TỔNG HỢP ĐỐT CHÁY VÀ TÍNH CHẤT PHÁT QUANG CỦA VẬT LIỆU Eu3+, Al3+ ĐỒNG PHA TẠP CeO2

Nguyễn Thị Khánh Linh; Nguyễn Văn Hải; Lê Tiến Hà; Hoàng Như Vân

doi:10.34238/tnu-jst.9780

TỔNG HỢP ĐỐT CHÁY VÀ TÍNH CHẤT PHÁT QUANG CỦA VẬT LIỆU Eu3+, Al3+ ĐỒNG PHA TẠP CeO2

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 26/02/24 Ngày hoàn thiện: 29/05/24 Ngày đăng: 29/05/24

Các tác giả

1. Nguyễn Thị Khánh Linh, 1) Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, 2) Trường Đại học Phenikaa
2. Nguyễn Văn Hải, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
3. Lê Tiến Hà, Trường Đại học Khoa học - ĐH Thái Nguyên
4. Hoàng Như Vân , Trường Đại học Phenikaa

Tóm tắt

Bài báo này báo cáo về ảnh hưởng của nồng độ Al³⁺ đến tính chất phát quang của vật liệu CeO₂:Eu³⁺, Al³⁺ tổng hợp bằng phương pháp đốt cháy kết hợp xử lý ở nhiệt độ cao. Cấu trúc, thành phần nguyên tố hóa học, hình thái bề mặt và tính chất huỳnh quang của vật liệu được khảo sát, sử dụng các phép phân tích nhiễu xạ tia X (XRD), phổ tán sắc năng lượng tia X (EDS), và phổ phát quang. Kết quả XRD xác nhận sự hình thành đơn pha cubic của CeO₂ với độ kết tinh cao. Phân tích hình thái bề mặt cho thấy vật liệu thu được gồm các hạt hình dạng cubic với kích thước trung bình cỡ 30 nm. Dưới kích thích 393 nm, vật liệu cho phát xạ mạnh vùng màu cam-đỏ ở bước sóng 595, 615/631, 650, và 700 nm, tương ứng với các chuyển dời ⁵D₀ → ⁷F_j (j = 1, 2, 3, 4) của ion Eu³⁺. Đáng chú ý, cường độ phát xạ màu da cam-đỏ của vật liệu đồng pha tạp Al³⁺ tăng lên đáng kể so với mẫu không pha tạp. Hiện tượng này là do sự hiện diện của Al³⁺ trong vật liệu CeO₂:Eu³⁺, Al³⁺ đã tạo ra các nút khuyết oxy và phá vỡ tính đối xứng trường tinh thể mạng nền. Các kết quả này chỉ ra rằng vật liệu CeO₂: Eu, Al phù hợp cho các ứng dụng trong quang điện tử.

Từ khóa

Phương pháp đốt cháy; Phát xạ da cam-đỏ; Vật liệu CeO2:Eu, Al; Quang điện tử; Khuyết oxy

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo

[1] S. Sharma, A. S. Rao, and K. Kishore, “Energy transfer dynamics in thermally stable Sm³⁺/ Eu³⁺ co-doped AEAlBS glasses for near UV triggered photonic device applications,” J. Non. Cryst. Solids, vol. 580, 2022, doi: 10.1016/j.jnoncrysol.2021.121392.

[2] X. Zhang, R. Cui, K. Guo, M. Zhang, J. Zhang, and C. Deng, “Luminescence properties of Ca₂GdNbO₆: Sm³⁺, Eu³⁺red phosphors with high quantum yield and excellent thermal stability for WLEDs,” Ceram. Int., vol. 49, no. 10, pp. 15402–15412, 2023, doi: 10.1016/j.ceramint.2023.01.125.

[3] N. V. Hoang, T. T. Y. Mai, V. H. Pham, V. H. Pham, T. N. M. Vu, T. A. Pham, and D. H. Tong, “Experimental and theoretical studies of red emission enhancing mechanism in Al-doped CaMoO₄:Eu phosphor,” Opt. Mater. (Amst)., vol. 132, July 2022, Art. no. 112831, doi: 10.1016/j.optmat.2022.112831.

[4] Q. Chen, B. Miao, P. S. Kumar, and S. Xu, “Enhanced luminescence properties and Judd-Ofelt analysis of novel red emitting Sr₂LiScB₄O₁₀: Eu³⁺ phosphors for WLED applications,” Opt. Mater. (Amst)., vol. 116, April 2021, Art. no. 111093, doi: 10.1016/j.optmat.2021.111093.

[5] 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, July 2023, Art. no. 120047, doi: 10.1016/j.jlumin.2023.120047.

[6] V. H. Nguyen, T. K. L. Nguyen, T. H. Dinh, T. H. Bui, M. T. Nguyen, H. V. Pham, D. H. Nguyen, T. A. Vu, and N. V. Hoang, “High-efficiency energy transfer in the strong orange-red-emitting phosphor CeO₂:Sm³⁺, Eu³⁺,” RSC Adv., vol. 13, no. 49, pp. 34510–34519, 2023, doi: 10.1039/d3ra07567b.

[7] T. Srikanth, D. V. K. Reddy, K. S. Rudramamba, S. Taherunnisa, N. M. Reddy, T. L. Viveka, and M. R. Reddy, “Red light component tuning by n-UV/blue light excitations in Sm³⁺/Eu³⁺ co-doped Y₂O₃–Al₂O₃–Bi₂O₃–B₂O₃–SiO₂ glasses for W-LED applications,” Opt. Mater. (Amst)., vol. 134, 2022, Art. no. 113148, doi: 10.1016/j.optmat.2022.113148.

[8] Y. Tayal, A. S. Rao, and S. Kaur, “Photoluminescence characteristics of Sm3+/Eu3+ co-doped LPZABS glasses for solar cell applications,” Solid State Sci., vol. 125, January 2022, Art. no. 106834, doi: 10.1016/j.solidstatesciences.2022.106834.

[9] P. K. Pandey, P. Dixit, V. Chauhan, and P. C. Pandey, “Luminescence properties and energy transfer studies in thermally stable Bi₂O₃: Sm³⁺, Eu³⁺ phosphor,” J. Alloys Compd., vol. 952, 2023, Art. no. 169911, doi: 10.1016/j.jallcom.2023.169911.

[10] N. V. Hoang, D. T. Phuong, and H. V. Pham, “Red and Yellow Luminescence of Eu³⁺/Dy³⁺ Co-Doped Hydroxyapatite/β-Tricalcium Phosphate Single Phosphors Synthesized Using Coprecipitation Method,” J. Appl. Spectrosc., vol. 85, no. 4, pp. 738–742, 2018, doi: 10.1007/s10812-018-0713-6.

[11] S. Jang, J. Lee, S. W. Wi, H. Lim, Y. J. Jeong, J. S. Chung, W. K. Kang, and Y. S. Lee, “Investigation on photoluminescence and Judd–Ofelt parameters in Eu ion-doped CaZrO3 in relation to the local structural property,” J. Lumin., vol. 240, September 2021, doi: 10.1016/j.jlumin.2021.118433.

[12] Y. Wei, G. Xing, K. Liu, G. Li, P. Dang, S. Liang, M. Liu, Z. Cheng, D. Jin, and J. Lin, “New strategy for designing orangish-red-emitting phosphor via oxygen-vacancy-induced electronic localization,” Light Sci. Appl., vol. 8, no. 1, pp. 1–9, 2019, doi: 10.1038/s41377-019-0126-1.

[13] A. Kaur, A. Khanna, M. González-Barriuso, and F. González, “Thermal and light emission properties of rare earth (Eu³⁺, Dy³⁺ and Er³⁺), alkali (Li⁺, Na⁺ and K⁺) and Al³⁺-doped barium tellurite and boro-tellurite glasses,” J. Mater. Sci. Mater. Electron., vol. 32, no. 13, pp. 17266–17281, 2021, doi: 10.1007/s10854-021-06228-3.

[14] S. J. Mofokeng, L. L. Noto, and M. S. Dhlamini, “Photoluminescence properties of ZnTiO₃:Eu³⁺ phosphor with enhanced red emission by Al3+ charge compensation,” J. Lumin., vol. 228, July 2020, Art. no. 117569, doi: 10.1016/j.jlumin.2020.117569.

[15] V. H. Pham, T. H. Bui, T. H. Bui, T. H. H. Nguyen, N. V. Hoang, X. T. Cao, H. A. Ho, D. T. Phuong, and H. V. Pham, “Correlation of luminescence and Judd-Ofelt intensity parameters in red ZrO₂:Eu³⁺,Al³⁺ phosphor: The influences of Al³⁺ ions,” Mater. Sci. Eng. B Solid-State Mater. Adv. Technol., vol. 262, 2020, doi: 10.1016/j.mseb.2020.114794.

[16] L. Sun, Y. Tan, D. Li, H. Du, and D. Guo, “Defects and symmetry influence on visible emission of Bi³⁺ Co-doped CeO₂:Eu³⁺ phosphor,” Opt. Mater. (Amst)., vol. 100, 2020, Art. no. 109654, doi: 10.1016/j.optmat.2020.109654.

[17] W. Huang, Y. J. Tan, D. Li, H. Du, X. Hu, G. Li, Y. Kuang, M. Li, and D. Guo, “Improved photo-luminescence by co-doped lithium in the phosphor system CeO₂:Eu³⁺,” J. Lumin., vol. 206, pp. 432–439, 2019, doi: 10.1016/j.jlumin.2018.10.072.

[18] Q. Chen, B. Miao, P. S. Kumar, and S. Xu, “Enhanced luminescence properties and Judd-Ofelt analysis of novel red emitting Sr₂LiScB₄O₁₀:Eu³⁺ phosphors for WLED applications,” Opt. Mater. (Amst)., vol. 116, April 2021, Art. no. 111093, doi: 10.1016/j.optmat.2021.111093.

[19] S. Bai, Y. Liu, G. Tan, W. Liu, D. Liu, R. Wang, Y. Zhu, S. Ye, and H. Ren, “Enhanced quantum efficiency and thermal stability in CaWO4:Eu3+ phosphor based on structural modification induced by co-doping Al³⁺,” J. Lumin., vol. 225, 2020, Art. no. 117351, doi: 10.1016/j.jlumin.2020.117351.

[20] Y. Yang, Y. Shi, J. Duan, K. Lu, G. Gheng, Y. Zhao, Z. Huang, P. Li, N. Wei, X. Zhu, J. Qi, and T. Lu, “Photoluminescence enhancement of Gd₂Zr₂O₇:Eu³⁺ red phosphor sensitized by co-doped Al³⁺ions,” Ceram. Int., vol. 47, no. 9, pp. 13071–13077, 2021, doi: 10.1016/j.ceramint.2021.01.171.

[21] 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, March 2022, Art. no. 169446, doi: 10.1016/j.ijleo.2022.169446.

[22] H. Jin, H. Wu, and L. Tian, “Improved luminescence of Y₂MoO₆:Eu³⁺ by doping Li⁺ ions for light-emitting diode applications,” J. Lumin., vol. 132, no. 5, pp. 1188–1191, 2012, doi: 10.1016/j.jlumin.2011.12.066.

[23] 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, no. 12, pp. 8054–8060, 2019, doi: 10.1007/s11664-019-07644-2.

[24] 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, no. 21, pp. 14660–14674, 2023, doi: 10.1039/d3ra02759g.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.9780

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ