CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG QUANG PHỔ CỦA VẬT LIỆU PHÁT QUANG TRÊN NỀN SILICATE ALUMINO KIỀM THỔ PHA TẠP
Quang học
Luận án tập trung vào việc chế tạo và nghiên cứu đặc trưng quang phổ của vật liệu phát quang trên nền silicate alumino kiềm thổ pha tạp các ion đất hiếm (M2Al2SiO7, với M = Ca, Sr). Đây là những vật liệu có vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật ứng dụng hiện đại, đặc biệt là trong kỹ thuật chiếu sáng để chế tạo đèn điốt phát quang (LED), bao gồm cả đèn LED ánh sáng trắng (w-LED). Nhu cầu sử dụng các loại LED này đang gia tăng mạnh mẽ trên toàn cầu và tại Việt Nam, với dự báo thị trường LED Việt Nam đạt 520 triệu USD vào năm 2023.
Nghiên cứu này khảo sát các loại vật liệu phát quang dựa trên vật liệu nền silicate pha tạp các nguyên tố đất hiếm (RE) hoặc kim loại chuyển tiếp (TM), đặc biệt là họ vật liệu silicate alumino kiềm thổ (M2Al2SiO7) do hiệu suất phát quang cao và đặc trưng quang phổ phù hợp. Các nghiên cứu trước đây đã đề cập đến cấu trúc, tính chất quang, hiện tượng truyền năng lượng (ET) và lân quang dài của các vật liệu nền Ca2Al2SiO7 (CAS) và Sr2Al2SiO7 (SAS) pha tạp ion RE hoặc TM.
Mục tiêu chính của luận án là nghiên cứu các đặc trưng quang phổ của vật liệu silicate alumino kiềm thổ M2Al2SiO7 đơn và đồng pha tạp các ion đất hiếm (Eu³+, Sm³+, Ce³+, Dy³+, Tb³+). Cụ thể, luận án tập trung vào việc nghiên cứu quy trình chế tạo vật liệu bằng phương pháp phản ứng pha rắn, khảo sát cấu trúc và đặc trưng quang phổ bằng các phương pháp thực nghiệm khác nhau, và nghiên cứu hiện tượng truyền năng lượng giữa các ion đất hiếm khi đồng pha tạp vào mạng nền silicate alumino kiềm thổ để giải thích cơ chế quang phát quang.
Các kết quả chính của luận án bao gồm việc xác định quy trình công nghệ tối ưu để chế tạo vật liệu CAS và SAS pha tạp, khảo sát thực nghiệm về cấu trúc và đặc trưng quang phổ để chỉ ra vai trò của các ion đất hiếm và đề xuất cơ chế chuyển dời hấp thụ, bức xạ. Luận án cũng chỉ ra rằng cơ chế dập tắt cường độ ánh sáng phát quang chủ yếu do tương tác lưỡng cực-lưỡng cực. Ngoài ra, nghiên cứu hiện tượng truyền năng lượng giữa các cặp ion đất hiếm khi đồng pha tạp (Ce³+/Dy³+, Dy³+/Eu³+, Ce³+/Eu³+) đã cung cấp thông tin hữu ích về khả năng điều chỉnh màu bức xạ phát quang, hướng tới ứng dụng trong chế tạo nguồn sáng cho kỹ thuật chiếu sáng.