Nghiên Cứu Tính Chất Quang Của Vật Liệu ZnO Pha Tạp Al

Nghiên cứu tính chất quang của vật liệu ZnO pha tạp Al chế tạo bằng phương pháp khuếch tán nhiệt, mang lại ứng dụng tiềm năng trong công nghệ.

Trường đại học

Trường Đại Học Quy Nhơn

Chuyên ngành

Vật lý chất rắn

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

luận văn

2019

70
2
0

Phí lưu trữ

30 Point

Mục lục chi tiết

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. CÁC CƠ CHẾ QUANG HỌC

1.2. CẤU TRÚC TINH THỂ ZnO

1.3. CÁC TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU ZnO VÀ ZnO:Al

2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO VÀ PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT

2.1. THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO MẪU

2.2. HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ CHẾ TẠO MẪU

2.3. QUY TRÌNH CHẾ TẠO BỘT HUỲNH QUANG ZnO:Al BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHUYẾCH TÁN NHIỆT

2.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU

2.4.1. Phương pháp khảo sát hình thái bề mặt và kích thước hạt

2.4.2. Phương pháp khảo sát thành phần các nguyên tố của vật liệu

2.4.3. Phương pháp khảo sát cấu trúc tinh thể và thành phần pha của vật liệu

2.4.4. Các phương pháp khảo sát tính chất quang của vật liệu

2.4.5. Các phương pháp đo các thông số điện quang của LED

3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. CẤU TRÚC TINH THỂ CỦA BỘT HUỲNH QUANG ZnO:Al

3.2. HÌNH THÁI BỀ MẶT VÀ KÍCH THƯỚC HẠT CỦA BỘT HUỲNH QUANG ZnO:Al

3.3. THÀNH PHẦN CÁC NGUYÊN TỐ CÓ TRONG BỘT HUỲNH QUANG ZnO:Al

3.4. TÍNH CHẤT QUANG CỦA BỘT HUỲNH QUANG ZnO:Al

3.4.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ thiêu kết đến tính chất quang của bột ZnO:Al

3.4.2. Ảnh hưởng của nồng độ pha tạp ion Al3+ đến tính chất quang của bột ZnO:Al

3.5. KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM TRÊN LED CỦA BỘT HUỲNH QUANG ZnO:Al

3.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG BIỂU

DANH MỤC HÌNH VẼ

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Tính Chất Quang ZnO Pha Tạp Al

Nghiên cứu tính chất quang ZnO:Al đang thu hút sự quan tâm lớn trong lĩnh vực khoa học vật liệu. Vật liệu ZnO pha tạp Al hứa hẹn nhiều ứng dụng tiềm năng trong công nghệ quang điện tử. Bài viết này cung cấp cái nhìn tổng quan về các nghiên cứu hiện tại, tập trung vào ảnh hưởng của việc pha tạp Al lên tính chất quang của vật liệu ZnO. Các phương pháp chế tạo và khảo sát tính chất cũng sẽ được đề cập. Mục tiêu là làm sáng tỏ mối liên hệ giữa cấu trúc, thành phần và tính chất quang của ZnO:Al, từ đó mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các thiết bị quang điện tử hiệu suất cao. Nghiên cứu này có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao, góp phần vào sự phát triển của công nghệ chiếu sáng và hiển thị hiện đại. Theo tài liệu gốc, việc nghiên cứu ZnO:Al có tiềm năng tạo ra vật liệu huỳnh quang đơn pha phát xạ ánh sáng trắng, mở ra ứng dụng trong công nghệ chiếu sáng rắn.

1.1. Giới Thiệu Vật Liệu ZnO và Ứng Dụng Tiềm Năng

Vật liệu ZnO là một oxit bán dẫn nhóm II-VI với vùng cấm năng lượng rộng (~3.37 eV) và năng lượng liên kết exciton lớn (60 meV). Điều này làm cho ZnO trở thành vật liệu lý tưởng cho các ứng dụng quang điện tử, đặc biệt là trong vùng tử ngoại. ZnO có nhiều ưu điểm như độ bền hóa học cao, khả năng tương thích sinh học tốt và giá thành tương đối thấp. Các ứng dụng tiềm năng của vật liệu ZnO bao gồm điốt phát quang (LED), cảm biến UV, tế bào quang điện và vật liệu xúc tác quang. Việc điều chỉnh tính chất quang của ZnO thông qua pha tạp là một hướng nghiên cứu quan trọng để mở rộng phạm vi ứng dụng của vật liệu này.

1.2. Vai Trò Của Al trong Cấu Trúc và Tính Chất ZnO

Pha tạp Al vào vật liệu ZnO là một phương pháp hiệu quả để điều chỉnh tính chất điện và quang của nó. Ion Al3+ thay thế ion Zn2+ trong mạng tinh thể ZnO, tạo ra các điện tích tự do và ảnh hưởng đến mật độ electron. Sự thay đổi này có thể làm tăng độ dẫn điện và cải thiện tính chất quang của ZnO. Nồng độ Al pha tạp có ảnh hưởng lớn đến cấu trúc tinh thể ZnO:Al và các khuyết tật mạng. Việc kiểm soát nồng độ Al pha tạp là rất quan trọng để tối ưu hóa tính chất quang của vật liệu cho các ứng dụng cụ thể.

II. Thách Thức Nghiên Cứu Tính Chất Quang Vật Liệu ZnO Al

Mặc dù ZnO pha tạp Al có nhiều ưu điểm, việc nghiên cứu và ứng dụng vật liệu này vẫn còn gặp nhiều thách thức. Một trong những thách thức lớn nhất là kiểm soát chính xác nồng độ Al pha tạp và sự phân bố của nó trong mạng tinh thể ZnO. Sự không đồng nhất trong phân bố Al có thể dẫn đến sự suy giảm tính chất quang và hiệu suất của thiết bị. Ngoài ra, việc hiểu rõ cơ chế phát quang và các yếu tố ảnh hưởng đến phổ hấp thụ ZnO:Alphát quang ZnO:Al là rất quan trọng để tối ưu hóa vật liệu cho các ứng dụng cụ thể. Cần có các nghiên cứu sâu hơn về ảnh hưởng của Al đến tính chất quang ZnO để giải quyết những thách thức này.

2.1. Kiểm Soát Nồng Độ Al và Độ Đồng Nhất Pha Tạp

Việc kiểm soát nồng độ Al pha tạp và đảm bảo độ đồng nhất trong phân bố là một thách thức lớn trong quá trình chế tạo vật liệu ZnO:Al. Các phương pháp chế tạo khác nhau có thể dẫn đến sự khác biệt về nồng độ Al và sự phân bố của nó. Các kỹ thuật như phương pháp khuếch tán nhiệt cần được tối ưu hóa để đảm bảo nồng độ Al pha tạp đạt được giá trị mong muốn và phân bố đồng đều trong cấu trúc tinh thể ZnO:Al.

2.2. Hiểu Rõ Cơ Chế Phát Quang và Ảnh Hưởng của Khuyết Tật

Cơ chế phát quang trong vật liệu ZnO:Al vẫn chưa được hiểu đầy đủ. Các khuyết tật mạng, chẳng hạn như oxy trống và kẽm trống, có thể ảnh hưởng đáng kể đến tính chất quang của ZnO. Việc nghiên cứu và kiểm soát các khuyết tật này là rất quan trọng để cải thiện hiệu suất phát quang của vật liệu. Các kỹ thuật như Photoluminescence ZnO:AlRaman ZnO:Al có thể được sử dụng để nghiên cứu các khuyết tật và cơ chế phát quang.

III. Phương Pháp Chế Tạo Vật Liệu ZnO Pha Tạp Al Hiệu Quả

Có nhiều phương pháp chế tạo ZnO:Al khác nhau, mỗi phương pháp có ưu và nhược điểm riêng. Các phương pháp phổ biến bao gồm phương pháp sol-gel, phương pháp phún xạ, phương pháp lắng đọng hóa học pha hơi (CVD) và phương pháp khuếch tán nhiệt. Việc lựa chọn phương pháp chế tạo phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng. Phương pháp khuếch tán nhiệt được sử dụng trong tài liệu gốc, cho thấy tiềm năng trong việc điều chỉnh các phát xạ do sai hỏng trong mạng nền ZnO để tạo ra phát xạ ánh sáng trắng. Tối ưu hóa các thông số chế tạo là rất quan trọng để đạt được tính chất quang mong muốn.

3.1. Phương Pháp Khuếch Tán Nhiệt Ưu Điểm và Quy Trình

Phương pháp khuếch tán nhiệt là một phương pháp đơn giản và hiệu quả để chế tạo vật liệu ZnO pha tạp Al. Phương pháp này bao gồm việc nung nóng hỗn hợp bột ZnO và nguồn Al ở nhiệt độ cao. Al khuếch tán vào mạng tinh thể ZnO, thay thế các ion Zn và tạo ra ZnO:Al. Ưu điểm của phương pháp này là chi phí thấp và khả năng kiểm soát nồng độ Al pha tạp. Quy trình chế tạo cần được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

3.2. Tối Ưu Hóa Thông Số Chế Tạo Nhiệt Độ và Thời Gian

Nhiệt độ và thời gian nung là hai thông số quan trọng ảnh hưởng đến tính chất quang của ZnO:Al chế tạo bằng phương pháp khuếch tán nhiệt. Nhiệt độ quá thấp có thể dẫn đến sự khuếch tán Al không hoàn toàn, trong khi nhiệt độ quá cao có thể gây ra sự bay hơi của ZnO. Thời gian nung cũng cần được tối ưu hóa để đảm bảo sự khuếch tán Al đồng đều trong mạng tinh thể. Các nghiên cứu thực nghiệm cần được thực hiện để xác định các thông số chế tạo tối ưu.

IV. Khảo Sát Tính Chất Quang Vật Liệu ZnO Al Bằng Phương Pháp Hiện Đại

Việc khảo sát tính chất quang của ZnO:Al đòi hỏi việc sử dụng các phương pháp đo hiện đại. Các phương pháp phổ biến bao gồm UV-Vis ZnO:Al để đo phổ hấp thụ ZnO:Al, Photoluminescence ZnO:Al để đo phát quang ZnO:Al, và Raman ZnO:Al để nghiên cứu cấu trúc rung động của mạng tinh thể. Các phương pháp này cung cấp thông tin quan trọng về khe năng lượng ZnO:Al, các khuyết tật mạng và cơ chế phát quang. Kết hợp các phương pháp khác như XRD ZnO:Al, AFM ZnO:Al, SEM ZnO:Al, TEM ZnO:Al để có cái nhìn toàn diện về cấu trúc và tính chất quang của vật liệu.

4.1. Phân Tích Phổ Hấp Thụ UV Vis và Xác Định Khe Năng Lượng

Phổ hấp thụ UV-Vis cung cấp thông tin về khả năng hấp thụ ánh sáng của vật liệu ZnO:Al trong vùng tử ngoại và khả kiến. Dựa vào phổ hấp thụ, có thể xác định khe năng lượng ZnO:Al và sự thay đổi của nó do ảnh hưởng của việc pha tạp Al. Sự thay đổi khe năng lượng có thể ảnh hưởng đến tính chất quang và các ứng dụng của vật liệu.

4.2. Nghiên Cứu Phát Quang Bằng Phổ Photoluminescence PL

Phổ PL là một công cụ mạnh mẽ để nghiên cứu phát quang ZnO:Al và các khuyết tật mạng. Phổ PL có thể cho thấy các đỉnh phát xạ khác nhau, tương ứng với các chuyển mức năng lượng khác nhau trong vật liệu. Phân tích phổ PL có thể giúp xác định các khuyết tật mạng và cơ chế phát quang trong ZnO:Al.

V. Ứng Dụng Thực Tế Vật Liệu ZnO Al Trong Quang Điện Tử

ZnO pha tạp Al có nhiều ứng dụng tiềm năng trong lĩnh vực quang điện tử. Một trong những ứng dụng quan trọng nhất là trong điốt phát quang (LED). ZnO:Al có thể được sử dụng làm lớp dẫn điện trong LED hoặc làm vật liệu phát quang. Ngoài ra, ZnO:Al cũng có thể được sử dụng trong cảm biến UV, tế bào quang điện và các thiết bị quang điện tử khác. Nghiên cứu và phát triển các ứng dụng này là rất quan trọng để khai thác tối đa tiềm năng của vật liệu ZnO:Al.

5.1. Ứng Dụng ZnO Al Trong Điốt Phát Quang LED

ZnO:Al có thể được sử dụng làm lớp dẫn điện trong LED do độ dẫn điện cao và độ trong suốt quang học tốt. Ngoài ra, ZnO:Al cũng có thể được sử dụng làm vật liệu phát quang trong LED, đặc biệt là trong LED phát ánh sáng trắng. Việc điều chỉnh tính chất quang của ZnO:Al thông qua pha tạp và kiểm soát khuyết tật là rất quan trọng để đạt được hiệu suất LED cao.

5.2. Cảm Biến UV và Các Ứng Dụng Quang Điện Tử Khác

ZnO:Al có độ nhạy cao với ánh sáng UV, làm cho nó trở thành vật liệu lý tưởng cho cảm biến UV. Cảm biến UV dựa trên ZnO:Al có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng, chẳng hạn như giám sát môi trường, phát hiện cháy và y tế. Ngoài ra, ZnO:Al cũng có thể được sử dụng trong tế bào quang điện và các thiết bị quang điện tử khác.

VI. Kết Luận và Hướng Nghiên Cứu Tính Chất Quang ZnO Al

Nghiên cứu tính chất quang ZnO:Al là một lĩnh vực đầy hứa hẹn với nhiều tiềm năng ứng dụng. Việc kiểm soát nồng độ Al pha tạp, hiểu rõ cơ chế phát quang và tối ưu hóa các thông số chế tạo là rất quan trọng để đạt được tính chất quang mong muốn. Các nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc phát triển các phương pháp chế tạo mới, nghiên cứu sâu hơn về các khuyết tật mạng và khám phá các ứng dụng mới của vật liệu ZnO:Al. Theo tài liệu gốc, việc sử dụng ZnO:Al kết hợp với chip LED tử ngoại để tạo ra LED phát xạ ánh sáng trắng là một hướng đi đầy tiềm năng.

6.1. Tổng Kết Các Kết Quả Nghiên Cứu Chính

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc pha tạp Al có ảnh hưởng đáng kể đến tính chất quang của ZnO. Nồng độ Al pha tạp, nhiệt độ chế tạo và các khuyết tật mạng đều có thể ảnh hưởng đến phổ hấp thụ ZnO:Alphát quang ZnO:Al. Việc kiểm soát các yếu tố này là rất quan trọng để tối ưu hóa tính chất quang của vật liệu cho các ứng dụng cụ thể.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Phát Triển Vật Liệu ZnO Al Trong Tương Lai

Các nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc phát triển các phương pháp chế tạo mới, chẳng hạn như phương pháp lắng đọng lớp nguyên tử (ALD), để kiểm soát chính xác nồng độ Al pha tạp và độ đồng nhất. Ngoài ra, cần có các nghiên cứu sâu hơn về các khuyết tật mạng và cơ chế phát quang để cải thiện hiệu suất phát quang của vật liệu ZnO:Al. Khám phá các ứng dụng mới của ZnO:Al trong các lĩnh vực như quang điện tử linh hoạt và cảm biến sinh học cũng là một hướng đi đầy tiềm năng.

04/06/2025
Luận văn nghiên cứu tính chất quang của vật liệu zno pha tạp al chế tạo bằng phương pháp khuếch tán nhiệt

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU. 1 Chư ng 1 T NG QUAN……………………………………………………6 1. C C CƠ CHẾ QU G HỌC. Cơ chế hấp thụ ánh sáng.

Cơ chế chuyển dời. Quá trình tái hợp. CẤU TRÚC TI H THỂ ZnO. C C TÍ H CHẤT CỦ VẬT IỆU ZnO VÀ ZnO: l.

Tính chất cơ nhiệt – điện. Tính chất quang của vật liệu ZnO và ZnO: l. 21 Chư ng 2 THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO VÀ PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT. Error! Bookmark not defined.

THỰC GHIỆ CHẾ TẠO ẪU. Hóa chất và thiết bị chế tạo mẫu. Quy trình chế tạo bột huỳnh quang ZnO: l bằng phƣơng pháp khuếch tán nhiệt. C C PHƢƠ G PH P KHẢO S T TÍ H CHẤT CỦ VẬT IỆU.

Phƣơng pháp khảo sát hình thái bề mặt và kích thƣớc hạt. Phƣơng pháp khảo sát thành phần các nguyên tố của vật liệu…. Phƣơng pháp khảo sát cấu trúc tinh thể và thành phần pha của vật liệu. Các phƣơng pháp khảo sát tính chất quang của vật liệu.

Các phƣơng pháp đo các thông số điện quang của ED. 36 Chư ng 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. CẤU TRÚC TI H THỂ CỦ BỘT HUỲ H QU G ZnO: l. HÌ H TH I BỀ ẶT VÀ KÍCH THƢỚC HẠT CỦ BỘT HUỲ H QU G ZnO: l.

THÀ H PHẦ C C GUYÊ TỐ CÓ TRO G BỘT HUỲ H QUANG ZnO:Al. TÍ H CHẤT QU G CỦ BỘT HUỲ H QUANG ZnO:Al……. Ảnh hƣởng của nhiệt độ thiêu kết đến tính chất quang của bột ZnO:Al. Ảnh hƣởng của nồng độ pha tạp ion l 3+ đến tính chất quang của bột ZnO: l.

KẾT QUẢ THỬ GHIỆ TRÊ ED CỦ BỘT HUỲ H QUANG ZnO:Al. KẾT UẬ CHƢƠ G 3. 54 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN. 55 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO.

56 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu Tên Tiếng Anh Tên Tiếng Việt Dq Crystal field separation factor Thông số tách trƣờng tinh thể E Energy ăng lƣợng RC Critical distance Khoảng cách tâm tới hạn YAG Crystal Y3Al5O12 Tinh thể Y3Al5O12 Α Absorption coefficient Hệ số hấp thụ Λ Wavelength Bƣớc sóng Chữ viết tắt Tên Tiếng Anh Tên Tiếng Việt CRI Color Rendering Index Hệ số hoàn màu EDS Energy dispersive X-ray Phổ tán sắc năng lƣợng tia spectroscopy X EPR Electronic paramag-netic Phổ cộng hƣởng từ tính resonance điện từ FCC Face center cubic Lập phƣơng tâm mặt FESEM Field emission scanning Hiển vi điện tử quét phát xạ electron microscopy trƣờng FWHM Full-width half-maximum Độ rộng bán phổ LED Light emitting diode Điốt phát quang NUV Near Ultraviolet Tử ngoại gần PL Photoluminescence spectrum Phổ huỳnh quang PLE Photoluminescence excitation Phổ kích thích huỳnh quang spectrum RE Rare earth Đất hiếm RE3+ Ion divalent rare earth Ion đất hiếm hóa trị 3 SEM Scanning electron microscopy Kính hiển vi điện tử quét UV Ultraviolet Tử ngoại XRD X-ray Diffraction Nhiễu xạ tia X WLED White Light Emitting diode Điốt phát quang ánh sáng trắng PDMS Polydimethylsiloxane UV polymer DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: ăng lƣợng liên kết exciton trong bán dẫn. Các thông số vật lý thể hiện tính chất của vật liệu ZnO. guồn gốc của màu phát xạ trong vật liệu nano ZnO. Các thông số mạng tinh thể của bột ZnO và ZnO: l.

40 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1. Sơ đồ chuyển mức điện tử khi vật liệu bán dẫn hấp thụ ánh sáng [1] …………………………………………………………………………. Các chuyển mức của điện tử vẽ trong không gian vectơ sóng k…. Sơ đồ các chuyển mức của điện tử có thể phát xạ ra photon.4: Cấu trúc kiểu wurtzite lục giác xếp chặt.5: Cấu trúc tinh thể ZnO dạng lập phƣơng rocksalt.Cấu trúc lập phƣơng giã kẽm đơn giản kiểu aCl.6: Cấu trúc lập phƣơng giả kẽm Blend.

Phổ huỳnh quang của vật liệu ZnO ứng với hai vùng phát xạ với cực đại tại 380 nm và 510 nm. Phổ huỳnh quang đo ở nhiệt độ thấp (10 K) của các dây nano ZnO. Các thiết bị chính để chế bột huỳnh quang ZnO: l bằng phƣơng pháp khuếch tán nhiệt: cân phân tích (a), máy khuấy từ (b), cối mã não (c) tủ sấy (d), lò nung abertherm (e), máy cất nƣớc hai lần (f)…………. Quy trình công nghệ chế tạo bột huỳnh quang ZnO pha tạp l bằng phƣơng pháp khuếch tán nhiệt.

Ảnh mô tả quá trình kết tủa hydroxit nhôm và khuếch tán nhiệt ion l vào trong hạt bột ZnO. Phổ chip UV ED 310 nm, bảng chèn trong hình là thông số điện, quang của ED, ảnh chụp ED và ảnh chụp keo UV silicon. Thiết bị FESE -JEOL/JSM-7600F tích hợp đo FESE và EDS tại Viện Tiên tiến Khoa học và Công nghệ ( IST)- Đại học Bách khoa Hà ội. Hệ đo giản đồ nhiễu xạ tia X(D/ X-2500/PC) tại Viện (KICET), Hàn Quốc.

Hệ huỳnh quang và kích thích huỳnh quang tại viện Tiên tiến Khoa học và Công nghệ ( IST), Trƣờng Đại học Bách khoa Hà ội. Hệ đo các thông số điện quang Gamma Scientific RadO GS- 1290 spectroradiometer. Phổ XRD của bột ZnO và ZnO pha tạp 3% l ủ ở các nhiệt độ khác nhau (a), phổ XRD quan sát ở góc nhiễu xạ hẹp trên mặt (002) (b)…. Phổ XRD ZnO pha tạp 3% l ủ ở 800oC với các nồng độ pha tạp khác nhau.

Ảnh FESE của vật liệu nguồn ZnO (a), và ZnO pha tạp l ([Al3+]/[Zn2+] = 3%mol) ủ ở nhiệt độ 600 oC (b), 800oC (c), 1000oC (d). Phổ EDS ZnO: l ([ l3+]/[Zn2+] = 3% mol) ủ ở 1000°C. Phổ P của bột ZnO và ZnO pha tạp 3% l ủ ở nhiệt độ từ 600 - 1000oC. Phổ P chuẩn hóa của bột ZnO và ZnO: l (3% mol) ủ ở nhiệt độ từ 600oC.

Phổ P của bột ZnO: l ủ ở 800oC với các nồng độ khác nhau và ảnh chèn là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của đỉnh phát xạ 542 nm vào nồng độ l. Ảnh chụp ED phủ bột ZnO: l (3%mol) ủ ở 800°C: a) ED ở trạng thái tắt; b) ED sau khi đƣợc cấp nguồn. Phổ ED sử dụng chip 310 nm phủ bột ZnO: l (3%mol) ủ ở nhiệt độ 800oC. Giản đồ CIE đánh dấu vị trí tọa độ màu của ED và bảng thông số của ED.

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Lịch sử phát triển của con ngƣời gắn liền với lịch sử phát triển của khoa học và công nghệ trong đó có lịch sử phát triển của nguồn sáng. Xa xƣa, con ngƣời chỉ biết tận hƣởng ánh sáng tự nhiên do mặt trời tạo ra, tuy nhiên khi xã hội con ngƣời phát triển thì nhu cầu sử dụng ánh sáng tăng cao và con ngƣời đã phát minh ra lửa vừa sử dụng với mục đích chiếu sáng và sử dụng để xua đuổi muông thú. Sau đó con ngƣời phát minh ra điện đã tạo ra một bƣớc đột phá mới về công nghệ và sau đó hàng loạt các phát minh mới gắn liền với nguồn điện đƣợc ra đời trong đó phải kể đến là phát minh của Joseph Swan và Thomas Edison (1847 – 1931) và bóng đèn sợi đốt vẫn tồn tại cho đến ngày nay. Khi xã hội phát triển thì nhu cầu sử dụng nguồn sáng chất lƣợng cao hơn, tinh tế hơn ngày càng đòi hỏi các nhà nghiên cứu khoa học cơ bản và ứng dụng tìm kiếm các nguồn vật liệu mới thay thế cũng nhƣ tìm ra các giải pháp nhằm cải thiệt chất lƣợng nguồn sáng đáp ứng mọi yêu cầu của xã hội.

Quá trình phát triển của nguồn chiếu sáng phải kể đến là sự ra đời của bóng đèn sợi đốt (1891), sau đó là các dạng bóng đèn phát xạ hơi thủy ngân nhƣ bóng đèn huỳnh quang và bóng đèn compact (1981) và ngày nay là sự ra đời và phát triển của nguồn chiếu sáng LED (2011). Các thiết bị chiếu sáng thông thƣờng nhƣ đèn sợi đốt, đèn huỳnh quang và huỳnh quang compact về cơ bản cũng có thể đáp ứng đƣợc yêu cầu chiếu sáng cơ bản. Tuy nhiên, bóng đèn sợi đốt thì hiệu suất chiếu sáng thấp, mất mát năng lƣợng nhiều do nhiệt sinh ra do vậy ở Châu Âu và các nƣớc tiên tiến đã cắt giảm thậm chí là cấm sản xuất, buôn bán loại đèn sợi đốt công suất cao 2 do tiêu thụ điện năng lớn; đèn huỳnh quang và huỳnh quang compact là giải pháp tiết kiệm năng lƣợng cho đèn sợi đốt, tuy nhiên loại đèn này vẫn còn nhiều khuyết điểm nhƣ hiệu suất phát quang thứ cấp (năng lƣợng điện tử kích thích hơi thủy ngân phát xạ tia UV sau đó kích thích bột huỳnh quang phát xạ) còn thấp, tuổi thọ chƣa cao ảnh hƣởng đến sức khỏe ngƣời sử dụng và môi trƣờng. Đèn ED ( ight-emitting diode) hay còn gọi là Điốt phát quang đƣợc biết đến vào năm 1907 bởi nhà thí nghiệm ngƣời Anh H.

Round tại phòng thí nghiệm Marconi khi ông làm thí nghiệm với tinh thể SiC (Silic và Cacbon). Sau đó, nhà khoa học ga Oleg Vladimirovich osev đã tạo ra LED đầu tiên, nghiên cứu sau đó đã bị quên lãng do không có ứng dụng nhiều trong thực tiễn. ăm 1955, Rubin Braunstein đã phát hiện ra sự phát xạ hồng ngoại bởi hợp chất GaAs (Gallium và Arsenide) và một số hợp chất bán dẫn khác. ăm 1961, hai nhà thí nghiệm là Bob Biard và Gary Pittman làm việc tại Texas Instruments đã nhận thấy rằng hợp chất GaAs phát ra tia hồng ngoại khi có dòng điện tác động và sau đó Bob và Gary đƣợc cấp bằng sáng chế ra điốt phát hồng ngoại.

Từ khi đèn ED ra đời cho đến nay vào năm 2014 giải Nobel về vật lý vinh danh cho phát minh về đèn ED đƣợc trao tặng cho 3 giáo sƣ gốc Nhật là Ông Isamu Akasaki, 85 tuổi, là giáo sƣ tại Đại học Meijo và giáo sƣ đặc cách tại Đại học Nagoya, Nhật Bản; Ông Hiroshi Amano, 54 tuổi, hiện cũng là một giáo sƣ tại Đại học Nagoya. Ông Shuji Nakamura, 60 tuổi là giáo sƣ ngƣời Mỹ gốc Nhật tại Trƣờng Kỹ thuật thuộc Đại học California, Mỹ. Giải obel đƣợc trao cho phát minh về đèn ED điều đó đã chứng tỏ vai trò quan trọng của nguồn chiếu sáng mới này. Đèn ED thực sự là một sản phẩm chiếu sáng của ngày nay và của cả tƣơng lai vì nguồn sáng ED đã khắc phục đƣợc gần nhƣ mọi khuyết điểm của các nguốn chiếu sáng truyền thống và khả năng tích hợp kỳ điệu của loại thiết bị chiếu sáng này trong các công nghệ mới, tiên tiến nhƣ các thiết bị hiển thị (tivi LED, 3 smartphone, các loại màn hình hiển thị, quảng cáo.

Với sự phát triển nhƣ vũ bão của đèn ED hiện nay về cả mặt công nghệ và ứng dụng thì các nghiên cứu khoa học cơ bản vẫn đóng vai trò quan trọng cho các nghiên cứu ứng dụng.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Tài liệu "Nghiên Cứu Tính Chất Quang Của Vật Liệu ZnO Pha Tạp Al" cung cấp cái nhìn sâu sắc về các đặc tính quang học của vật liệu ZnO khi được pha tạp với nhôm. Nghiên cứu này không chỉ làm rõ cơ chế hoạt động của vật liệu mà còn chỉ ra những ứng dụng tiềm năng trong lĩnh vực quang điện và cảm biến. Độc giả sẽ tìm thấy thông tin hữu ích về cách mà các yếu tố như nồng độ pha tạp ảnh hưởng đến tính chất quang của ZnO, từ đó mở ra hướng đi mới cho việc phát triển vật liệu quang học hiệu quả hơn.

Để mở rộng kiến thức của bạn về các vật liệu và ứng dụng trong lĩnh vực này, bạn có thể tham khảo thêm tài liệu Nghiên cứu chế tạo vật liệu quang xúc tác xử lý nước ngầm nhiễm amoni trên địa bàn tỉnh Hà Nam, nơi nghiên cứu về vật liệu quang xúc tác trong xử lý nước. Bên cạnh đó, tài liệu Nghiên cứu chế tạo và đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của hệ quang xúc tác TiO2 cũng sẽ cung cấp cho bạn cái nhìn về ứng dụng của vật liệu quang trong lĩnh vực kháng khuẩn. Cuối cùng, tài liệu Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano gamma nhôm oxit YAl2O3 sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về các vật liệu nano và tiềm năng ứng dụng của chúng trong công nghệ hiện đại. Những tài liệu này sẽ là cơ hội tuyệt vời để bạn khám phá sâu hơn về các chủ đề liên quan.