BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN MAI CAO HOÀNG PHƯƠNG LAN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU liệu rẻ HUỲNH QUANG MẠNG NỀN GERMANAT VÀ SILICAT GARNET ỨNG DỤNG CHO LED LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU Hà Nội – 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN MAI CAO HOÀNG PHƯƠNG LAN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU HUỲNH QUANG MẠNG NỀN GERMANAT VÀ SILICAT GARNET ỨNG DỤNG CHO LED liệu rẻ Ngành: Khoa học vật liệu Mã số: 9440122 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. Nguyễn Đức Trung Kiên 2. Cao Xuân Thắng Hà Nội – 2023 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tất cả các nội dung trong luận án “Nghiên cứu chế tạo và tính chất của một số vật liệu huỳnh quang mạng nền Germanat và Silicat garnet ứng dụng cho LED” là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các thực nghiệm được tiến hành một cách nghiêm túc, cẩn thận và khoa học. Các số liệu và kết quả nghiên cứu đạt được trong luận án là hoàn toàn trung thực, khách quan và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu của tác giả hoặc tài liệu khoa học nào khác. Việc tham khảo các tài liệu đã được trích dẫn theo đúng quy định. Hà Nội, ngày tháng năm 2023 Người hướng dẫn khoa học Người cam đoan liệu rẻ TS. Nguyễn Đức Trung Kiên Nguyễn Mai Cao Hoàng Phương Lan TS. Cao Xuân Thắng I LỜI CẢM ƠN Đầu tiên với sự kính trọng nhất, tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất, đến hai thầy TS. Nguyễn Đức Trung Kiên và TS. Cao Xuân Thắng. Người đã trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn, định hướng khoa học một cách tận tình trong suốt quá trình nghiên cứu. Cảm ơn hai thầy đã dành nhiều thời gian, tâm huyết, quan tâm, động viên, hỗ trợ, và giúp đỡ về mọi mặt để tôi hoàn thành luận án này. Tôi trân trọng gửi lời cảm ơn đến PGS. Đào Xuân Việt, thầy đã giúp đỡ tận tình, tỉ mỉ, chi tiết về mặt khoa học, giải quyết các vấn đề vướng mắc và định hướng nghiên cứu cho đề tài luận án của tôi. Tôi cũng trân trọng cảm ơn đến TS. Lê Thị Thảo Viễn, TS. Phạm Văn Huấn và TS. Trần Văn Hoàn, người đã động viên và khích lệ tinh thần để tôi có động lực hoàn thiện luận án. liệu rẻ Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tất cả các thầy cô của Viện Đào tạo về Khoa học vật liệu (ITIMS), đã tạo điều kiện giúp đỡ về cơ sở nghiên cứu, trang thiết bị hóa chất làm thực nghiệm, đo đạc, nhắc nhở hoàn thành các yêu cầu đúng hạn trong suốt quá trình làm NCS tại Viện. Chân thành cảm ơn sự quan tâm, giúp đỡ, động viên của các anh chị NCS-HVCH, cùng các bạn SV đang học tập và tham gia nghiên cứu tại Viện. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến cha mẹ và các anh chị trong gia đình đã luôn ở bên tôi những lúc khó khăn. Những người đã luôn quan tâm, hỗ trợ về tài chính cũng như cổ vũ, động viên về mặt tinh thần, giúp tôi có thể vững tâm trong suốt thời gian làm NCS. Mặc dù đã cố gắng hết sức để làm quyển luận án tốt nhất, nhưng chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót, kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến từ quý thầy cô, anh chị và bạn đọc. Tác giả Nguyễn Mai Cao Hoàng Phương Lan II MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN . II MỤC LỤC . III DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT . VII DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ . IX DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU . XII MỞ ĐẦU . Lý do chọn đề tài. Mục đích nghiên cứu . Nội dung nghiên cứu . Phương pháp nghiên cứu . Ý nghĩa khoa học và thực tiễn . Các đóng góp mới của luận án . Bố cục của luận án . Tổng quan về các bột huỳnh quang. Bột huỳnh quang phát xạ vùng ánh sáng đỏ . Bột huỳnh quang phát xạ vùng ánh sáng vàng . Bột huỳnh quang phát xạ vùng ánh sáng xanh lá cây . Bột huỳnh quang trắng . Tổng quan các nghiên cứu của các mạng nền ZGO, SYGO và CSSO . Mạng nền ZGO . Mạng nền SYGO . Mạng nền CSSO . Lý thuyết sử dụng . Đối với ion kim loại chuyển tiếp . Đối với ion kim loại đất hiếm. Vai trò của các ion kim loại đất hiếm trong bột huỳnh quang LED . Kết luận chương 1 . PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHÉP PHÂN TÍCH TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU . Quy trình tổng hợp các vật liệu . Vật liệu ZGO pha tạp Mn2+ và ZGO pha tạp Eu3+. Vật liệu SYGO pha tạp Mn2+ và SYGO pha tạp Eu3+. Vật liệu CSSO: Ce3+ . Quy trình đóng gói LED . Các phương pháp khảo sát tính chất vật liệu . Phương pháp khảo sát hình thái bề mặt và kích thước hạt . Phương pháp khảo sát thành phần các nguyên tố hóa học . Phương pháp khảo sát cấu trúc tinh thể và thành phần pha . Phương pháp khảo sát tính chất quang . Phương pháp khảo sát phổ thời gian phân rã . Phương pháp khảo sát các đại lượng quang và thử nghiệm trên chip . Các công thức sử dụng để phân tích cấu trúc và tính chất quang của vật liệu44 2. Phương pháp Rietveld . Khoảng cách tới hạn. Giá trị chênh lệch bán kính ion cho phép khi pha tạp . Giá trị thời gian phân rã . Tham số Racah . Hiệu suất lượng tử . Kết luận chương 2 . NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU ZGO:Mn2+ VÀ SYGO:Mn2+ . Kết quả nghiên cứu chế tạo và tính chất của các vật liệu . Vật liệu ZGO: Mn2+. Khảo sát cấu trúc và hình thái của vật liệu ZGO: Mn2+ . Khảo sát tính chất quang của vật liệu ZGO: Mn2+ . Giản đồ T-S và thử nghiệm chế tạo LED . Vật liệu SYGO: Mn2+ . Khảo sát cấu trúc và hình thái của vật liệu SYGO: Mn2+ . Khảo sát tính phát quang . Giản đồ T-S và thử nghiệm chế tạo LED . Kết luận chương 3 . NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU ZGO:Eu3+ VÀ SYGO:Eu3+ . Kết quả nghiên cứu chế tạo và tính chất của các vật liệu . Vật liệu ZGO: Eu3+ . Khảo sát cấu trúc và hình thái của vật liệu ZGO: Eu3+ . Tính chất quang của ion Eu3+ pha tạp trong tinh thể ZGO. Kết quả tính toán J–O . Vật liệu SYGO: Eu3+ . Khảo sát cấu trúc và hình thái của vật liệu SYGO: Eu3+ . Tính chất quang của vật liệu SYGO: xEu3+ . Kết quả tính toán J-O. Kết luận chương 4 . NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU CSSO PHA TẠP Ce3+ . Kết quả nghiên cứu chế tạo và tính chất của vật liệu CSSG, ứng dụng chế tạo WLED . Khảo sát cấu trúc và hình thái của vật liệu CSSG . Cấu trúc tinh thể . Hình thái và thành phần nguyên tố trong mẫu CSSG. Tính chất quang . Chế tạo LED . Kết luận chương 5 .95 KẾT LUẬN CHUNG . 98 Các công trình đã công bố . 99 Tài liệu tham khảo . 101 VI DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Từ đầy đủ Ý nghĩa ZGO Zn2GeO4 Kẽm germanat SYGO Sr3Y2Ge3O12 Strongti Ytri Germanat CSSO Ca3Sc2Si3O12 Canxi Scandi Silicat CSSG Ca3Sc2Si3O12: Ce3+ Canxi Scandi Silicat pha tạp Ce3+ CTB Charge Transfer Band Vùng dịch chuyển điện tích Commission Internationale de CIE Ủy ban Quốc tế về chiếu sáng I’Eclairage CCT Correlated Color Temperature Nhiệt độ màu tương quan liệu rẻ CRI Color-rendering index Chỉ số hoàn màu CN Coordination Number Số phối trí Energy – Dispersive X-ray EDS Phổ tán sắc năng lượng tia X Spectroscopy ESR Điện tử spin resonance Cộng hưởng spin điện tử FWHM Full Width at Half maximum Độ rộng bán phổ Field Emission Scaning Điện tử Hiển vi điện tử quét phát xạ FESEM Microscopy trường LED Light Emitting Diode Điốt phát quang LER Luminous Efficacy of Radiation Hiệu suất chiếu sáng LS Low spin Spin thấp HS High spin Spin cao NUV Near Ultraviolet Gần tia cực tím VII NR Non-radiation Không phát xạ PLE Photoluminescence Excitation Phổ kích thích huỳnh quang PL Photoluminescence Phổ huỳnh quang Thermogravimetry Differential Phân tích nhiệt/ Phân tích sự TG/DTA Thermal Analysis khác nhau về nhiệt XRD X-ray Diffraction Nhiễu xạ tia X WLED White Light Emitting Diode Điốt phát ánh sáng trắng λem Emission wavelength Bước sóng phát xạ λem Excitation wavelength Bước sóng kích thích λ Wavelength Bước sóng liệu rẻ Đvty Đơn vị tùy ý τ Thời gian phân rã huỳnh quang θ Góc nhiễu xạ tia X T-S Tanabe-Sugano J-O Judd-Ofelt VIII DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1. Cấu trúc tinh thể của ZGO. Kết quả xét nghiệm đan xen giữa ZGO:Mn chức năng hóa bởi PPA và kháng thể Abd [86]. Hình ảnh của ZGOM được áp dụng cho hiển thị thông tin dấu vân tay [80]. Phổ PL của ZGO:xEu3+ kích thích tại (a) 265nm và (b) tại 395 nm [89]. Phổ PL của Zn1.02Mn2+, 0,08Eu3+ khảo sát theo nhiệt độ [90]. Cấu trúc tinh thể của Sr3Y2Ge3O12 [91], [92]. Đường cong DTA / TG của SYGO [93]. Phổ PL của SYGO:0,02Bi3+/0,05Eu3+ ở các bước sóng phát xạ và kích thích khác nhau [91]. Phổ PLE, PL và EL của (a) bột huỳnh quang thương mại YAG: Ce3+, (b) hỗn hợp YAG: Ce3+ và SYGO: 0.01Eu2+ được phủ trên chip 452 nm tại 30 mA và (c) tọa độ liệu rẻ màu CIE của chúng [92]. Phổ PL của (a) Sr2,97-xCe0,03EuxY2Ge3O12 (x = 0. Sơ đồ minh họa ion Ce3+ (trên cùng) và mức năng lượng (dưới cùng) của ion Ce3+ tự do, ô đơn vị và số phối trí của của mạng nền garnet pha tạp Ce3+ [98]. Sơ đồ T-S cho cấu hình d5 của ion Mn2+. Tọa độ tứ diện và bát diện. Quy trình tổng hợp ZGO pha tạp Mn2+ và ZGO pha tạp Eu3+. Quy trình tổng hợp SYGO pha tạp Mn2+ và SYGO pha tạp E3+. Quy trình tổng hợp CSSO: Ce3+. Giản đồ XRD của ZGO: xMn2+. Tinh chỉnh Rietveld của ZGO: xMn2+ (x=0-0. a) Cấu trúc tinh thể của ZGO và ZGO: xMn2+ và b) Sự phối hợp của các anion O2- xung quanh cation Zn2+ và Ge4+ trước và sau khi pha tạp Mn2+. a-e) Ảnh FESEM của ZGO: xMn2+ (x=0.09) và f) ảnh EDS của ZGO:0. Cơ chế phát triển thanh nano ZGO: Mn2+. a) Phổ PLE và b) phổ PL của vật liệu ZGO: xMn2. a) Phổ thời gian phân rã của ZGO: 0.05 Mn2+ và b) sơ đồ giải thích phổ PL của ZGO:Mn2+. (a) Giản đồ T-S và (b) tọa độ CIE của ZGO:0. Giản đồ XRD của SYGO: xMn2+ . Tinh chỉnh Rietveld của SYGO: xMn2+ (x=0. a) Cấu trúc tinh thể của mạng nền SYGO và SYGO: Mn2+, b) khoảng cách liên kết khi Mn2+ thay thế ion mạng nền.
Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu chế tạo và tính chất vật liệu huỳnh quang germanat và silicat garnet ...
Luận án tiến sĩ nghiên cứu chế tạo và tính chất vật liệu huỳnh quang germanat, silicat garnet ứng dụng cho LED, mở ra hướng đi mới trong công nghệ chiếu sáng.
Trường đại học
Đại học Bách Khoa Hà NộiChuyên ngành
Khoa học vật liệuNgười đăng
Ẩn danhThể loại
luận án tiến sĩPhí lưu trữ
35 PointMục lục chi tiết
THÔNG TIN CHI TIẾT
Tác giả: Nguyễn Mai Cao Hoàng Phương Lan
Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Đức Trung Kiên
Trường học: Đại học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành: Khoa học vật liệu
Đề tài: Nghiên cứu chế tạo và tính chất của một số vật liệu huỳnh quang mạng nền germanat và silicat garnet ứng dụng cho led
Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
Năm xuất bản: 2023
Địa điểm: Hà Nội
Tài liệu "Nghiên cứu vật liệu huỳnh quang germanat và silicat garnet cho LED" cung cấp cái nhìn sâu sắc về các loại vật liệu huỳnh quang đang được nghiên cứu và ứng dụng trong công nghệ LED. Nghiên cứu này không chỉ làm rõ các đặc tính quang học của germanat và silicat garnet mà còn chỉ ra tiềm năng của chúng trong việc cải thiện hiệu suất ánh sáng và độ bền của đèn LED. Độc giả sẽ tìm thấy thông tin hữu ích về cách mà những vật liệu này có thể được ứng dụng trong các sản phẩm chiếu sáng hiện đại, từ đó mở ra hướng đi mới cho ngành công nghiệp chiếu sáng.
Nếu bạn quan tâm đến các ứng dụng công nghệ khác, hãy khám phá tài liệu Ứng dụng computer vision trong bài toán proof of delivery, nơi bạn sẽ tìm thấy những ứng dụng thú vị của công nghệ hình ảnh trong logistics. Ngoài ra, tài liệu Nghiên cứu thực hiện phản ứng ghép đôi sử dụng xúc tác nano từ tính cufe2o4 cũng sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về các nghiên cứu vật liệu tiên tiến trong lĩnh vực hóa học. Cuối cùng, tài liệu Đánh giá hiệu quả dự án ứng dụng mô hình thông tin công trình bim trong quản lý thiết kế công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị sẽ mang đến cho bạn cái nhìn tổng quan về việc ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lý xây dựng. Những tài liệu này sẽ giúp bạn mở rộng kiến thức và khám phá thêm nhiều khía cạnh thú vị trong lĩnh vực công nghệ và vật liệu.
Trích đoạn nội dung tài liệu
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ