4. Bố cục của đề tài
3.5.3. Thử nghiệm 3: Phủ bột ZnAl2O4:0,8%Cr3+ lên chíp Green LED
Phổ PLE cho thấy bột ZnAl2O4:Cr3+ hấp thụ mạnh trong vùng xanh lá với bƣớc sóng cực đại tại 532 nm. Do đó, chúng tôi thử nghiệm phủ bột thu đƣợc lên chíp LED 520 nm và kết quả đƣợc trình bày trên hình 3.15. Tƣơng tự nhƣ
ở trên, phổ điện huỳnh quang trên hình 3.15a cũng cho hai vùng phát xạ đặc trƣng cho chíp LED (vùng xanh lá 520 nm) và cho bột huỳnh quang ZnAl2O4:Cr3+ (vùng đỏ/đỏ xa). Tọa độ màu thu đƣợc từ giản đồ CIE ứng với x=0,2314 và y=0,6536. Ở đây việc nghiên cứu ảnh hƣởng của các yếu tố khác nhƣ độ dày lớp bột huỳnh quang phủ lên chíp LED, tỉ lệ keo silicon trong mẫu hoặc điện áp/dòng điện lên các thông số của đèn LED cần đƣợc thực hiện ở các nghiên cứu tiếp theo.
Hình 3. 15. Kết quả đo phổ điện huỳnh quang của mẫu bột ZnAl2O4:0,8%Cr3+ thiêu kết tại 1400 0C phủ lên chíp LED 520 nm với dòng kích 0,3A (a). Giản đồ CIE của
KẾT LUẬN
Trong một khoảng thời gian ngắn học tập và nghiên cứu tại Khoa Vật lý – Trƣờng Đại học Quy Nhơn kết hợp Trƣờng Đại học PHENIKAA tác giả đã thu đƣợc các kết quả nhƣ sau.
1. Đã xây dựng quy trình chế tạo bột ZnAl2O4:Cr3+ phát xạ mạnh trong vùng ánh sáng đỏ bằng phƣơng pháp Sol-gel, kết hợp với thiêu kết trong môi trƣờng không khí.
2. Đã khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ ủ mẫu đến hình thái bề mặt và cấu trúc tinh thể của vật liệu ZnAl2O4:Cr3+. Kết quả cho thấy pha tinh thể ZnAl2O4 hình thành ở nhiệt độ 600 °C và chất lƣợng tinh thể có xu hƣớng tăng dần theo nhiệt độ thiêu kết.
3. Đã khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ ủ mẫu và nồng độ pha tạp Cr3+ lên tính chất quang của vật liệu. Dƣới điều kiện thực nghiệm bột huỳnh quang thu đƣợc tốt nhất với mẫu pha tạp 0,8% và thiêu kết tại 1400 0
C trong thời gian 2 giờ.
4. Đã thử nghiệm chế tạo thành công các đèn LED phát xạ đỏ trên cơ sở bột huỳnh quang thu đƣợc và chíp LED (395 nm, 460 nm và 520 nm). Kết quả cho thấy tiềm năng ứng dụng cao của bột ZnAl2O4:Cr3+ trong chế tạo các đèn LED phát xạ đỏ chuyên dụng cho cây trồng.
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] A. Zabiliūtė-Karaliūnė, H. Dapkus, R.P. Petrauskas, S. Butkutė, A. Žukauskas, A. Kareiva, Cr 3+
doped yttrium gallium garnet for phosphor-conversion light emitting diodes, Lith. J. Phys. 55 (2015) 200–207.
[2] M. Willander, O. Nur, N. Bano, K. Sultana, Zinc oxide nanorod-based heterostructures on solid and soft substrates for white-light-emitting diode applications, New J. Phys. 11 (2009), 123-345.
[3] J. Ma, G. Qi, Y. Chen, S. Liu, S. Cao, X. Wang, Luminescence property of ZnAl2O4:Cr3+ phosphors co-doped by different cations, Ceram. Int. 44 (2018) 11898–11900.
[4] S. V. Motloung, F.B. Dejene, H.C. Swart, O.M. Ntwaeaborwa, Effects of Cr3+ mol% on the structure and optical properties of the ZnAl2O4:Cr3+ nanocrystals synthesized using sol-gel process, Ceram. Int. 41 (2015) 6776–6783.
[5] B.S. Ravikumar, H. Nagabhushana, S.C. Sharma, Y.S. Vidya, K.S. Anantharaju, Calotropis procera mediated combustion synthesis of ZnAl2O4:Cr3+nanophosphors: Structural and luminescence studies, Spectrochim. Acta - Part A Mol. Biomol. Spectrosc. 136 (2015) 1027– 1037.
[6] V. Singh, R.P.S. Chakradhar, J.L. Rao, H.Y. Kwak, EPR and photoluminescence properties of combustion-synthesized ZnAl2O4:Cr3+ phosphors, J. Mater. Sci. 46 (2011) 2331–2337.
[7] D. Zhang, Y.H. Qiu, Y.R. Xie, X.C. Zhou, Q.R. Wang, Q. Shi, S.H. Li, W.J. Wang, The improvement of structure and photoluminescence
properties of ZnAl2O4:Cr3+ ceramics synthesized by using solvothermal method, Mater. Des. 115 (2017) 37–45.
[8] L. Cornu, M. Duttine, M. Gaudon, V. Jubera, Luminescence switch of Mn-Doped ZnAl2O4 powder with temperature, J. Mater. Chem. C. 2 (2014) 9512–9522.
[9] L.T. Hà, Nghiên cứu chế tạo bột huỳnh quang SrPB, SrPCl và Y2O3 pha tạp Eu ứng dụng trong đèn huỳnh quang, Luận án Tiến sĩ, 2016.
[10] Phùng Hồ, Giá trình Vật lý bán dẫn, NXB Khoa học và kỹ thuật, 2008. [11] K.K. Rasu, D. Balaji, S.M. Babu, Spectroscopic properties of
Eu3+:KLa(WO4)2 novel red phosphors, Journal of Luminescence, 170 (2015) 547-555.
[12] J.H. Oh, Y.J. Eo, H.C. Yoon, Y.-D. Huh and Y.R. Do, Evaluation of new color metrics: Guidelines for developing narrow-band red phosphors for WLEDs, Journal of Materials Chemistry C, 4 (2016) 8326-8348.
[13] K. Lucenildo, D. Silva, M. Wilkening, H. Hahn, P. Heitjans, A simple and straightforward mechanochemical synthesis of the far-from- equilibrium zinc aluminate, ZnAl2O4, and its response to thermal treatment, RSC Advances, 5 (2015) 54321–54328.
[14] G. Rani, Annealing effect on the structural, optical and thermoluminescent properties of ZnAl2O4:Cr3+, Powder Technol. 312 (2017) 354-359.
[15] B. Viana, S.K.Sharma, E. Teston, D. Scherman, C. Richard , Long term in vivo imaging with Cr3+ doped spinel nanoparticles exhibiting
[16] T.T.H. Tâm, Nghiên cứu chế tạo bột huỳnh quang Akermanite M2MgSi2O7:Eu2+ (M=Ca, Sr, Ba), Luận án tiến sĩ, 2016.
[17]
https://vi.wikipedia.org/wiki/Nhi%E1%BB%85u_x%E1%BA%A1_tia _X, 1728 (2014) 1726–1728.
[18] Đỗ Quang Trung, Nghiên cứu chế tạo và khảo sát quá trình chuyển pha ZnS/ZnO của các cấu trúc nano ZnS một chiều, Luận án tiến sĩ, 2014. [19] T.T. Loan, N.N. Long, Synthesis and Optical Properties of
ZnAl2O4/Al2O3:Cr3+ Composite Materials, Journal of Science Mathematics-Physics, 34 (2018) 1–7.
[20] Z. Fang, S. Zheng, W. Peng, H. Zhang, S. Zhou, D. Chen, J. Qiu, Fabrication and Characterization of Glass-Ceramic Fiber-Containing Cr3+-Doped ZnAl2O4 Nanocrystals, Journal of the American Ceramic Society, 2775 (2015) 2772–2775.
[21] X. Xue, R.L. Penn, E.R. Leite, F. Huang, Z. Lin, Crystal growth by oriented attachment: kinetic models and control factors, CrystEngComm. 16 (2014) 1419.
[22] P. Švančárek, R. Klement, D. Galusek, Photoluminescence of (ZnO)X- Z(SiO2)Y:(MnO)Z green phosphors prepared by direct thermal synthesis: The effect of ZnO/SiO2 ratio and Mn2+ concentration on luminescence, Ceram. Int. 42 (2016) 16852–16860.
[23] K. Omri, L. El Mir, In-situ sol–gel synthesis of luminescent Mn2+- doped zinc silicate nanophosphor, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 27 (2016) 9476–9482.
Satheesh Kumar, M.T. Jose, Low-temperature synthesis of Zn2SiO4:Mn green photoluminescence phosphor, J. Lumin. 132 (2012) 1917–1920. [25] D. Zhang, C. Wang, Y. Liu, Q. Shi, W. Wang, Y. Zhai, Green and red
photoluminescence from ZnAl 2 O 4 : Mn phosphors prepared by sol – gel method, J. Lumin. 132 (2012) 1529–1531.
[26] X. Wang, M. Zhang, H. Ding, H. Li, Z. Sun, Low-voltage cathodoluminescence properties of green-emitting ZnAl 2 O 4 : Mn 2 + nanophosphors for field emission display, J. Alloys Compd. 509 (2011) 6317–6320.
[27] I. Huang, Y. Chang, H. Chen, C. Chiang, C. Jian, Y. Chen, M. Tsai, Preparation and luminescence of green-emitting ZnAl2O4:Mn2+ phosphor thin fi lms, Thin Solid Films. 2 (2014) 2–7.
[28] L. Cornu, M. Duttine, M. Gaudon, V. Jubera, Luminescence switch of Mn-Doped ZnAl 2 O 4 powder with temperature, J. Mater. Chem. C. 2 (2014) 9512–9522.