Nghiên cứu khả năng phát xạ đỏ/đỏ xa của ion Mn4+ trong mạng nền Y3Al5O12-YAlO3 nhằm định hướng ứng dụng trong chiếu sáng cây trồng

Tóm tắt

Vật liệu Y₃Al₅O₁₂-YAlO₃ pha tạp ion Mn⁴⁺ (YAG-YAP:Mn⁴⁺) được chế tạo thành công bằng phương pháp phản ứng pha rắn có sự hỗ trợ của nghiền bi hành tinh năng lượng cao. Kết quả phân tích giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) cho thấy, vật liệu tồn tại hai pha chính là Y₃Al₅O₁₂ (YAP) và YAlO₃ (YAG) khi ủ tại các nhiệt độ lớn hơn 1300°C. Ảnh hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FESEM) và phổ tán sắc năng lượng tia X (EDS) chỉ ra rằng, vật liệu YAG-YAP:Mn⁴⁺ có dạng hạt với kích thước trung bình khoảng 1-5 μm với độ sạch cao. Nghiên cứu phổ kích thích huỳnh quang (PLE) và phổ huỳnh quang cho thấy, vật liệu YAG-YAP:Mn⁴⁺ có thể được kích thích tốt tại hai bước sóng 305 và 477 nm; phát xạ mạnh trong dải rộng từ vùng ánh sáng đỏ (674 nm) đến đỏ xa (715 nm). Nguồn gốc của phát xạ đỏ và đỏ xa lần lượt được lý giải là do sự chuyển mức điện tử từ ²E→⁴A₂ của ion Mn⁴⁺ trong mạng nền YAG và YAP. Dưới điều kiện thực nghiệm của nghiên cứu này, cường độ phổ huỳnh quang mạnh nhất được tìm thấy trong mẫu YAG-YAP:Mn⁴⁺ pha tạp 0,2% và ủ tại 1300°C trong thời gian 5 giờ ngoài không khí. Các kết quả thu được cho thấy, vật liệu YAG-YAP:Mn⁴⁺ có tiềm năng lớn trong chế tạo đèn LED chiếu sáng chuyên dụng cho cây trồng.