Trong thời gian từ năm 2010-2015, nhóm nghiên cứu tại Trường ĐHBK Hà Nội do Nguyễn Đức Trung Kiên làm chủ nhiệm, đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chế tạo và tính chất của vật liệu huỳnh quang ứng dụng cho đi-ốt phát quang ánh sáng trắng có nguồn kích thích tử ngoại/gần tử ngoại”.

Mục tiêu chính của đề tài là nghiên cứu chế tạo thành công vật liệu huỳnh quang dựa trên một mạng nền duy nhất và có khả năng ứng dụng chế tạo WLED có nguồn kích thích tử ngoại. Để đạt được yêu cầu này, vật liệu huỳnh quang chế tạo được phải có những đặc điểm chính sau: phổ kích thích huỳnh quang của vật liệu nằm trong vùng tử ngoại hoặc gần tử ngoại; vật liệu dạng hạt và có phân bố kích thước tập trung quanh vùng 1 - 10 μm; phổ huỳnh quang của vật liệu khi được kích thích bằng ánh sáng tử ngoại có giải phát quang rộng trong vùng khả kiến hoặc có thể phát xạ đồng thời 3 màu cơ bản (xanh da Mã số hồ sơ Ngày nhận báo cáo (Do Cơ quan điều hành Quỹ ghi)trời, xanh lá cây và đỏ). Bên cạnh đó, sự phụ thuộc của tính chất quang của vật liệu theo nhiệt độ môi trường cũng sẽ được nghiên cứu.

Một số kết quả nổi bật của nghiên cứu:

- Đối với vật liệu huỳnh quang Sr3SiO5:Ce3+, Li+: Nhóm thực hiện đề tài đã tiến hành thử nghiệm chế tạo vật liệu nền Sr3SiO5 bằng các phương pháp hóa học. Phương pháp chính sử dụng là phương pháp sol-gel. Tuy nhiên, để hình thành pha mong muốn cần thiết bị lò nung nhiệt độ cao (> 1400 °C). Do đây là một thiết bị đặc biệt, rất ít có ở các phòng thí nghiệm trong nước, nên nhóm nghiên cứu đã gặp khó khăn trong việc chế tạo vật liệu này, các pha hình thành chủ yếu là Sr2SiO4, SrSiO và SrO.

- Đối với vật liệu huỳnh quang Sr6P5BO20:Eu3+, Eu2+: Nhóm tác giả đã chế tạo thành công vật liệu huỳnh quang này bằng phương pháp đồng kết tủa và khử hydro. Đây là một loại vật liệu có khả năng phát phổ huỳnh quang có 3 màu cơ bản là xanh da trời, xanh lá cây và đỏ. Cách chế tạo vật liệu này của nhóm là tương đối mới so với các kết quả đã được công bố trên thế giới. Cụ thể, trong giai đoạn đầu tiên, chúng tôi đã tổng hợp vật liệu SrPB pha tạp Eu3+ bằng phương pháp đồng kết tủa. Sử dụng phương pháp nhiễu xạ tia X, chúng tôi xác định được rằng vật liệu nền tổng hợp được có dạng đa pha cấu trúc, bao gồm: Sr2P2O7, Sr3(PO4)2 và Sr6P5BO20.

Sự phụ thuộc của hình thái học của vật liệu theo nhiệt độ thiêu kết được xác định bằng phương pháp hiển vi điện tử quét. Kết quả cho thấy vật liệu chế tạo được có dạng hạt, và nhiệt độ nung 1100°C cho hạt có kích thước ~ 1 μm - kích thước phù hợp để sử dụng trong các đèn huỳnh quang và chế tạo chip LED.

Trong giai đoạn tiếp theo, Eu3+ trong mạng nền SrPB đã được khử hydro để trở thành Eu2+. Tùy thuộc vào điều kiện khử mà toàn bộ hoặc một phần ion Eu3+ được khử hydro để trở thành Eu2+. Nhóm nghiên cứu đã tiến hành khảo sát tính chất huỳnh quang của hệ vật liệu này ở nhiệt độ thấp, thông qua đó xác định được vị trí thay thế của ion Eu trong mạng nền thuộc họ vật liệu này cũng như xác định được ảnh hưởng của trường tinh thể lên tính chất phát quang của vật liệu. Kết quả nghiên cứu cho hệ vật liệu này đã được đăng trong 03 bài báo kỷ yếu hội nghị, 01 bài báo trên tạp chí Electronic Materials.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 13500/2017) tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.

N.T.T (NASATI)