha K., Jayasimhadri M., Ratnam B.V., Jang K., Rao A.S., Sinha R.K (2016), White light emission and color 96 tunability of dysprosium doped barium silicate glasses, Journal of Luminescence, 169, pp 121-127 [66] Mondal K., Manam J (2018), Investigation of photoluminescence properties, thermal stability, energy transfer mechanisms and quantum efficiency of 3+ Ca2ZnSi2O7: Dy , Eu 3+ phosphors, Journal of Luminescence, 195, pp 259- 270 [67] Mothudi B.M (2009), Synthesis and charaterization of Strontium (Sr), Barium (Ba) and Calcium (Ca) aluminate phosphors doped with rare earth ions, A thesis submitted in fulfillment of the requirement for the degree Philosophiae doctor: University of the Free State, Republic of South Africa [68] Mothudi B.M., Ntwaeaborwa O.M., Botha J.R., Swart H.C (2009), 2+ Photoluminescence and phosphorescence properties of MAl 2O4: Eu , Dy 3+ (M: Ca, Ba, Sr) phosphors prepared at an initiating combustion temperature o 500 C, Journal of Physica B, 404, pp 4440-4444 3+ [69] Pan W., Ning G., Lin Y., Yang X (2008), Sol-gel processed Ce , Tb 3+ codoped white emitting phosphors in Sr2Al2SiO7, Journal of Rare Earths, 26 (2), pp 207-210 [70] Panigrahi K., Saha S., Sain S., Chatterjee R., Das A., Ghorai U.K., Sankar Das 3+ N., Chattopadhyay K.K (2018), White light emitting MgAl2O4: Dy , Eu 3+ nanophosphor for multifunctional applications, Dalton Transactions, 47 (35), pp 12228-12242 [71] Park K., Kim H., Hakeem D.A (2017), Effect of host composition and Eu 3+ concentration on the photoluminescence of aluminosilicate (Ca,Sr)2Al2SiO7: Eu 3+ phosphors, Dyes and Pigments, 136, pp 70-77 [72] Pawade V.B., Dhoble N.S., Dhoble S.J (2015), Synthesis and characterization 3+ 3+ 3+ of trivalent RE (RE = Eu , Dy , Ce ) doped new Ca3Al2Si3O12 materials for NUV-wLEDs, Materials Research Express, (9), pp 095501-8 [73] Pawade V.B., Kohale R.L., Ovhal D.A., Dhoble N.S., Dhoble S.J (2020), 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ Intense green-red-emitting Tb , Tb /Bi -doped and Sm , Sm /La doped Ca2Al2SiO7 phosphors, Luminescence, 1, pp 1-7 97 [74] Phaomei G., Rameshwor S.W., Shanta S.N., Ningthoujam R.S (2013), Luminescence properties of Ce 3+ co-activated LaPO4: Dy 3+ nanorods prepared in different solvents and tunable blue to white light emission from Eu 3+ 3+ 3+ co-activated LaPO4: Dy , Ce , Journal of Luminescence, 134, pp 649-656 [75] Rao Ch.S, Jayasankar C.K (2013), Spectroscopic and raditive properties of 3+ Sm -doped K-Mg-Al phosphate glasses, Optics Communications, 286, pp 204-210 [76] Sahu I.P (2015), Luminescence Enhancement of Bluish-Green Sr 2Al2SiO7: Eu 2+ Phosphor By Dysprosium Codoping, Journal of Luminescence, 167, pp 278-288 [77] Sahu I.P (2015), The role of europium and dysprosium in the bluish-green 2+ long lasting Sr2Al2SiO7: Eu , Dy 3+ phosphor by solid state reaction method, Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 26 (9), pp 70597072 [78] Samanta T., Sarkar S., Adusumalli V.N., Praveen A.E., Mahalingam V (2016), Enhanced visible and near infrared emissions via Ce 3+ to Ln 3+ 3+ energy transfer in Ln -doped CeF3 nanocrystals (Ln = Nd and Sm), Dalton Transactions, 45 (1), pp 78-84 [79] Selvaraju K., Marimuthu K., Seshagiri T.K., Godbole S.V (2011), Thermal, structural and spectroscopic investigations on Eu 3+ doped boro-tellurite glasses, Materials Chemistry and Physics, 131, pp 204-210 [80] Shang M., Liang S., Lian H., Lin J (2017), Luminescence Properties of 3+ 3+ 2+ Ca19Ce(PO4)14: A (A = Eu /Tb /Mn ) Phosphors with Abundant Colors: Abnormal Coexistence of Ce 3+ 4+/3+ -Eu 3+ 3+ 3+ and Energy Transfer of Ce -Tb /Mn 2+ 2+ and Tb -Mn , Inorganic Chemistry, 56 (11), pp 6131-6140 [81] Shih H.R., Chang Y.S (2017), Structure and Photoluminescence Properties of Sm 3+ Ion-Doped YInGe2O7 Phosphor, Materials, 10, pp 1-9 98 3+ [82] Shinde K.N., Dhoble S.J., Kumar A (2011), Combustion synthesis of Ce , 3+ 3+ Eu and Dy activated NaCaPO4 phosphors, Journal of Rare Earths, 29 (6), pp 527-535 [83] Shinde N., Dhoble N.S., Gedam S.C., Dhoble S.J (2015), Photoluminescence 3+ enhancement in Na3SO4Cl: X (X = Ce , Eu 3+ 3+ or Dy ) material, Luminescence, 30 (6), pp 898-903 [84] Som S., Kunti A.K., Kumar V., Kumar V., Dutta S., Chowdhury M., Sharma S.K., Terblans J.J., Swart H.C (2014), Defect correlated fluorescent quenching and electron phonon coupling in the spectral transition of Eu 3+ in CaTiO3 for red emission in display application, Journal of Applied Physics, 115, pp 193101-14 [85] Son N.M., Tuyen H.V., Trang P.N.T (2011), The synthesis of BaMgAl 10O17: Eu 2+ nanopowder by a combustion method and its luminescent properties, Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology, (4), pp 0450051-0450054 [86] Son N.M., Vien L.T.T., Bao L.V.K., Trac N.N (2009), Synthesis of SrAl2O4: 2+ Eu , Dy 3+ phosphorescence nanosized powder by combustion method and its optical properties, Journal of Physics: Conference Series, 187, pp 1-6 [87] Tan P.M., Ca N.X., Hien N.T., Van H.T., Do P.V., Thanh L.D., Yen V.H., Tuyen V.P., Peng Y., Tho P.T (2020), New insights on the energy transfer mechanisms of Eu-doped CdS quantum dots, Physical Chemistry Chemical Physics, 22 (11), pp 6266-6274 [88] Teixeira V.C., Montes P.J.R., Valerio M.E.G (2014), Structural and optical 3+ characterizations of Ca2Al2SiO7: Ce , Mn 2+ nanoparticles produced via a hybrid route, Optical Materials, 36 (9), pp 1580-1590 [89] Thomas S., George R., Rasool S.N., Rathaiah M., Venkatramu V., Joseph C., Unnikrishnan N.V (2013), Optical properties of Sm 3+ ions in zinc potassium fluorophosphate glasses, Optical Materials, 36, pp 242-250 [90] Tian Q., Yao W., Wu W., Jiang C (2019), NIR light-activated upconversion semiconductor photocatalysts, Nanoscale Horizons, (1), pp 10-25 99 [91] Tiwari G., Brahme N., Bisen D.P., Sao S.K., Sharma R (2015), Thermoluminescence and Mechanoluminescence Properties of UV-Irradiated 3+ Ca2Al2SiO7: Ce , Tb 3+ Phosphor, Physics Procedia, 76, pp 53-58 [92] Tiwari G., Brahme N., Sharma R., Bisen D.P., Sao S.K., Sahu I.P (2016), Ca2Al2SiO7: Ce 3+ phosphors for mechanoluminescence dosimetry, The journal of biological and chemiscal luminescence, 31 (8), pp 1479-1487 [93] Tiwari G., Brahme N., Sharma R., Bisen D.P., Sao S.K., Tigga S (2016), Luminescence properties of dysprosium doped di-calcium di-aluminium silicate phosphors, Optical Materials, 58, pp 234-242 [94] Tuyen V.P., Do P.V (2016), Luminescence quenching of Sm 3+ ions in alkali borotellurite glasses, Communications in Physics, 26 (2), pp 193-199 [95] Tuyen V.P., Quang V.X., Do P.V., Thanh L.D., Ca N.X., Hoa V.X., Tuat L.V., Thi L.A., Nogami M (2019), An in-depth study of the Judd-Ofelt analysis, spectroscopic properties and energy transfer of Dy 3+ in alumino-lithium- telluroborate glasses, Journal of Luminescence, 210, pp 435-443 [96] Viagin O., Masalov A., Ganina I., Malyukin Y (2009), Mechanism of energy transfer in Sr2CeO4: Eu 3+ phosphor, Optical Materials, 31 (12), pp 1808- 1810 [97] Vijayakumar R., Guo H., Huang X (2018), Energy transfer and color-tunable luminescence properties of Dy 3+ 3+ and Eu co-doped Na3Sc2(PO4)3 phosphors for near-UV LED-based warm white LEDs, Dyes and Pigments, 156, pp 8-16 [98] Wang L., Xu M., Zhao H., Jia D (2016), Luminescence, energy transfer and 3+ 3+ tunable color of Ce , Dy /Tb 3+ doped BaZn2(PO4)2 phosphors, New Journal of Chemistry, 40 (4), pp 3086-3093 [99] Wu H., Hu Y., Ju G., Chen L., Wang X., Yang Z (2011), Photoluminescence and thermoluminescence of Ce 3+ 2+ and Eu Luminescence, 131 (12), pp 2441-2445 100 in Ca2Al2SiO7 matrix, Journal of [100] Xiao H., Xia Z., Liao L., Zhou J., Zhuang J (2012), Luminescence properties 2+ of a new greenish blue emitting phosphor Na 5Ca4(PO4)4F: Eu , Journal of Alloys and Compounds, 534, pp 97-100 [101] Xu L., Li G., Zhiping Y., Wei Z., Jianwei W (2009), Preparation and 3+ luminescence properties of blue phosphor Sr2Al2SiO7: Ce , Journal of the chinese ceramic society, 37 (11), pp 1919-1923 [102] Yagoub M., Swart H., Noto L., Bergman P., Coetsee E (2015), Surface 3+ Characterization and Photoluminescence Properties of Ce , Eu Co-Doped SrF2 Nanophosphor, Materials, (5), pp 2361-2375 [103] Yang P., Yu X., Yu H., Jiang T., Xu X., Yang Z., Zhou D., Song Z., Yang Y., 3+ 3+ 3+ Zhao Z., Qiu J (2013), Ca 2Al2SiO7: Bi , Eu , Tb : Apotential singlephased tunable-color-emitting phosphor, Journal of Luminescence, 135, pp 206-210 [104] Yang P., Yu X., Yu H., Jiang T., Zhou D., Qiu J (2012), Effects of crystal field on photoluminescence properties of Ca 2Al2SiO7: Eu 2+ phosphors, Journal of Rare Earths, 30 (12), pp 1208-1212 [105] Yao S.S., Xue L.H., Li Y.Y., You Y., Yan Y.W (2009), Concentration quenching of Eu 2+ in a novel blue-green emitting phosphor: Ba2ZnSi2O7: 2+ Eu , Applied Physics B, 96 (1), pp 39-42 3+ 2+ [106] Ye S., Wang X.M., Jing X.P (2008), Energy Transfer among Ce , Eu , and 2+ Mn in CaSiO3, Journal of The Electrochemical Society, 155 (6), pp J143J147 [107] Yen W M., Shionoya S., Yamamoto H (2006), Fundamentals of Phosphors CRC Press LLC, New York [108] Yen W M., Shionoya S., Yamamoto H (2006), Phosphor handbook CRC Press LLC, London [109] Yi Z., Lu W., Zeng T., Qian C., Wang H., Rao L., Liu H., Zeng S (2014), Controllablemulticoloroutput,whiteluminescenceand cathodoluminescence properties of high quality NaCeF 4: Ln 3+ 3+ 3+ (Ln Dy , Tb ) nanorods, RSC Advances, (91), pp 49916-49923 101 3+ 3+ = Eu , [110] You H., Nogami M (2004), Optical Properties and Local Structure of Eu 3+ Ions in Sol-Gel TiO2-SiO2 Glasses, The Journal of Chemical Physics, 108 (32), pp 12003-12008 [111] Yuan B., Sheng Y., Song Y., Zheng K., Zhou X., Xu X., Zou H (2015), 3+ 3+ Luminescent properties of Ca2Mg0.75Al0.5Si1.75O7: Ln (Ln = Ce , Dy , 3+ 3+ Eu , Sm ) and their application for UV white light-emitting diodes, Journal of Alloys and Compounds, 644, pp 82-90 [112] Yuan Q.L., Naoto H., Jun X.R., Mamoru M (2016), Crystal, electronic and 2+ luminescence properties of Eu -doped Sr2Al2–xSi1+xO7–xNx, Science and Technology of Advanced Materials, (7-8), pp 607-616 [113] Zeng H., You F., Peng H., Huang S (2015), Energy transfer from Ce 3+ 3+ 3+ Tb , Dy and Eu 1051-1055 3+ to in Na3Y(BO3)2, Journal of Rare Earths, 33 (10), pp [114] Zhang B., Zhao C., Chen D (2010), Synthesis of the long-persistence 2+ 3+ phosphor CaAl2O4: Eu , Dy , Nd 3+ by combustion method and its luminescent properties, Luminescence, 25 (1), pp 25-29 [115] Zhang F., Wang Y., Tao Y (2013), VUV spectroscopic properties of Ba2Gd2Si4O13: RE 3+ (RE 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ = Ce , Tb , Dy , Eu , Sm ), Materials Research Bulletin, 48 (5), pp 1952-1956 [116] Zhang L., Lu Z., Han P., Wang L., Zhang Q (2012), Effective Red Compensation of Sr2SiO4: Dy 3+ Phosphor by Codoping Mn 2+ Ions and Its Energy Transfer, Journal of Nanomaterials, 2012, pp 1-7 [117] Zhang Q., Wang J., Zhang M., Ding W., Su Q (2007), Enhanced photoluminescence of Ca2Al2SiO7: Eu 3+ by charge compensation method, Applied Physics Letters, 88, pp 805-809 2+ [118] Zhang X., Fei L., Shi J., Gong M (2011), Eu -activated Ba2Mg(BO3)2 yellow-emitting phosphors for near ultraviolet-based light-emitting diodes, Physica B: Condensed Matter, 406 (13), pp 2616-2620 102 [119] Zheng J., Ying L., Cheng Q., Guo Z., Cai L., Lu Y., Chen C (2015), Blueemitting SrB2O4: Eu 2+ phosphor with high color purity for near-UV white light-emitting diodes, Materials Research Bulletin, 64, pp 51-54 [120] Zhou W., Ma X., Zhang M., Luo Y., Xia Z (2015), Effect of different RE dopants on phosphorescence properties of Sr 2Al2SiO7: Eu 2+ phosphors, Journal of Rare Earths, 33 (7), pp 700-705 [121] Zou H., Peng D., Chu Z., Wang X., Li Y., Yao X (2013), A highly thermal 3+ stable and waterproof red phosphor: Pr -doped Sr2Al2SiO7, Journal of Materials Science, 48 (22), pp 7981-7985 103 ... KHOA HỌC ĐỖ THANH TIẾN CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG QUANG PHỔ CỦA VẬT LIỆU PHÁT QUANG TRÊN NỀN SILICATE ALUMINO KIỀM THỔ PHA TẠP Ngành: Quang học Mã số: 9440110 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Người hướng... trên, chọn tên đề tài: ? ?Chế tạo nghiên cứu đặc trưng quang phổ vật liệu phát quang silicate alumino kiềm thổ pha tạp? ?? để thực Luận án tiến s Mục tiêu đề tài luận án là: Nghiên cứu đặc trưng quang. .. TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN Nội dung chương gồm: Giới thiệu đặc điểm cấu trúc vật liệu silicate alumino kiềm thổ, phương pháp chế tạo vật liệu silicate alumino 3+ kiềm thổ nghiên cứu Đặc điểm phát