Thông tin kết quả nghiên cứu đề tài KH&CN cấp bộ mã số B2021-TNA-14 do TS. Lê Tiến Hà, Trường Đại học Khoa học - ĐHTN làm chủ nhiệm

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1. Thông tin chung:

- Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo vật liệu huỳnh quang cấu trúc perovskyte kép AA’BB’O₆ và các chấm lượng tử bọc silica pha tạp đất hiếm cho ứng dụng trong điot phát xạ ánh sáng trắng

- Mã số: B2021-TNA-14.

- Chủ nhiệm: TS. Lê Tiến Hà

- Tổ chức chủ trì: Đại học Thái Nguyên

- Thời gian thực hiện: 01/2021 - 12/2022

2. Mục tiêu:

• Chế tạo được bột huỳnh quang AA’BB’O₆ (A,A’ = Sr, Ca, Ba, Mg; B, B’ = Y, Ti, Mo, W, La, Ta) pha tạp ion Eu³⁺ bằng phương pháp sol – gel cho phát xạ đỏ có hiệu huỳnh quang cao.
• Chế tạo được bột huỳnh quang AA’BB’O₆ (A,A’ = Sr, Ca, Ba, Mg; B, B’ = Y, Ti, Mo, W, La, Ta) pha tạp ion Er³⁺ bằng phương pháp sol – gel cho phát xạ mạnh vùng ánh sáng đỏ và đỏ xa.
• Chế tạo được bột huỳnh quang AA’BB’O₆ (A,A’ = Sr, Ca, Ba, Mg; B, B’ = Y, Ti, Mo, W, La, Ta) đồng pha tạp ion Eu³⁺ và ion Er³⁺ bằng phương pháp sol – gel cho phát xạ đỏ có hiệu huỳnh quang cao.
• Chế tạo được chấm lượng tử CdS, CdSe pha tạp ion Eu³⁺ và Er³⁺ được bọc bởi lớp vỏ silica (SiO₂); nghiên cứu hiệu ứng truyền năng lượng giữa chấm lượng tử CdS, CdSe được bọc silica và các tâm phát xạ ion Eu³⁺, ion Er³⁺ cho phát xạ rộng trong vùng ánh sáng đỏ.

3. Tính mới và sáng tạo:

Các kết quả nghiên cứu của đề tài là các nghiên cứu về cấu trúc, tính chất quang của vật liệu huỳnh quang có cấu trúc perovskite pha tạp ion đất hiếm. Trong các nghiên cứu này tập trung làm rõ cơ chế hấp thụ, cơ chế phát quang của vật liệu khi pha tạp ion đất hiếm với định hướng ứng dụng trong các thiết bị chiếu sáng nói riêng và các ứng dụng trong lĩnh vực quang điện tử và quang tử nói chung. Các nghiên cứu trong đề tài của chúng tôi được công bố trên các tạp chí quốc tế thuộc danh mục (ISI) và các tạp chí trong nước uy tín. Điều này đảm bảo tính mới và tính sáng tạo của đề tài.

4. Kết quả nghiên cứu:

- Xây dựng quy trình tổng hợp một số vật liệu có cấu trúc perovskite tổng hợp các ion đất hiếm như: La₂SrTiO₆ pha tạp ion Eu³⁺; SrTiO₃ pha tạp ion Eu³⁺; Sr₂TiO₄ pha tạp ion Eu³⁺; BiFeO₃ pha tạp ion Eu³⁺; CeO₂ đồng pha tạp ion Eu³⁺ và Al³⁺ và hợp chất 45SiO₂–20N-B₂O₅–20BaF₂–9.5La₂O₃–5CaCO₃–0.5Eu₂O₃ đồng pha tạp các ion đất hiếm.

- Nghiên cứu cấu trúc và tính chất quang của các họ vật liệu La₂SrTiO₆ pha tạp ion Eu³⁺; SrTiO₃ pha tạp ion Eu³⁺; Sr₂TiO₄ pha tạp ion Eu³⁺; BiFeO₃ pha tạp ion Eu³⁺; CeO₂ đồng pha tạp ion Eu³⁺ và Al³⁺ và hợp chất 45SiO₂–20N-B₂O₅–20BaF₂–9.5La₂O₃–5CaCO₃–0.5Eu₂O₃ đồng pha tạp các ion đất hiếm để đánh giá khả năng ứng dụng của vật liệu trong thực tiễn.

- Khảo sát điều kiện công nghệ chế tạo vật liệu để thu được vật liệu có khả năng phát quang mạnh nhất.

5. Sản phẩm:

5.1. Sản phẩm khoa học:

- Bài báo đăng trên các tạp chí quốc tế uy tín (có cảm ơn đề tài).

[1]. Ho Kim Dan, Nguyen Dinh Trung, T.H. Le, Nguyen Le Thai, Nguyen Minh Ty, Dacheng Zhou, Jianbei Qiu (2022), “Influence of F− on the reduction process of Eu³⁺ to Eu²⁺ and optical properties of Eu³⁺/Eu²⁺–Er³⁺–Yb³⁺ co-doped niobate silicate glasse”, Journal of Non-Crystalline Solids, 581, pp. 1-13. (SCIE, Q1_, IF= 3.531).

[2]. N.D. Long, P.T. Tho, N.D. Co, L.T. Ha, N.T.M. Hong, C.T.A. Xuan, C.V. Ha, V.N. Shut, V.I. Mitsiuk, M.V. Bushinsky, M.V. Silibin, D.V. Karpinsky (2022), “Сorrelation between structural phase coexistence and magnetic response of Eu-doped BiFeO₃ at the morphotropic phase boundary”, Ceramics International, 2022 (19), pp. 1-9. (SCIE, Q1_, IF= 5.16).

- Bài báo trong nước (có cảm ơn đề tài).

[1]. Chu Việt Hà, Nguyễn Duy Cừ, Dương Thị Thu Hương, Lô Thị Huế, Chu Thị Anh Xuân, Nguyễn Văn Hảo, Bùi Minh Quý, Chu Quang Tùng, Phạm Quỳnh Trang, Lê Tiến Hà (2022), “Ảnh hưởng của nồng độ ion Eu³⁺ lên cấu trúc và tính chất quang của vật liệu SrTiO₃”, ”, TNU Journal of Science and Technology (Tạp chí KH&CN Đại học Thái Nguyên), 227(16), tr. 241-248, (eISSN: 2615-9562).

[2]. Lê Hồng Liên, Dương Thị Thu Hương, Lê Tiến Hà, Hoàng Như Vân, Phùng Thị Lan, Nguyễn Thị Anh Vui, Nguyễn Văn Hải, (2022), “Tổng hợp và khảo sát hoạt tính xúc tác quang của vật liệu nano CeO₂:Eu³⁺, Al³⁺”, TNU Journal of Science and Technology (Tạp chí KH&CN Đại học Thái Nguyên), 227(16), tr. 149-157, (eISSN: 2615-9562).

[3]. Đỗ Thị Huế, Trần Khắc Khôi, Nguyễn Thị Minh Nguyệt, Lưu Thị Ánh, Lê Anh Trung, Trần Thị Thực, Panhya Chanhthalangsy, Lương Bá Sơn, Lê Tiến Hà (2022), “Nghiên cứu quá trình hình thành của cấu trúc lõi AuR@Ag dưới sự phát triển bất đẳng hướng của lớp vỏ Ag”, TNU Journal of Science and Technology (Tạp chí KH&CN Đại học Thái Nguyên), 226(08), tr. 148-156, (eISSN: 2615-9562).

[4]. Đỗ Thị Huế, Trần Thị Thực, Lê Tiến Hà (2022), “Ảnh hưởng của dung môi phân cực lên quá trình tổng hợp của các hạt nano vàng có kích thước khác nhau”, TNU Journal of Science and Technology (Tạp chí KH&CN Đại học Thái Nguyên), 226(08), tr. 157 - 164, (eISSN: 2615-9562).

5.2. Sản phẩm đào tạo:

Hỗ trợ đào tạo 02 học viên cao học bảo vệ thành công luận văn Thạc sĩ theo hướng của đề tài thực hiện đúng tiến độ:

[1] HV. Vũ Thị Vân Hương, “Chế tạo và nghiên cứu tính chất Quang của vật liệu La₂SrTiO₆ pha tạp ion Eu³⁺ tổng hợp bằng phương pháp phản ứng xẩy ra ở pha rắn", Quyết định số 173/QĐ-ĐHKH ngày 26 tháng 01 ngày 2022 của Hiệu Trưởng Trường Đại học Khoa học về việc công nhận tốt nghiệp và cấp bằng thạc sĩ đợt 2 năm 2021.

[2] HV. Nguyễn Thị Vân Hương, “Chế tạo và nghiên cứu tính chất Quang của vật liệu Sr₂TiO₄ pha tạp ion Eu³⁺ tổng hợp bằng phương gốm", Quyết định số 173/QĐ-ĐHKH ngày 26 tháng 01 ngày 2022 của Hiệu Trưởng Trường Đại học Khoa học về việc công nhận tốt nghiệp và cấp bằng thạc sĩ đợt 2 năm 2021.

[3] HV. Nguyễn Duy Cừ, “Ảnh hưởng của nồng độ Eu đến cấu trúc và tính chất quang của vật liệu SrTiO₃", Quyết định số 173/QĐ-ĐHKH ngày 26 tháng 01 ngày 2022 của Hiệu Trưởng Trường Đại học Khoa học về việc công nhận tốt nghiệp và cấp bằng thạc sĩ đợt 2 năm 2021.

6. Phương thức chuyển giao, địa chỉ ứng dụng, tác động và lợi ích mang lại của kết quả nghiên cứu:

- Phương thức chuyển giao: Gián tiếp dưới dạng tài liệu tham khảo công bố đại chúng.

- Về khoa học: Công bố một số kết quả mới có ý nghĩa khoa học trên các tạp chí quốc tế uy tín thuộc danh mục SCIE và các tạp chí chuyên ngành trong nước (thuộc chủ đề nghiên cứu của đề tài).

- Về giáo dục và đào tạo: Hỗ trợ đào tạo học viên cao học theo đúng hướng của đề tài.

- Làm tài liệu tham khảo cho học viên cao học chuyên ngành quang học, vật lý chất rắng và đồng nghiệp.

- Góp phần nâng cao năng lực nghiên cứu các thành viên trong nhóm thực hiện đề tài, mở rộng hợp tác nghiên cứu, góp phần vào đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao trong lĩnh vực khoa học vật liệu

 

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS

1. General information:

- Project title: Study on fabrication of AA'BB'O₆ dual perovskyte structure fluorescent materials and rare-earth doped silica-coated quantum dots for application in white light emitting diodes.

- Code number: B2021-TNA-14.

- Coordinator: Dr. Le Tien Ha

- Implementing institution: Thai Nguyen university

- Duration: 01/2021 - 12/2022

2. Objective(s):

• Fabricated fluorescent powder AA'BB'O6 (A,A' = Sr, Ca, Ba, Mg; B, B' = Y, Ti, Mo, W, La, Ta) doped with Eu3+ ions by Eu3+ ion method. sol – gel for red emission with high fluorescence efficiency.
• Fabrication of fluorescent powder AA'BB'O6 (A,A' = Sr, Ca, Ba, Mg; B, B' = Y, Ti, Mo, W, La, Ta) doped with Er3+ ions by method sol – gel for strong emission of red and far red light.
• Fabrication of fluorescent powder AA'BB'O6 (A,A' = Sr, Ca, Ba, Mg; B, B' = Y, Ti, Mo, W, La, Ta) co-doped with Eu3+ ions and ions Er3+ by sol-gel method gives high fluorescence red emission.
• Fabricated CdS, CdSe doped Eu3+ and Er3+ ions quantum dot covered by silica shell (SiO2); study the energy transfer effect between CdS, CdSe quantum dots covered with silica and the emission centers of Eu3+ and Er3+ ions for wide emission in the red light region.

3. Creativeness and innovativeness:

The research results of the topic are studies on the structure and optical properties of fluorescent materials with rare earth ion-doped perovskite structure. In these studies, the focus is on clarifying the absorption mechanism, the luminescence mechanism of the materials when doping rare earth ions with the orientation of application in lighting devices in particular and applications in the field of optoelectronics. and photonics in general. The studies in our project are published in international journals of the list (ISI) and prestigious domestic journals. This ensures the novelty and creativity of the subject.

4. Research results:

• Building a process to synthesize some materials with perovskite structure to synthesize rare earth ions such as: La2SrTiO6 doped with Eu3+ ions; SrTiO3 doped with Eu3+ ions; Sr2TiO4 doped with Eu3+ ions; BiFeO3 doped with Eu3+ ions; CeO2 co-doped with Eu3+ and Al3+ ions and the compound 45SiO2–20N-B2O5–20BaF2–9.5La2O3–5CaCO3–0.5Eu2O3 co-doped rare earth ions.
• Studying the structure and optical properties of the La2SrTiO6 material families doped with Eu3+ ions; SrTiO3 doped with Eu3+ ions; Sr2TiO4 doped with Eu3+ ions; BiFeO3 doped with Eu3+ ions; CeO2 co-doped with Eu3+ and Al3+ ions and the compound 45SiO2–20N-B2O5–20BaF2–9.5La2O3–5CaCO3–0.5Eu2O3 co-doped rare earth ions to evaluate the applicability of the material in practice.
• Investigate material manufacturing technology conditions to obtain materials with the strongest luminescence ability.

5. Products:

5.1. Scientific publications:

 - Articles published in prestigious international journals

[1]. Ho Kim Dan, Nguyen Dinh Trung, T.H. Le, Nguyen Le Thai, Nguyen Minh Ty, Dacheng Zhou, Jianbei Qiu (2022), “Influence of F− on the reduction process of Eu³⁺ to Eu²⁺ and optical properties of Eu³⁺/Eu²⁺–Er³⁺–Yb³⁺ co-doped niobate silicate glasse”, Journal of Non-Crystalline Solids, 581, pp. 1-13. (SCIE, Q1_, IF= 3.531).

[2]. N.D. Long, P.T. Tho, N.D. Co, L.T. Ha, N.T.M. Hong, C.T.A. Xuan, C.V. Ha, V.N. Shut, V.I. Mitsiuk, M.V. Bushinsky, M.V. Silibin, D.V. Karpinsky (2022), “Сorrelation between structural phase coexistence and magnetic response of Eu-doped BiFeO₃ at the morphotropic phase boundary”, Ceramics International, 2022 (19), pp. 1-9. (SCIE, Q1_, IF= 5.16).

- National articles

[1]. Chu Viet Ha, Nguyen Duy Cu, Duong Thi Thu Huong, Lo Thi Hue, Chu Thi Anh Xuan, Nguyen Van Hao, Bui Minh Quy, Chu Quang Tung, Pham Quynh Trang, Le Tien Ha (2022), “The influence of concentration Eu3+ ion concentration on the structure and optical properties of SrTiO3 materials", ", TNU Journal of Science and Technology (Journal of Science and Technology of Thai Nguyen University), 227(16), p. 241-248, (eISSN: 2615-9562).

[2]. Le Hong Lien, Duong Thi Thu Huong, Le Tien Ha, Hoang Nhu Van, Phung Thi Lan, Nguyen Thi Anh Vui, Nguyen Van Hai, (2022), “Synthesis and investigation of photocatalytic activity of CeO2 nanomaterials :Eu3+, Al3+", TNU Journal of Science and Technology (Science and Technology Journal of Thai Nguyen University), 227(16), p. 149-157, (eISSN: 2615-9562).

[3]. Do Thi Hue, Tran Khac Khoi, Nguyen Thi Minh Nguyet, Luu Thi Anh, Le Anh Trung, Tran Thi Thi, Panhya Chanhthalangsy, Luong Ba Son, Le Tien Ha (2022), “Study on the formation process of core structure AuR@Ag under the anisotropic development of the Ag shell", TNU Journal of Science and Technology (Journal of Science and Technology of Thai Nguyen University), 226(08), pp. 148-156, (eISSN: 2615-9562).

[4]. Do Thi Hue, Tran Thi Thi, Le Tien Ha (2022), "Effect of polar solvents on the synthesis of gold nanoparticles of different sizes", TNU Journal of Science and Technology. Thai Nguyen University), 226(08), pp. 157 - 164, (eISSN: 2615-9562).

5.2. Training results:

Support training two postgraduates to implement on schedule:

 

[1] Vu Thi Van Huong, has received a master degree in Optic, Thai Nguyen University of Sciences (173/QD-ĐHKH dated January 26, 2022 of the Rector of the University of Science).

 [2] Nguyen Thi Van Huong, has received a master degree in Optic, Thai Nguyen University of Sciences (173/QD-ĐHKH dated January 26, 2022 of the Rector of the University of Science).

[3] Nguyen Duy Cu, has received a master degree in Optic, Thai Nguyen University of Sciences (1304/QD-ĐHKH dated 12/10/2021 of the Rector of the University of Science).

6. Transfer alternatives, application institutions, impacts and benefits of researach results:

- Method of delivery: Indirectly in the form of public reference documents.

- About science: Publishing some new results of scientific significance in prestigious international journals on the list of SCIE and domestic specialized journals (under the research topic of the topic).

- Education and training: Support to train graduate students in the right direction of the topic.

- As a reference for graduate students majoring in optics, solid-state physics and colleagues.

- Contributing to improving the research capacity of the members of the project implementation team, expanding research cooperation, contributing to training high-quality human resources in the field of materials science