TÍNH CHẤT QUANG CỦA VẬT LIỆU Y3Al5O12/YAlO3 ĐỒNG PHA TẠP ION Cr3+ VÀ Mn4+ CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẢN ỨNG PHA RẮN

Tóm tắt

Bột huỳnh quang phát xạ đỏ - đỏ xa Y₃Al₅O₁₂/YAlO₃:Cr³⁺ (YAG/YAP:Cr³⁺) đồng pha tạp với ion Mn⁴⁺ được chế tạo thành công bằng phương pháp phản ứng pha rắn ở nhiệt độ cao. Kết quả giản đồ nhiễu xạ tia X chỉ ra rằng ion Cr³⁺ và Mn⁴⁺ đồng thời thay thế cho ion Al³⁺ trong ô bát diện [AlO₆] của hai mạng nền Y₃Al₅O₁₂ (YAG), YAlO₃ (YAP). Ảnh hiển vi điện tử quét phát xạ trường cho thấy vật liệu YAG/YAP:(Cr³⁺, Mn⁴⁺) nung ở 1500 °C có dạng hạt với kích thước cỡ 2 mm. Phân tích phổ huỳnh quang và phổ kích thích huỳnh quang cho thấy vật liệu YAG/YAP:(Cr³⁺, Mn⁴⁺) cho phát xạ mạnh trong vùng đỏ - đỏ xa với đỉnh 694 nm và kích thích tốt ở hai bước sóng 404 nm và 560 nm. Cường độ huỳnh quang cực đại thu được ứng với mẫu YAG/YAP pha tạp 1,3%Cr³⁺ và 0,05%Mn⁴⁺ nung tại 1500 °C trong thời gian 5 giờ ngoài không khí. Sự có mặt của ion đồng pha tạp Mn⁴⁺ đã làm tăng cường độ phát xạ mẫu YAG/YAP:1,3%Cr³⁺ lên 3,47 lần so với mẫu đơn pha tạp. Sự tăng cường này được lý giải là do đóng góp của quá trình truyền năng lượng từ ion Mn⁴⁺ sang Cr³⁺ trong mạng nền YAG/YAP. Bên cạnh đó, mẫu tối ưu có khả năng đáp ứng được 15,54% vùng đỏ - đỏ xa trong phổ hấp thụ của phytochrome đỏ xa P_fr. Các kết quả thu được chứng tỏ rằng vật liệu Y₃Al₅O₁₂/YAlO₃:Cr³⁺ đồng pha tạp với ion Mn⁴⁺ có tiềm năng ứng dụng lớn trong chế tạo đèn LED chiếu sáng chuyên dụng cho cây trồng.