TÍNH CHẤT PHÁT XẠ MÀU XANH CỦA BỘT HUỲNH QUANG PEROVSKITE CaZrO3 PHA TẠP NGUYÊN TỐ  ĐẤT HIẾM

Nguyễn Thị Thu; Nguyễn Thị Hồng Thắm; Đỗ Danh Bích; Nguyễn Văn Hải; Lê Tiến Hà; Hoàng Như Vân

doi:10.34238/tnu-jst.11416

TÍNH CHẤT PHÁT XẠ MÀU XANH CỦA BỘT HUỲNH QUANG PEROVSKITE CaZrO3 PHA TẠP NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 28/10/24 Ngày hoàn thiện: 09/12/24 Ngày đăng: 09/12/24

Các tác giả

1. Nguyễn Thị Thu, 1) Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, 2) Trường Đại học Phenikaa
2. Nguyễn Thị Hồng Thắm, 1) Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, 2) Trường Đại học Phenikaa
3. Đỗ Danh Bích, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
4. Nguyễn Văn Hải, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
5. Lê Tiến Hà, Trường Đại học Khoa học - ĐH Thái Nguyên
6. Hoàng Như Vân , Trường Đại học Phenikaa

Tóm tắt

Trong nghiên cứu này, chúng tôi trình bày về tính chất quang học của bột huỳnh quang perovskite CaZrO₃ pha tạp ion Ho³⁺ được tổng hợp bằng phương pháp đốt cháy dung dịch. Cấu trúc tinh thể, hình thái và tính chất quang của vật liệu thu được đã được nghiên cứu bằng phương pháp phân tích giản đồ nhiễu xạ tia X, ảnh hình thái bề mặt và phổ phát quang. Kết quả giản đồ nhiễu xạ tia X xác nhận rằng vật liệu CaZrO₃ thuộc vật liệu có cấu trúc perovskite trực thoi pha đơn và không phụ thuộc vào nồng độ pha tạp Ho. Dưới sự kích thích 975 nm của nguồn laser, vật liệu phát ra vùng xanh lục mạnh ở 523/542 nm và vùng đỏ yếu ở 660 nm, tương ứng với các chuyển tiếp ⁵F₄–⁵I₈/⁵S₂–⁵I₈ và ⁵F₅–⁵I₈ của Ho³⁺ trong mạng nền CaZrO₃. Cường độ phát xạ phụ thuộc vào sự kích thích laser công suất chỉ ra rằng sự hấp thụ hai photon tạo ra sự phát xạ chuyển đổi lên màu xanh lục và đỏ. Ngoài ra, bột huỳnh quang thu được thể hiện sự phát xạ chuyển đổi ngược màu xanh lục mạnh và độ tinh khiết màu cao (99,66%), cho thấy vật liệu phù hợp để chế tạo thiết bị quang điện tử và các ứng dụng chiếu sáng trạng thái rắn.

Từ khóa

Phương pháp đốt cháy; Phát xạ màu xanh; Bột huỳnh quang cấu trúc perobskite CaZrO3:Ho3+; Ion Ho3+; Phát xạ chuyển đổi ngược

Toàn văn:

PDF (English)

Tài liệu tham khảo

[1] N. V. Hoang, T. C. Le, D. H. Nguyen, T. T. Le, and V. H. Pham, "Effect of Sr substituted on multifunction pure green emission of rare-earth-element doped HA/β-TCP nanocomposite for optical thermometer," Ceram. Int., July 2024, doi: 10.1016/j.ceramint.2024.07.119.

[2] N. V. Hoang, P. D. Tam, V. H. Pham, D. H. Nguyen, X. T. Cao, and Q. M. Le, "Control of red upconversion emission in Er³⁺–Yb³⁺– Fe³⁺ tri–doped biphasic calcium phosphate," Inorg. Chem. Commun, vol. 150, 2023, Art. no. 110538, doi: 10.1016/j.inoche.2023.110538.

[3] G. Xiang, X. Liu, S. Jiang, X. Zhou, L. Li, Y. Jin, L. Ma, X. Wang, and J. Zhang, "Deep-Tissue Temperature Sensing Realized in BaY₂O₄:Yb³⁺/Er³⁺ with Ultrahigh Sensitivity and Extremely Intense Red Upconversion Luminescence," Inorg. Chem, vol. 59, pp. 11054-11060, 2020, doi: 10.1021/acs. inorgchem.0c01543.

[4] F. Auzel, "Upconversion and Anti-Stokes Processes with f and d Ions in Solids," Chem. Rev., vol. 104, pp. 139-173, 2004, doi: 10.1021/cr020357g.

[5] V. T. Cu, T. D. Nguyen, V. H. Nguyen, T. N. M. Vu, X. T. Nguyen, A. T. Pham, V. H. Pham, and N. V. Hoang, "Intense green upconversion emission of rare-earth-doped Sr₃(PO₄)₂/Sr₂P₂O₇ powder: Effect of annealing temperature and temperature-sensor properties," Optik (Stuttg), vol. 264, 2022, Art. no. 169446, doi: 10.1016/j.ijleo.2022.169446.

[6] T. N. Hoang, D. T. Phuong, V. H. Nguyen, and N. V. Hoang, "Multifunctional optical thermometry using dual-mode green emission of CaZrO₃:Er/Yb/Mo perovskite phosphors," RSC Adv, vol. 13, pp. 14660-14674, 2023, doi: 10.1039/d3ra02759g.

[7] S. Mondal, N. V. Tu, S. Park, J. Choi, V. T. M. Thien, J. H. Shin, Y. H. Kong, and J. Oh, "Rare earth element doped hydroxyapatite luminescent bioceramics contrast agent for enhanced biomedical imaging and therapeutic applications," Ceram. Int., vol. 46, pp. 29249-29260, 2020, doi: 10.1016/j.ceramint.2020.08.099.

[8] V. Singh, V. K. Rai, B. Voss, M. Haase, R. P. S. Chakradhar, D. T. Naidu, and S. H. Kim, "Photoluminescence study of nanocrystalline Y₂O₃:Ho³⁺ phosphor," Spectrochim. Acta - Part A Mol. Biomol. Spectrosc, vol. 109, pp. 206-212, 2013, doi: 10.1016/j.saa.2013.01.082.

[9] Z. Liu, X. Li, Y. Li, K. Wang, L. Cheng, S. Xu, L. Li, H. Yu, and B. Chen, "High color purity green up-conversion emission of Ho³⁺-doped BaGd₂O₄ phosphors sensitized by Yb³⁺ or Nd³⁺/Yb³⁺," Adv. Pow. Tech, vol. 35, 2024, Art. no. 104427, doi: 10.1016/j.apt.2024.104427.

[10] W. Wei, Y. Tian, J. Yu, R. Chi, P. Gao, and Q. Zhao, "Upconversion photoluminescence and optical thermometry properties of Gd₃BWO₉: Yb³⁺, Ho³⁺ with high absolute sensitivity," Opt. Mater, vol. 156, 2024, Art. no. 115927, doi: 10.1016/j.optmat.2024.115927.

[11] V. H. Nguyen, T. H. Dinh, T. K. L. Nguyen, T. H. Bui, M. T. Nguyen, and N. V. Hoang, "Blue-excited red emission of CeO₂:Eu³⁺, Al³⁺ cubic phosphor: Influence of Al³⁺ ion doping and Judd-Ofelt theory," J. Lumin, vol. 263, 2023, Art. no. 120047, doi: 10.1016/j.jlumin.2023.120047.

[12] V. H. Nguyen and N. V. Hoang, "Judd–Ofelt Intensity Parameters and Optical Properties of Eu/Li Co-Doped CeO₂ Phosphor," ChemistrySelect, vol. 9, pp. 2-11, 2024, doi: 10.1002/slct.202400839.

[13] M. C. Oliveira, R. A. P. Ribeiro, L. Gracia, S. R. de Lazaro, M. de Assis, M. Oliva, I. L. V. Rosa, M. F. C. Gurgel, E. Longo, and J. Andrés, "Experimental and theoretical study of the energetic, morphological, and photoluminescence properties of CaZrO₃:Eu³⁺," CrystEngComm., vol. 20, pp. 5519-5530, 2018, doi: 10.1039/c8ce00964c.

[14] S. K. Gupta, K. S. Prasad, N. Pathak, and R. M. Kadam, "Color tuning in CaZrO₃:RE³⁺perovskite by choice of rare earth ion," J. Molec. Struct, vol. 1221, 2020, Art. no. 128776, doi: 10.1016/j.molstruc.2020.128776.

[15] M. Ludwig, K. Wiśniewska, E. Śnieżek, I. Jastrzębska, R. Prorok, and J. Szczerba, "Effect of the chemical composition of slag on the corrosion of calcium zirconate material," Materials Chemistry and Physics, vol. 258, 2021, Art. no. 123844, doi: 10.1016/j.matchemphys.2020.123844.

[16] H. N. Luitel, S. Mizuno, T. Tani, and Y. Takeda, "Effect of A-site cations on the broadband-sensitive upconversion of AZrO₃:Er³⁺,Ni²⁺ (A = Ca, Sr, Ba) phosphors," Optical Materials, vol. 64, pp. 314-322, 2017, doi: 10.1016/j.optmat.2016.12.037.

[17] A. Khan, F. Song, A. Zhou, X. Gao, M. Feng, M. Ikram, H. Hu, X. Sang, and L. Liu, "Tuning white light upconversion emission from Yb³⁺/Er³⁺/Tm³⁺ triply doped CaZrO₃ by altering Tm³⁺ concentration and excitation power," J. Alloys. Comp, vol. 835, 2020, Art. no. 155286, doi: 10.1016/j.jallcom.2020.155286

[18] A. Maurya, R. S. Yadav, R. V. Yadav, S. B. Rai, and A. Bahadur, "Enhanced green upconversion photoluminescence from Ho³⁺/Yb³⁺ co-doped CaZrO₃ phosphor via Mg²⁺ doping," RSC. Advances, vol. 6, 2016, Art. no. 113469, doi: 10.1039/c6ra23835a.

[19] N. V. Hoang, M. T. Le, T. T. D. Do, V.-H. Pham, D.-H. Nguyen, T. H. D. Pham, and V. H. Hoang, "On enhancement and control of green emission of rare earth co-doped hydroxyapatite nanoparticles: synthesis and upconversion luminescence properties," New J. Chem., vol. 45, pp. 751-760, 2021, doi: 10.1039/d0nj04847j.

[20] T. T. D. Do, T. N. M. Vu, X. T. Nguyen, V. H. Pham, H. V. Pham, D. H. Nguyen, T. H. Bui, M. T. Le, and N. V. Hoang, "Dual-mode green emission and temperature sensing properties of rare-earth-element-doped biphasic calcium phosphate composites," J. Alloys Compd., vol. 871, 2021, Art. no. 159483, doi: 10.1016/j.jallcom.2021.159483.

[21] N. V. Hoang, V. H. Pham, D. H. Nguyen, N. H. Vu, and V. H. Pham, "Up/Down-Conversion Luminescence of Er³⁺ Doped ZrO₂·Al₂O₃ Powder," J. Electron. Mater, vol. 48, pp. 8054-8060, 2019, doi: 10.1007/s11664-019-07644-2.

[22] J. Sun, F. Lai, L. Ke, J. Chen, X. Shi, Y. Qiang, and W. You, "Upconversion luminescence of La₄Ti₉O₂₄: Er–Yb phosphor with high green color purity," Opt. Mater, vol. 138, 2023, Art. no. 113656, doi: 10.1016/j.optmat.2023.113656.

[23]V. H. Nguyen, T. K. L. Nguyen, T. H. Dinh, T. H. Bui, N. M. Tu, H. V. Pham, D. H. Nguyen, V. A. Tuan, and N. V. Hoang, "High-efficiency energy transfer in the strong orange-red-emitting phosphor CeO₂:Sm³⁺, Eu³⁺," RSC Adv, vol. 13, pp. 34510-34519, 2023, doi: 10.1039/d3ra07567b.

[24] W. Zheng, B. Sun, Y. Li, T. Lei, R. Wang, and J. Wu, "Low Power High Purity Red Upconversion Emission and Multiple Temperature Sensing Behaviors in Yb³⁺,Er³⁺ Codoped Gd₂O₃ Porous Nanorods," ACS Sustain. Chem. Eng., vol. 8, pp. 9578-9588, 2020, doi: 10.1021/acssuschemeng.0c03064.

[25] A. Kumar, S. P. Tiwari, A. K. Singh, and K. Kumar, "Synthesis of Gd₂O₃:Ho³⁺/Yb³⁺upconversion nanoparticles for latent fingermark detection on difficult surfaces," Appl. Phys. B Lasers Opt., vol. 122, 2016, Art. no. 190, doi: 10.1007/s00340-016-6468-y.

[26] C. D. S. Brites, S. V. Kuznetsov, V. A. Konyushkin, A. N. Nakladov, P. P. Fedorov, and L. D. Carlos, "Simultaneous Measurement of the Emission Quantum Yield and Local Temperature: The Illustrative Example of SrF₂ :Yb³⁺/Er³⁺ Single Crystals," Eur. J. Inorg. Chem., vol. 113, pp. 1555-1561, 2020, doi: 10.1002/ejic.202000113.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.11416

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ