Tổng hợp và khảo sát tính chất quang của bột huỳnh quang LaAlO3 đồng pha tạp ion Mn4+ và Ba2+ định hướng ứng dụng trong chế tạo LED chuyên dụng ở cây trồng

Abstract

Bột huỳnh quang LaAlO3 đồng pha tạp ion Mn4+, Ba2+ đã được nghiên cứu và chế tạo bằng phương pháp đồng kết tủa kết hợp ủ nhiệt. Cấu trúc pha, hình thái bề mặt, thành phần và tính chất quang của vật liệu đã được nghiên cứu và khảo sát qua phương pháp nhiễu xạ tia X, kính hiển vi điện tử quét, phổ tán sắc năng lượng tia X và phổ huỳnh quang. Phổ huỳnh quang cho thấy bột huỳnh quang phát quang mạnh vùng phổ đỏ xa rộng từ 680 – 740 nm với đỉnh phát quang cực đại tại 723 nm. Nồng độ pha tạp tối ưu là 0,1 mol% Mn4+ và 2 mol% Ba2+. Vùng phát quang ánh sáng đỏ xa này là do các chuyển dời liên quan đến lưỡng cực điện của điện tử từ các mức 2Eg → 4A2g của Mn4+ nằm tại vị trí D3d của mạng nền LaAlO3. Khảo sát ảnh hưởng của ion Ba2+ lên bột huỳnh quang cho thấy LaAlO3 đồng pha tạp ion Mn4+, Ba2+ có cường độ huỳnh quang tăng mạnh so với LaAlO3 đơn pha tạp ion Mn4+. Phân tích ảnh SEM cho thấy vật liệu nung thiêu kết ở nhiệt độ 1.200°C trong 4 giờ trong không khí có kích thước khoảng 200 – 500 nm, kết quả EDX khẳng định vật liệu chế tạo ra có độ tinh khiết cao. Nghiên cứu này chỉ ra rằng bột huỳnh quang LaAlO3 đồng pha tạp ion Mn4+, Ba2+ có tiềm năng ứng dụng trong chiếu sáng rắn, đặc biệt ứng dụng chiếu sáng trong nông nghiệp công nghệ cao.