Nghiên cứu chế tạo và tính chất phát quang của ion Er3+ trong thủy tinh B2O3-Bi2O3-Al2O3-ZnO
##plugins.themes.academic_pro.article.main##
Author
-
Trịnh Ngọc Đạt, Lê Văn Thanh Sơn, Đinh Thanh Khẩn, Lê Vũ Trường Sơn, Phan LiễnTrường Đại học Sư phạm - Đại học Đà NẵngNguyễn Tấn HưngViện Khoa học và Công nghệ tiên tiến - Đại học Đà NẵngHuỳnh Thanh TùngTrường Đại học Bách khoa - Đại học Đà NẵngNguyễn Trọng ThànhViện Khoa học Vật liệu – Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt NamĐặng Ngọc ToànViện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ cao, Trường Đại học Duy Tân
Từ khóa:
Tóm tắt
Vật liệu thủy tinh B2O3-Bi2O3-Al2O3-ZnO (ZABB) pha tạp ion Er3+ với các nồng độ từ 0,1% đến 1,5% được chế tạo bằng phương pháp nóng chảy. Các phép đo nhiễu xạ tia X (XRD) và phổ tán sắc năng lượng tia X (EDS) đã khẳng định cấu trúc vô định hình và thành phần nguyên tố của vật liệu. Tính chất phát quang cũng được phân tích dựa trên phổ kích thích và phát quang của mẫu. Bước sóng phù hợp nhất để kích thích phát quang cho các mẫu là 378 nm. Phổ phát quang của ion Er3+ trong thủy tinh ZABB trong vùng khả kiến gồm 4 đỉnh tại 410 nm, 525 nm, 545 nm và 660 nm tương ứng với các chuyển dời 2H9/2 à 4I15/2, 2H11/2 à 4I15/2, 4S3/2 à 4I15/2 và 4F9/2 à 4I15/2. Tọa độ màu của mẫu cũng đã được nghiên cứu và cho thấy, mẫu phát xạ màu xanh lá. Phát xạ mạnh tại vùng khả kiến của vật liệu thủy tinh ZABB pha tạp ion Er3+ cho thấy, nó có tiềm năng ứng dụng cao trong sản xuất LED màu xanh lá cây.
Tài liệu tham khảo
-
[1] Feng, Li, et al, "Optical properties and upconversion in rare earth doped oxyfluoride glasses”, Optik, 169 (2018): 118-124.
[2] Reddy, DV Krishna, et al, "Enhancement of the red emission of Eu3+ by Bi3+ sensitizers in yttrium alumino bismuth borosilicate glasses”, Journal of Molecular Structure, 1176 (2019): 133-148.
[3] Mahamuda, Sk, et al, "Visible red, NIR and Mid-IR emission studies of Ho3+ doped Zinc Alumino Bismuth Borate glasses”, Optical Materials, 36.2 (2013): 362-37.
[4] Annapoorani, K., et al. "Investigations on structural and luminescence behavior of Er3+ doped Lithium Zinc borate glasses for lasers and optical amplifier applications”, Journal of Non-Crystalline Solids, 447 (2016): 273-282.
[5] Mostafa, A. M. A., et al. "Multi-objective optimization strategies for radiation shielding performance of BZBB glasses using Bi2O3: A FLUKA Monte Carlo code calculations”, Journal of Materials Research and Technology, 9.6 (2020): 12335-12345.
[6] Eke, Canel, "Radiation attenuation properties of B2O3-ZnO-Al2O3-Bi2O3-Sm2O3 glasses”, Radiochimica Acta (2021).
[7] Zaid, M. H. M., et al, "Synthesis, mechanical characterization and photon radiation shielding properties of ZnO–Al2O3–Bi2O3–B2O3 glass system", Optical Materials, 122 (2021): 111640.
[8] Zhang, Yan, et al, "Influence of Sm2O3 on the crystallization and luminescence properties of boroaluminosilicate glasses”, Materials Research Bulletin, 44.1 (2009): 179-183.
[9] Swapna, K., et al, "Visible luminescence characteristics of Sm3+ doped zinc alumino bismuth borate glasses”, Journal of luminescence, 146 (2014): 288-294.
[10] Choi, Yong Gyu, and Jong Heo. "1.3 μm emission and multiphonon relaxation phenomena in PbO- Bi2O3- Ga2O3 glasses doped with rare-earths”, Journal of Non-Crystalline Solids, 217.2-3 (1997): 199-207.
[11] Oprea, Isabella-Ioana, Hartmut Hesse, and Klaus Betzler. "Luminescence of erbium-doped bismuth–borate glasses”, Optical Materials, 28.10 (2006): 1136-1142.
[12] Peng, Mingying, and Lothar Wondraczek. "Photoluminescence of Sr 2 P 2 O 7: Bi 2+ as a red phosphor for additive light generation”, Optics letters,15 (2010): 2544-2546.
[13] Annapurna, K., et al, "Spectral properties of Eu3+: ZnO–B2O3–SiO2 glasses”, Journal of Molecular Structure,1-3 (2005): 53-60.
[14] Singh, K. J., Sandeep Kaur, and R. S. Kaundal, "Comparative study of gamma ray shielding and some properties of PbO–SiO2–Al2O3 and Bi2O3–SiO2–Al2O3 glass systems”, Radiation Physics and Chemistry, 96 (2014): 153-157.
[15] Fernandes, Hugo R., et al. "Effect of Al2O3 and K2O content on structure, properties and devitrification of glasses in the Li2O–SiO2 system”, Journal of the European Ceramic Society, 30.10 (2010): 2017-2030.
[16] Rajagukguk, Juniastel, Bornok Sinaga, and Jakrapong Kaewkhao. "Structural and spectroscopic properties of Er3+ doped sodium lithium borate glasses”, Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 223 (2019): 117342.
[17] Yuan, Gao, et al. "Effect of glass network modifier R2O (R= Li, Na and K) on upconversion luminescence in Er3+/Yb3+ co-doped NaYF4 oxyfluoride glass-ceramics”, Journal of rare earths, 33.8 (2015): 830-836.
[18] Pal, I., et al, "Spectroscopic and structural investigations of Er3+ doped zinc bismuth borate glasses”, Materials Chemistry and Physics, 133.1 (2012): 151-158.
[19] Swapna, K., et al, "Visible luminescence characteristics of Sm3+ doped zinc alumino bismuth borate glasses”, Journal of luminescence, 146 (2014): 288-294.
[20] Khan, D. T., et al, "Study on luminescent properties of Tb3+ and Sm3+ co-doped CaSiO3 phosphors for white light emitting diodes”, Materials Research Express,1 (2019): 016507.
[21] Singh, Vijay, et al, "Infrared and visible emission of Er3+ in combustion-synthesized CaAl2O4 phosphors”, Journal of luminescence, 129.11 (2009): 1375-1380.
[22] Singh, Dhananjay Kumar, and J. Manam, "Efficient dual emission mode of green emitting perovskite BaTiO3: Er3+ phosphors for display and temperature sensing applications”, Ceramics International, 44.9 (2018): 10912-10920.
[23] Basavapoornima, Ch, et al, "Spectroscopic and pump power dependent upconversion studies of Er3+-doped lead phosphate glasses for photonic applications”, Journal of Alloys and Compounds, 699 (2017): 959-968.
[24] Mariselvam, K., and Juncheng Liu, "A novel Er3+ ions doped zirconium magnesium borate glass with very high quantum efficiency for green laser and optical amplifier applications”, Solid State Sciences, 111 (2021): 106443.
[25] Aouaini, Fatma, et al, "Visible to infrared Down conversion of Er3+ doped tellurite glass for luminescent solar converters”, Journal of Alloys and Compounds, (2021): 162506.
[26] Chen, Fangze, et al, "Investigation of mid-infrared emission characteristics and energy transfer dynamics in Er3+ doped oxyfluoride tellurite glass”, Scientific reports,1 (2015): 1-11.
[27] Gonçalves, A., et al. "Luminescence and upconversion processes in Er3+-doped tellurite glasses”, Journal of Luminescence, 201 (2018): 110-114.