Nghiên cứu tổng hợp và khảo sát tính chất quang của vật liệu LaAlO3 pha tạp Mn4+, Ca2+ phát xạ đỏ xa.

Abstract

Bột huỳnh quang LaAlO3 đồng pha tạp Mn⁴⁺, Ca2+ đã được nghiên cứu và tổng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa. Cấu trúc pha, hình thái bề mặt, thành phần và tính chất quang học của vật liệu đã được khảo sát bằng các phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử quét (SEM), phổ huỳnh quang (PL) và phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX). Phổ huỳnh quang (PL) cho thấy bột phát quang mạnh ở vùng ánh sáng đỏ với 5 đỉnh cực đại tại 671 nm, 697 nm, 704 nm, 710 nm và 725 nm, đỉnh phổ cao nhất xuất hiện tại bước sóng 725 nm trong vùng phổ rộng từ 650 nm đến 750 nm, tương ứng với sự chuyển mức năng lượng của các electron từ trạng thái kích thích ²E đến mức cơ bản ⁴A₂ của ion Mn⁴⁺. Với các nồng độ pha tạp từ 0,2% mol đến 0,6% mol, kết quả cho thấy nồng độ tối ưu là 0,5% Mn⁴⁺ và 1% mol Ca2+, kết hợp với điều kiện nhiệt độ nung thiêu kết là 1200°C cho cường độ phát xạ mạnh nhất. Phân tích thành phần nguyên tố bằng phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX) cho thấy mẫu vật liệu đạt độ tinh khiết cao, không phát hiện các nguyên tố ngoài ý muốn, chứng tỏ quá trình tổng hợp diễn ra hiệu quả và kiểm soát tốt. Hình ảnh từ kính hiển vi điện tử quét (SEM) cho thấy cấu trúc bề mặt của vật liệu có dạng xốp, phân bố không đồng đều, đặc trưng cho vật liệu nung ở nhiệt độ cao. Những kết quả này mở ra hướng ứng dụng tiềm năng của các vật liệu oxit như LaAlO3 đồng pha tạp Mn⁴⁺ và Ca2+ trong công nghệ LED, đặc biệt phù hợp với các hệ thống chiếu sáng dành cho nông nghiệp.