Tổng quan luận án

Nhu cầu sử dụng ánh sáng nhân tạo trong sản xuất nông nghiệp công nghệ cao ngày càng gia tăng, đặc biệt tại những khu vực thiếu hụt ánh sáng tự nhiên và diện tích canh tác. Quá trình quang hợp và phát triển hình thái của thực vật chịu sự chi phối mạnh mẽ bởi ba vùng phổ ánh sáng chính: vùng xanh lam (400–500 nm), vùng đỏ (610–700 nm) và vùng đỏ xa (700–740 nm). Trong các sắc tố sinh học của cây xanh, diệp lục a hấp thụ cực đại tại các bước sóng 439 nm và 667 nm; diệp lục b hấp thụ cực đại tại 449 nm và 660 nm; thụ thể cảm quang phytochrome đỏ ($\text{P}{\text{r}}$) và phytochrome đỏ xa ($\text{P}{\text{fr}}$) hấp thụ cực đại lần lượt tại 660 nm và 730 nm.

Phương pháp chiếu sáng truyền thống kết hợp các điốt phát quang (LED) đơn sắc xanh lam và đỏ/đỏ xa gặp phải những hạn chế về chi phí cao, mạch điều khiển phức tạp và hiện tượng trôi màu quang sai. Giải pháp sử dụng LED chuyển đổi quang bằng cách phủ bột huỳnh quang phát xạ đỏ/đỏ xa lên chip LED vùng tử ngoại gần (NUV) hoặc xanh lam khắc phục được các nhược điểm trên. Tuy nhiên, các vật liệu huỳnh quang phát xạ đỏ thương mại chứa ion đất hiếm như $\text{MAlSiN}_3:\text{Eu}^{2+}$ hay $\text{M}_2\text{Si}_5\text{N}_8:\text{Eu}^{2+}$ ($\text{M} = \text{Ca, Sr, Ba}$) lại thiếu hụt dải phát xạ đỏ xa (650–750 nm), đồng thời đòi hỏi điều kiện tổng hợp phức tạp (nhiệt độ $1800^\circ\text{C}$, áp suất $0,9\text{ MPa}$, môi trường khí $\text{N}_2$). Mặt khác, đèn LED ánh sáng trắng thương mại (WLED) cấu tạo từ chip InGaN xanh lam kết hợp bột huỳnh quang vàng $\text{YAG}:\text{Ce}^{3+}$ có chỉ số hoàn màu thấp ($\text{CRI} < 80$) và nhiệt độ màu tương quan cao ($\text{CCT} > 6000\text{ K}$) do thiếu thành phần ánh sáng đỏ.

Xuất phát từ các vấn đề thực tiễn đó, luận án tập trung nghiên cứu chế tạo các hệ vật liệu huỳnh quang nền aluminate không chứa đất hiếm pha tạp ion kim loại chuyển tiếp cấu hình $3d^3$ ($\text{Cr}^{3+}$, $\text{Mn}^{4+}$) nhằm cung cấp các nguồn phát quang phát xạ đỏ/đỏ xa hiệu quả cho nông nghiệp và cải thiện chỉ số hoàn màu của đèn WLED.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án được xác định cụ thể như sau:

  1. Chế tạo vật liệu $\text{BaMgAl}{10}\text{O}{17}\ (\text{BAM}):\text{Cr}^{3+}$ phát xạ trong vùng đỏ/đỏ xa có khả năng ứng dụng cho LED tăng trưởng thực vật.
  2. Chế tạo vật liệu phát xạ trong vùng đỏ/đỏ xa $\text{CaAl}{12}\text{O}{19}\ (\text{CAO}):\text{Cr}^{3+}$ có khả năng ứng dụng trong việc chế tạo LED tăng trưởng thực vật.
  3. Chế tạo vật liệu $\text{CaAl}{12}\text{O}{19} – \text{CaAl}_4\text{O}_7 – \text{MgAl}_2\text{O}_4\ (\text{CCM})$ pha tạp $\text{Mn}^{4+}$ phát xạ đỏ có hiệu suất lượng tử và độ tinh khiết màu cao, có khả năng ứng dụng trong việc chế tạo WLED và LED tăng trưởng thực vật.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các vật liệu huỳnh quang cấu trúc aluminate gồm $\text{BaMgAl}{10}\text{O}{17}:\text{Cr}^{3+}$, $\text{CaAl}{12}\text{O}{19}:\text{Cr}^{3+}$, hệ đa pha $\text{CaAl}{12}\text{O}{19} – \text{CaAl}_4\text{O}_7 – \text{MgAl}_2\text{O}_4:\text{Mn}^{4+}$ và các thiết bị LED đóng gói tương ứng. Phạm vi thực nghiệm của luận án được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Nano Quang - Điện tử, Viện Tiên tiến Khoa học và Công nghệ (AIST) và Viện Đào tạo Quốc tế về Khoa học Vật liệu (ITIMS) thuộc Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Khoa Hóa học thuộc Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, cùng các phép đo kiểm cấu trúc và quang học tại Viện Khoa học Vật liệu, Viện Vật lý (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) và Trường Đại học Cần Thơ.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về vật liệu phát quang pha tạp ion kim loại chuyển tiếp $3d^3$ đã ghi nhận nhiều kết quả thực nghiệm quan trọng:

  • B. Wang và cộng sự (2016) công bố vật liệu $\text{BaMgAl}{10-2x}\text{O}{17}:x\text{Mn}^{4+}, x\text{Mg}^{2+}$ có dải kích thích rộng 250–550 nm (các cực đại tại 300, 335, 351 và 465 nm) và phát xạ đỏ tại 660 nm bắt nguồn từ chuyển dời $^{2}\text{E}_g \to {}^{4}\text{A}_2$.
  • Y. Wu công bố vật liệu $\text{Ca}_{14-x}\text{Sr}x\text{Zn}6\text{Al}{10}\text{O}{35}:\text{Mn}^{4+}$ hấp thụ trong khoảng 200–550 nm và phát xạ đỏ vạch hẹp tại 714 nm định hướng cho LED thực vật.
  • Nguyễn Thị Kim Chi và các cộng sự (2018, 2019) nghiên cứu chế tạo $\text{SrAl}_2\text{O}_4:\text{Mn}^{4+}$ bằng phương pháp đồng kết tủa phát xạ tại 652 nm, 654,7 nm, 657,5 nm; và vật liệu $\text{MgAl}_2\text{O}_4:\text{Cr}^{3+}$ phát xạ đỏ xa tại 687 nm với hiệu suất lượng tử $\text{QE} = 16%$.
  • Đỗ Quang Trung và cộng sự (2020) tổng hợp $\text{ZnAl}_2\text{O}_4:0,5%\ (\text{Mn}^{2+}, \text{Mn}^{4+})$ bằng phương pháp đồng kết tủa phát xạ hai vùng lục (510 nm) và đỏ (679 nm), khi phủ lên chip UV 310 nm đạt hiệu suất $\text{QE} = 27,3%$.
  • Nguyễn Văn Quang và cộng sự (2021) công bố vật liệu $\alpha\text{-Al}_2\text{O}_3:\text{Cr}^{3+}$ phát xạ vạch hẹp 695 nm, năng lượng hoạt hóa $E_a = 0,29\text{ eV}$, thời gian sống $\tau = 3,4\text{ ms}$, độ tinh khiết màu $100%$, khi phủ lên chip 395 nm đạt $\text{QE} = 87,1%$.
  • M. Zhao và cộng sự (2019) phát triển vật liệu $\text{Na}{0,5}\text{K}{0,5}\text{Li}_3\text{SiO}_4:\text{Eu}^{2+}$ phát xạ lục lam tại 486 nm (FWHM = 20,7 nm) giúp nâng chỉ số hoàn màu WLED từ 86 lên 95,2.
  • Sing và cộng sự (2016) tổng hợp $\text{BaMgAl}{10}\text{O}{17}:\text{Cr}^{3+}$ bằng phương pháp nổ, ghi nhận phát xạ đỉnh 690 nm ($^{2}\text{E}g \to {}^{4}\text{A}{2g}$) với các tham số trường tinh thể $Dq \approx 1802\text{ cm}^{-1}$, $B = 622\text{ cm}^{-1}$, $Dq/B = 2,89$, tuy nhiên chưa thử nghiệm chế tạo linh kiện LED.
  • L. You và cộng sự (2021) chế tạo $\text{BaMgAl}{10}\text{O}{17}:\text{Cr}^{3+}$ bằng phản ứng pha rắn, chỉ ra rằng ở nồng độ pha tạp thấp ($0,003%$) vật liệu phát xạ đỉnh hẹp tại 692 nm ($^{2}\text{E} \to {}^{4}\text{A}_2$), nhưng ở nồng độ cao ($2%$) lại chuyển thành dải rộng 675–1050 nm cực đại tại 762 nm ($^{4}\text{T}_2 \to {}^{4}\text{A}_2$).
  • Y. Xu và cộng sự nghiên cứu $\text{CaAl}{12}\text{O}{19}:\text{Cr}^{3+}$ bằng phản ứng pha rắn cho phát xạ vạch hẹp 685 nm ($^{2}\text{E} \to {}^{4}\text{A}2$). H. Yang và cộng sự nghiên cứu hệ $\text{CaAl}{12}\text{O}_{19}:x%\text{Cr}^{3+}$ ($x = 0,1\text{--}30%$) phát xạ tại 687 nm và 786 nm.
  • Murata và cộng sự ghi nhận $\text{CaAl}{12}\text{O}{19}:\text{Mn}^{4+}$ được cải thiện cường độ khi bổ sung $\text{CaF}_2$ và $\text{MgF}_2$. Việc bổ sung pha $\text{MgAl}2\text{O}4$ vào mạng nền $\text{CaAl}{12}\text{O}{19}:\text{Mn}^{4+}$ giúp tăng cường độ phát xạ gấp 5 lần so với đơn pha, hiệu suất lượng tử trong đạt $52%$, và WLED đạt chỉ số $\text{CRI} = 81,8$.

Khoảng trống nghiên cứu được luận án lựa chọn giải quyết bao gồm: khắc phục các nhược điểm của phương pháp phản ứng pha rắn (nhiệt độ cao, kích thước hạt không đồng đều) bằng quy trình sol-gel ủ nhiệt trong không khí; nghiên cứu toàn diện ảnh hưởng của trường tinh thể, độ bền nhiệt và năng lượng hoạt hóa; tối ưu hóa cấu trúc đa pha $\text{CaAl}{12}\text{O}{19} – \text{CaAl}_4\text{O}_7 – \text{MgAl}_2\text{O}_4:\text{Mn}^{4+}$ để nâng cao hiệu suất lượng tử của LED nông nghiệp và chỉ số hoàn màu CRI của đèn WLED.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và mô hình phân tích

Quá trình quang phát quang trong vật liệu vô cơ diễn ra thông qua sự hấp thụ photon kích thích, đưa electron từ trạng thái cơ bản lên trạng thái kích thích, tiếp nối bằng quá trình phục hồi bức xạ. Quá trình phát xạ xảy ra tức thời sau khi ngừng kích thích ($\tau < 10^{-8}\text{ s}$) được định nghĩa là huỳnh quang, trong khi quá trình phát xạ kéo dài ($\tau > 10^{-8}\text{ s}$) được phân loại là lân quang.

Cả hai ion $\text{Cr}^{3+}$ và $\text{Mn}^{4+}$ đều sở hữu cấu hình electron lớp ngoài cùng $3d^3$. Dưới tác dụng của trường tinh thể đối xứng bát diện ($O_h$), số hạng quang phổ $^{4}\text{F}$ ở trạng thái cơ bản bị phân tách thành obitan đơn trạng $^{4}\text{A}_2$ và hai obitan tam trạng $^{4}\text{T}_1$, $^{4}\text{T}_2$. Mức kích thích $^{4}\text{P}$ chuyển thành $^{4}\text{T}_1$. Khoảng cách năng lượng giữa hai mức $^{4}\text{A}_2$ và $^{4}\text{T}_2$ xác định tham số tách trường tinh thể $10Dq$: $$10Dq = E(^{4}\text{A}_2 \to {}^{4}\text{T}_2)$$

Tương quan năng lượng giữa các mức được tính toán thông qua các thông số Racah $B$ và $C$. Tỷ số $Dq/B$ quyết định bản chất phát xạ theo giản đồ Tanabe - Sugano:

  • Khi $Dq/B > 2,3$ (trường tinh thể mạnh), mức kích thích thấp nhất là mức nhị trạng $^{2}\text{E}$, tạo ra phát xạ huỳnh quang vạch hẹp do chuyển dời cấm spin $^{2}\text{E} \to {}^{4}\text{A}_2$.
  • Khi $Dq/B < 2,3$ (trường tinh thể yếu), mức kích thích thấp nhất là $^{4}\text{T}_2$, tạo ra dải phát xạ rộng do chuyển dời cho phép spin $^{4}\text{T}_2 \to {}^{4}\text{A}_2$.

Hiện tượng dập tắt huỳnh quang do nồng độ (concentration quenching) xảy ra khi khoảng cách giữa các ion kích hoạt giảm xuống, làm tăng xác suất truyền năng lượng không bức xạ. Khoảng cách tới hạn $R_c$ được xác định theo phương trình Blasse: $$R_c \approx 2 \left( \frac{3V}{4\pi X_c N} \right)^{1/3}$$ Trong đó: $V$ là thể tích ô mạng cơ sở, $N$ là số vị trí cation mà ion tạp có thể chiếm giữ trong một ô đơn vị, và $X_c$ là nồng độ pha tạp tới hạn. Khi $R_c < 5\text{ \AA}$, tương tác trao đổi chiếm ưu thế; khi $R_c > 5\text{ \AA}$, tương tác điện đa cực đóng vai trò chủ đạo. Dạng tương tác đa cực được xác lập theo công thức Dexter: $$\log\left(\frac{I}{x}\right) = C - \frac{\theta}{3}\log(x)$$ Với $\theta = 6$ ứng với tương tác lưỡng cực - lưỡng cực ($d-d$), $\theta = 8$ ứng với lưỡng cực - tứ cực ($d-q$), và $\theta = 10$ ứng với tứ cực - tứ cực ($q-q$).

Hiện tượng dập tắt huỳnh quang do nhiệt (thermal quenching) được mô tả qua phương trình Arrhenius để xác định năng lượng hoạt hóa $E_a$: $$\ln\left(\frac{I_0}{I} - 1\right) = \ln A - \frac{E_a}{kT}$$ Trong đó: $I_0$ là cường độ phát xạ ban đầu ở nhiệt độ phòng, $I$ là cường độ phát xạ tại nhiệt độ $T$, $k$ là hằng số Boltzmann, và $A$ là hằng số thực nghiệm.

Phương pháp thực nghiệm và trang thiết bị phân tích

Quy trình thực nghiệm sử dụng phương pháp sol-gel kết hợp ủ nhiệt trong môi trường không khí:

  • Tiền chất ban đầu: Các muối nitrat có độ tinh khiết hóa học $99,9%$ gồm $\text{Ba(NO}_3)_2$, $\text{Mg(NO}_3)_2\cdot 9\text{H}_2\text{O}$, $\text{Ca(NO}_3)_2$, $\text{Al(NO}_3)_3\cdot 9\text{H}_2\text{O}$, $\text{Cr(NO}_3)_3$, $\text{Mn(NO}_3)_2$ và chất tạo phức axit xitric ($\text{C}_6\text{H}_8\text{O}_7\cdot\text{H}_2\text{O}$).
  • Các muối hòa tan trong nước khử ion ở $80^\circ\text{C}$, nâng nhiệt lên $100^\circ\text{C}$ để tạo gel trong suốt có độ nhớt cao, sấy khô ở $300^\circ\text{C}$ tạo gel khô (xerogel), sau đó ủ nhiệt tại dải nhiệt độ $900\text{--}1500^\circ\text{C}$ trong 5 giờ bằng lò nung Nabertherm.
  • Quy trình đóng gói LED: Phối trộn bột huỳnh quang với chất bao bọc quang học polydimethylsiloxan (PDMS, Dow Corning OE-7340) theo tỷ lệ khối lượng xác định bằng máy trộn Kurabo Mazerustar KK-V300SS (270 giây), phủ lên các chip LED (365 nm, 395 nm, 410 nm, 450 nm, 460 nm) bằng hệ thống phân phối i-DR S310A Desktop Dispensing, sấy đóng rắn ở $150^\circ\text{C}$ trong 4 giờ bằng tủ sấy ASONE AVO-310SB-D. Chế tạo đèn WLED bằng cách phủ hỗn hợp vật liệu tối ưu kết hợp bột huỳnh quang thương mại $\text{YAG}:\text{Ce}^{3+}$ lên chip InGaN 450 nm.

Trang thiết bị phân tích tính chất vật liệu:

  • Nhiễu xạ tia X (XRD): Máy D8 Advance (Bruker), bức xạ $\text{Cu } K_\alpha$ ($\lambda = 1,5406\text{ \AA}$), góc quét $15^\circ \le 2\theta \le 80^\circ$, bước quét $0,01^\circ$. Cấu trúc tinh thể được mô phỏng và tinh chỉnh bằng phần mềm VESTA và phương pháp Rietveld.
  • Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FESEM) và phổ tán sắc năng lượng tia X (EDS): Thiết bị JEOL JSM-7600F tích hợp đầu đo EDS Oxford X-MAX50 (thế gia tốc 5–10 kV) và thiết bị Hitachi S4800.
  • Quang phổ huỳnh quang (PL) và kích thích huỳnh quang (PLE): Thiết bị Nanolog (Horiba Jobin Yvon), sử dụng đèn Xenon công suất 450 W làm nguồn kích thích dải bước sóng 250–800 nm, tích hợp bộ điều nhiệt khảo sát phổ phụ thuộc nhiệt độ từ $25^\circ\text{C}$ đến $200^\circ\text{C}$.
  • Thời gian phân rã huỳnh quang (Decay time): Máy quang phổ huỳnh quang Cary Eclipse (Varian), độ phân giải 1,5 nm, nguồn xung Xenon độ rộng nửa chiều cao (FWHM) $2\ \mu\text{s}$, tần số xung 80 Hz, công suất đỉnh 75 kW, đầu dò nhân quang điện tử PMT R928.
  • Trắc quang và khảo sát thông số chip LED: Hệ đo quả cầu tích phân Gamma Scientific GS-IS500-TLS-H điều khiển bởi phần mềm Rad OMA GS-1290 Spectradiameter.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về tính chất quang của vật liệu $\text{BaMgAl}{10}\text{O}{17}$ (BAM) và $\text{CaAl}{12}\text{O}{19}$ (CAO) pha tạp Mn, Cr

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý thuyết về các quá trình quang học trong vật liệu rắn, bao gồm cơ chế phát quang, quá trình dập tắt huỳnh quang do nồng độ và do nhiệt độ. Phân tích sự ảnh hưởng của trường tinh thể lên cấu hình điện tử $3d^3$ của ion $\text{Cr}^{3+}$ và $\text{Mn}^{4+}$ dựa trên lý thuyết số hạng phổ và giản đồ Tanabe - Sugano. Mạng nền $\text{BaMgAl}{10}\text{O}{17}$ (BAM) kết tinh ở hệ lục giác hexagonal-$\beta$ aluminate, nhóm không gian $P6_3/mmc$ với các thông số $a = b = 5,6275\text{ \AA}$, $c = 22,645\text{ \AA}$, $\alpha = \beta = 90^\circ$, $\gamma = 120^\circ$, thể tích ô cơ sở $V = 621,42(21)\text{ \AA}^3$, khối lượng riêng $D = 3,728\text{ g/cm}^3$. Mạng nền $\text{CaAl}{12}\text{O}{19}$ (CAO) thuộc nhóm không gian $P6_3/mmc$ ($a = 5,5587\text{ \AA}$, $c = 21,8929\text{ \AA}$, $V = 585,843\text{ \AA}^3$), có 5 vị trí $\text{Al}^{3+}$ khác nhau gồm $\text{Al}_1$ (bát diện, $\text{CN} = 6$), $\text{Al}_2$ (lưỡng chóp tam giác, $\text{CN} = 5$), $\text{Al}_3$ (tứ diện, $\text{CN} = 4$), $\text{Al}_4$ (bát diện chia mặt, $\text{CN} = 6$) và $\text{Al}_5$ (bát diện chia cạnh, $\text{CN} = 6$). Chương tổng quan so sánh 4 phương pháp chế tạo bột huỳnh quang: phản ứng pha rắn, đồng kết tủa, thủy nhiệt và sol-gel, làm cơ sở lựa chọn phương pháp sol-gel cho toàn bộ thực nghiệm của luận án.

Chương 2: Phương pháp thực nghiệm và các phép phân tích tính chất của vật liệu

Chương 2 mô tả chi tiết quy trình chế tạo ba hệ vật liệu huỳnh quang $\text{BAM}:\text{Cr}^{3+}$, $\text{CAO}:\text{Cr}^{3+}$ và $\text{CCM}:\text{Mn}^{4+}$ bằng phương pháp sol-gel kết hợp xử lý nhiệt ở dải nhiệt độ từ $900^\circ\text{C}$ đến $1500^\circ\text{C}$ trong 5 giờ. Cung cấp các bảng thông số thực nghiệm về tỷ lệ cân hóa chất, nồng độ mol của các cation kim loại và axit xitric. Thiết lập quy trình đóng gói LED nông nghiệp trên các chip LED bước sóng 365, 395, 410, 450, 460 nm và quy trình phối trộn đèn WLED với bột huỳnh quang $\text{YAG}:\text{Ce}^{3+}$ sử dụng keo quang học PDMS. Trình bày nguyên lý hoạt động, cấu hình thiết bị và thông số kỹ thuật của các phép đo: XRD, FESEM, EDS, PL, PLE, phân giải thời gian phân rã huỳnh quang và hệ quả cầu tích phân trắc quang.

Chương 3: Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang của vật liệu $\text{BaMgAl}{10}\text{O}{17}:\text{Cr}^{3+}$

Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm đối với hệ mẫu $\text{BaMgAl}{10}\text{O}{17}:\text{Cr}^{3+}$:

  • Phân tích cấu trúc XRD: Mẫu nung ở nhiệt độ $\le 1100^\circ\text{C}$ tồn tại đồng thời 3 pha $\text{BaMgAl}{10}\text{O}{17}$, $\text{BaAl}_2\text{O}_4$ và $\text{Al}_2\text{O}_3$. Khi nâng nhiệt độ lên $\ge 1200^\circ\text{C}$, pha $\text{Al}_2\text{O}_3$ biến mất; ở $1400^\circ\text{C}$, pha tinh thể $\text{BAM}$ hexagonal-$\beta$ alumina (thẻ chuẩn JCPDS-26-0163) chiếm ưu thế áp đảo với các mặt phản xạ đặc trưng (100), (101), (104), (110), (107), (114), (200), (203), (205), (1010), (300) và (217).
  • Phổ quang học: Phổ PLE ghi nhận hai dải kích thích rộng tại 405 nm và 560 nm, tương ứng với các chuyển dời spin cho phép $^{4}\text{A}_2 \to {}^{4}\text{T}_1$ và $^{4}\text{A}_2 \to {}^{4}\text{T}_2$. Phổ PL khi kích thích ở 405 nm phát ra vạch hẹp cực đại tại bước sóng 695 nm, tương ứng với chuyển dời $^{2}\text{E} \to {}^{4}\text{A}_2$ của ion $\text{Cr}^{3+}$ trong trường tinh thể bát diện mạnh với tỷ số $Dq/B \approx 2,7$.
  • Tối ưu hóa: Cường độ phát quang đạt giá trị cao nhất tại nhiệt độ ủ $1400^\circ\text{C}$ và nồng độ pha tạp tối ưu là $1%\ \text{Cr}^{3+}$. Mẫu $\text{BAM}:1%\text{Cr}^{3+}$ được phủ lên chip tím 410 nm chế tạo thành công thiết bị LED phát xạ đỏ phục vụ chiếu sáng tăng trưởng cây trồng.

Chương 4: Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang của vật liệu $\text{CaAl}{12}\text{O}{19}:\text{Cr}^{3+}$

Chương 4 tập trung nghiên cứu hệ vật liệu $\text{CaAl}{12}\text{O}{19}:\text{Cr}^{3+}$:

  • Cấu trúc và kích thước hạt: Giản đồ XRD của dãy mẫu nung từ $900^\circ\text{C}$ đến $1500^\circ\text{C}$ và dải nồng độ $x = 0,1\text{--}3,0%$ khẳng định sự hình thành cấu trúc đơn pha $\text{CaAl}{12}\text{O}{19}$ lục giác ($P6_3/mmc$). Các thông số mạng tinh thể ($a, c$), thể tích ô cơ sở ($V$) và kích thước hạt tinh thể trung bình tăng dần theo nhiệt độ ủ từ $1200^\circ\text{C}$ đến $1500^\circ\text{C}$.
  • Đặc tính quang học: Phổ PLE thể hiện hai vùng hấp thụ cực đại tại 414 nm và 573 nm. Phổ PL phát