Luận án Nghiên cứu tổng hợp bột huỳnh quang phát ánh sáng vùng đỏ trên cơ sở các oxit kim loại pha tạp ion kim loại chuyển tiếp Mn ⁴⁺ và Cr ³⁺ nhằm ứn g dụng trong chiếu sáng rắn

h sáng đi qua, 
thời gian tích phân, bước quét.Tất cả các mẫu nghiên cứu trong luận án đều được 
đo ở nhiệt độ phòng. Để khảo sát sự tách vạch năng lượng và sự phụ thuộc 
của tính chất quang vào nhiệt độ mẫu chúng tôi đo phổ huỳnh quang của vật liệu 
ở nhiệt độ từ 10 – 300 K. 
2.2.5. Đo các đại lượng quang và thử nghiệm trên chip LED 
Để khảo sát bao quát các tính chất của vật liệu thì chúng tôi đã tiến hành đưa 
bột vào chip LED và khảo sát chip LED bằng quả cầu tích phân. Quả cầu tích phân 
là công cụ hữu hiệu để khảo sát các thông số quang của chip LED sau khi đã được 
sản xuất hoàn chỉnh. Phép đo này sẽ cho ta biết thông tin về quang thông, phổ năng 
lượng, nhiệt độ màu, hiệu suất sáng, công suất, dòng điện và đặc biệt là chỉ số hoàn 
màu CRI của chip LED. 
Trong luận án này, các thông số của vật liệu sau khi được phủ lên chip LED 
chúng tôi khảo sát trên hệ quả cầu tích phân (GS-IS500-TLS-H, Gamma Scientific) 
tại Viện Tiên tiến Khoa học và Công nghệ (AIST), Trường Đại học Bách khoa Hà 
Nội. 
Hình 2.9 Quả cầu tích phân tại Viện Tiên tiến Khoa học và Công nghệ (AIST), Trường 
Đại học Bách khoa Hà Nội 
Để đo các đại lượng quang của đèn người ta sử dụng quả cầu tích phân, là một 
quả cầu rỗng bán kính R. Nguyên lý hoạt động của quả cầu tích phân dựa trên 
46 
nguyên lý phản xạ nhiều lần trên lớp phủ tán xạ khuếch tán theo định luật Lambert, 
quả cầu tích phân được sử dụng để đo quang thông trong toàn không gian phát ra từ 
nguồn bức xạ đặt bên ngoài hoặc bên trong quả cầu. Kích thước của quả cầu phụ 
thuộc vào kích thước và dải quang thông của đèn. Thông thường, để đo quang thông 
của chip LED SMD, người ta dùng quả cầu bán kính từ 15 đến 30 cm. Trong trường 
hợp phải xác định quang thông của các chip COB công suất lớn hoặc bộ đèn LED 
tube, bán kính của quả cầu có thể đến 100 cm. Phía trong thành quả cầu, người ta 
phủ một lớp vật liệu màu trắng, thường là BaSO4 tán xạ khuếch tán toàn phần. 
Ngoài ra lớp phủ này phải có hệ số hấp thụ không đổi đối với toàn bộ vùng sáng 
ánh sáng nhìn thấy. Yêu cầu này cho phép người ta xác định đúng quang thông của 
các chip LED hoặc bộ đèn có phổ màu sắc khác nhau.Trên thành quả cầu được gắn 
cảm biến quang điện có chức năng đo quang thông của nguồn sáng. Ngoài ra, người 
ta gắn một sợi quang dẫn để truyền dẫn ánh sáng của bộ đèn vào khe của một máy 
quang phổ. Máy quang phổ sẽ cho các thông tin về màu sắc như quang phổ, phổ 
màu, nhiệt độ màu và chỉ số CRI của chip LED hay bộ đèn. Để chắn các tia sáng 
phát trực tiếp từ đèn vào cảm biến quang điện, người ta đặt giữa nguồn sáng cần đo 
và cảm biến một màn chắn có kích thước phù hợp. Người ta thường chọn phép so 
sánh quang thông của nguồn sáng cần đo với một nguồn sáng chuẩn. Theo quy định 
của cơ quan đo lường quốc tế, nguồn sáng chuẩn phải là nguồn sáng A (là đèn sợi 
đốt), có nhiệt độ màu 2856K. Hình 2 trình bày bộ đèn chuẩn quang thông. 
So với các phép đo huỳnh quang khác, quả cầu tích phân có thể đo được tổng 
quang thông và các tham số trắc quang, đo phân bố cường độ sáng cũng như thử 
nghiệm tăng tốc để thử nghiệm tuổi thọ gia tốc cao và thử nghiệm ứng suất đa môi 
trường của LED. 
Một số điểm mạnh của hệ quả cầu tích phân GS-IS500-TLS-H, Gammar 
Scientific" là hệ được chuẩn hoá theo chuẩn quốc tế, vì thế đo được cường độ tuyệt 
đối chứ không phải cường độ tương đối. Bên cạnh đó hệ cũng đo được quang thông 
của LED tại các nhiệt độ khác nhau và tại các dòng điện khác nhau. 
47 
2.3. Kết luận chương 2 
Chúng tôi đã xây dựng quy trình chế tạo ba hệ bột huỳnh quang trên cơ sở các 
mạng nền SrAl2O4 pha tạp Mn4+, SrMgAl10O17 pha tạp Mn4+ và MgAl2O4 pha tạp 
Cr3+ bằng phương pháp đồng kết tủa kết hợp với ủ nhiệt. Tính toán các tiền chất ban 
đầu, khảo sát nhiệt độ nung, nồng độ pha tạp để tìm ra điều kiện tốt nhất cho phát 
ánh sáng vùng đỏ. 
Để nghiên cứu cấu trúc tinh thể và phân tích định tính, định lượng thành phần 
pha tinh thể có trong mẫu vật liệu chúng tôi đo giản đồ nhiễu xạ tia X. 
Để khảo sát hình thái bề mặt và kích thước hạt chúng tôi tiến hành chụp 
ảnh hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FESEM); Khảo sát thành phần 
các nguyên tố hóa học có trong vật liệu cũng như định lượng của các nguyên tố 
chúng tôi đã tiến hành đo phổ tán sắc năng lượng tia X (EDS); 
Để khảo sát tính chất quang chúng tôi tiến hành đo phổ huỳnh quang (PL) và 
huỳnh quang kích thích (PLE) đồng thời thử nghiệm phủ bột huỳnh quang chế tạo 
được lên chip LED phát ánh sáng trắng. Khảo sát đồ thị màu và đo chỉ số hoàn màu. 
48 
CHƯƠNG 3. CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA 
BỘT HUỲNH QUANG SrAl2O4 PHA TẠP Mn4+ 
Như đã trình bày trong chương 2, hệ bột huỳnh quang SrAl2O4 pha tạp Mn4+ 
đã được chúng tôi chế tạo một cách hệ thống bằng phương pháp đồng kết tủa kết 
hợp với ủ nhiệt với nồng độ Mn4+ pha tạp từ 0,006 - 0,1 mol%, được nung thiêu kết 
ở các nhiệt độ khác nhau. Trong chương này, chúng tôi sẽ trình bày một cách chi 
tiết và phân tích các kết quả nhận được từ các phép đo khảo sát cấu trúc tinh thể và 
tính chất quang của bột huỳnh quang chế tạo được. Trên cơ sở so sánh các số liệu 
nhận được, các điều kiện tốt nhất về nhiệt độ nung thiêu kết và nồng độ pha tạp để 
vật liệu cho cường độ phát quang cao nhất đã được xác định. 
3.1. Cấu trúc tinh thể và ảnh hưởng của nhiệt độ thiêu kết lên pha của 
mạng nền SrAl2O4 
Cấu trúc tinh thể của mạng nền là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng 
đến tính chất quang và hiệu suất phát quang của bột huỳnh quang. Chính vì vậy, 
trước khi tiến hành các nghiên cứu tiếp theo, cấu trúc tinh thể và các yếu tố ảnh 
hưởng tới cấu trúc tinh thể và độ sạch pha được ưu tiên nghiên cứu nhằm lựa chọn 
được điều kiện chế tạo tốt nhất đối với mạng nền SrAl2O4. Để nghiên cứu cấu trúc 
tinh thể của mạng nền này, các mẫu được đo phổ giản đồ nhiễu xạ tia X trong góc 
2θ từ 10o đến 70o với bước quét 0.01o và thời gian quét 2o/phút. 
Hình 3.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu nung thiêu kết tại 1200 ℃ trong 6 giờ 
và phổ thẻ chuẩn của mạng nền SrAl2O4 số 00-034-0379. 
49 
Kết quả phân tích phổ giản đồ nhiễu xạ tia X đối với mẫu được thiêu kết tại 
các nhiệt độ 1200 oC trong thời gian 6 giờ trong không khí cho thấy mẫu sau khi 
nung đã hình thành pha tinh thể của hợp chất dạng SrAl2O4. Đối chiếu phổ giản đồ 
nhiễu xạ tia X thu được từ mẫu với các thẻ chuẩn chỉ ra phổ giản đồ nhiễu xạ tia X 
này tương ứng thẻ chuẩn số JCPDS 00–034– 0379. Từ thẻ chuẩn này, vật liệu 
SrAl2O4 chế tạo được trong nghiên cứu này có cấu trúc dạng đơn tà (monoclinic) 
với các thông số ô cơ sở a = 8,4424 Å, b = 8,822 Å, c = 5,1607 Å, z = 4,00 Å và 
V = 383,68 Å3 [89]. Tuy nhiên quan sát kỹ hơn giữa phổ giản đồ nhiễu xạ tia X 
thực nghiệm và các vạch phổ chuẩn thì tỷ lệ cường độ của các đỉnh phổ giản đồ 
nhiễu xạ tia X thực nghiệm và thẻ chuẩn có sự khác nhau. Sự khác nhau về tỷ lệ 
giữa các đỉnh nhiễu xạ có thể được giải thích là do sự ưu tiên định hướng của mạng 
tinh thể khác nhau. 
Hình 3.2 Giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu SrAl2O4: 0,04 mol%Mn4+ sau khi được 
nung thiêu kết từ 900 ℃ đến 1300 ℃ trong thời gian 6 giờ. 
Sự hình thành và độ kết tinh của mạng nền phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ 
thiêu kết. Vì vậy để lựa chọn được nhiệt độ nung thiêu kết tốt nhất, vật liệu được 
nung thiêu kết tại các nhiệt độ khác nhau từ 900 oC tới 1300 oC trong 6 giờ. Quan 
sát giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu nung tại các nhiệt độ khác nhau cho thấy khi 
mẫu được nung thiêu kết tại nhiệt độ 900 oC vật liệu đã hình thành pha tinh thể 
mong muốn SrAl2O4 với một số đỉnh nhiễu xạ đặc trưng chính có cường độ cao hơn 
50 
so với các đỉnh nhiễu xạ khác trong thẻ giản đồ nhiễu xạ tia X chuẩn. Tuy nhiên bên 
cạnh các đỉnh nhiễu xạ đặc trưng cho pha tinh thể của mạng nền SrAl2O4 còn quan 
sát thấy các pha tinh thể không mong muốn là Sr4Al2O25 và Al2O3, các pha tạp này 
cũng được quan sát trong một số báo cáo trước đây về tổng hợp bột huỳnh quang 
dựa trên mạng nền SrAl2O4 [89, 90]. Sự xuất hiện của các pha tạp này có thể là do 
trong quá trình tạo kết tủa, vật liệu hình thành dưới dạng các hạt chứa Al(OH)3 và 
Sr(OH)2 tách biệt nhau. Khi nhiệt độ thiêu kết tại 900 ℃, các hạt chứa các hydroxit 
phân hủy thành các hạt chứa các oxit kim loại là Al2O3 và SrO2 và ion kim loại 
trong vật liệu chưa đủ năng lượng để khuếch tán vào nhau hoàn toàn để tạo thành 
pha của vật liệu mong muốn theo tỷ lệ xác định ban đầu. Cũng tại nhiệt độ 900 ℃, 
các đỉnh nhiễu xạ đặc trưng cho Al2O3 quan sát được khá cao so với Sr4Al2O25, điều 
này cho thấy nhiệt độ nung thiêu kết là khá thấp cần tiếp tục nâng cao nhiệt độ thiêu 
kết. Để chứng minh cho điều này, vật liệu được nung thiêu kết tại 1000 oC và 
1100 oC. Khi nung thiêu kết tại các nhiệt độ này thì cường độ các đỉnh nhiễu xạ của 
Sr4Al2O25 tăng lên và Al2O3 giảm dần, đồng thời chúng giảm so với các đỉnh nhiễu 
xạ của mạng nền SrAl2O4. Sự thay đổi về tỷ lệ cường độ các đỉnh nhiễu xạ giữa các 
pha cho thấy nhiệt độ thiêu kết có vai trò quan trọng trong sự hình thành pha tinh 
thể mong muốn SrAl2O4. Do vậy chúng tôi tiếp tục tăng nhiệt độ thiêu kết lên 
1200 ℃ và 1300 ℃. Quan sát phổ giản đồ nhiễu xạ tia X tại nhiệt độ 1200 oC, các 
pha tạp đã gần như biến mất và cường độ các đỉnh nhiễu xạ của pha tinh thể mong 
muốn SrAl2O4 tăng lên khá mạnh so với nung thiêu kết tại 1100 oC. Tiếp tục tăng 
nhiệt độ thiêu kết lên 1300 oC, phổ giản đồ nhiễu xạ tia X cho thấy vật liệu khá tinh 
khiết với pha của SrAl2O4 và cường độ của các đỉnh nhiễu xạ cao hơn so với nung 
thiêu kết tại 1200 oC. Như vậy với nhiệt độ nung thiêu kết tại 1300 oC trong 6 giờ, 
chúng tôi đã thu được vật liệu SrAl2O4 có độ tinh khiết về pha tốt để tiếp tục quá 
trình tổng hợp bột huỳnh quang SrAl2O4 pha tạp Mn4+. 
 Để chứng minh cho sự lựa chọn nhiệt độ thiêu kết tại 1300 oC là nhiệt độ phù 
hợp cho tổng hợp vật liệu, phổ Raman đã được sử dụng để nghiên cứu các liên kết 
đặc trưng có trong mẫu đã được tiến hành phân tích. Hình 3.3 là phổ Raman vật liệu 
SrAl2O4 được nung thiêu kết từ 900 oC đến 1300 oC trong 6 giờ, được đo trong vùng 
từ 150 cm-1 đến 1000 cm-1. Đối với mẫu được ủ ở 900 oC, phổ Raman xuất hiện các 
51 
đỉnh phổ tại 420 cm-1, 441 cm-1, 467 cm-1, 554 cm-1, 676 cm-1 và 746 cm-1. Các đỉnh 
tại 420 cm-1, 441 cm-1, 554 cm-1, 676 cm-1 và 746 cm-1 được cho là do sự dao động 
phonon quang học liên quan tới các oxit kim loại SrO, Al2O3 và Sr4Al14O25 [41]. 
Đỉnh tại 467 cm-1 là vị ví đỉnh phổ Raman đặc trưng của các liên kết O - Al - O của 
cấu trúc bát diện [AlO4] trong tinh thể SrAl2O4 [41, 91]. Cường độ của các đỉnh của 
phổ Raman đặc trưng cho các dao động đối xứng, liên kết trong tinh thể. Do vậy khi 
các tinh thể được hình thành càng nhiều, thì cường độ của đỉnh phổ đặc trưng cho 
các liên kết sẽ tăng lên. Kết quả phân tích Raman cho thấy nhiệt độ nung tăng từ 
1000 oC lên 1300 oC, cường độ của đỉnh Raman tại 467 cm-1 tăng lên theo nhiệt độ 
trong khi các đỉnh phổ khác giảm dần, điều này cho thấy vật liệu có độ kết tinh tăng 
lên. Kết quả này hoàn toàn phù hợp với kết quả phân tích của phổ giản đồ nhiễu xạ 
tia X. Bên cạnh đỉnh tại 467 cm-1, phổ Raman của các mẫu nung tại nhiệt độ từ 
1100 oC còn xuất hiện 1 đỉnh phổ tại 788 cm-1, đặc trưng cho dao động phonon của 
mạng tinh thể SrAl2O4 như đã được ghi nhận trong báo cáo của L. Chen [90] nhưng 
cường độ thấp hơn so với đỉnh đặc trưng của liên kết O - Al - O của cấu trúc bát 
diện. 
Hình 3.3 (a) Phổ Raman của vật liệu SrAl2O4: 0,04 mol%Mn4+ sau khi được nung thiêu 
kết từ 900 ℃ đến 1300 ℃ trong 6 giờ và (b) Phổ Raman của vật liệu với tỷ lệ phối trộn 
SrO và Al2O3 khác nhau [90]. 
(b) 
(a) 
52 
3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ thiêu kết lên hình thái bề mặt của vật liệu 
Hình thái bề mặt và kích thước hạt của vật liệu huỳnh quang có ảnh hưởng lớn 
đến hiệu quả hấp thụ của vật liệu khi kích thích bởi các photon do chíp LED phát ra. 
Vật liệu huỳnh quang ứng dụng trong chế tạo LED phải có kích thước hạt đồng đều 
để khi phủ lên bề mặt chíp LED tạo thành một lớp màng có độ đồng nhất và mật độ 
cao. Theo nghiên cứu về kích thước của bột huỳnh quang ứng dụng trong chế tạo 
LED thì kích thước hạt của vật liệu tốt nhất để đáp ứng được mật độ phủ cũng như 
hiệu quả hấp thụ bước sóng phát ra từ các chíp LED nằm trong khoảng từ 
5 – 10 µm. Do đó khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hình thái bề mặt và kích thước 
hạt của vật liệu là rất cần thiết. Trong phương pháp đồng kết tủa kết hợp ủ nhiệt, 
yếu tố ảnh hưởng lớn đến hình thái bề mặt và kích thước hạt của vật liệu huỳnh 
quang là nhiệt độ thiêu kết. Để khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ mẫu lên hình thái 
và kích thước của bột huỳnh quang sau khi thiêu kết, các mẫu được nung thiêu kết 
từ 1000 oC tới 1300 oC được tiến hành chụp ảnh FESEM. 
Quan sát ảnh FESEM chụp ở chế độ phân giải thấp trong Hình 3.4 (a, b) cho 
thấy các mẫu nung ở các nhiệt độ thiêu kết khác nhau đều hình thành các khối vật 
liệu có hình dạng không xác định rõ ràng với bề mặt không được nhẵn mà mấp mô 
và có kích thước mẫu bột nằm trong khoảng từ 5 µm tới 10 µm. Qua quan sát về 
hình dạng và bề mặt của các khối vật liệu này, chúng tôi nhận định rằng các khối 
vật liệu này được hình thành là do sự co cụm của các hạt bột huỳnh quang trong quá 
trình nung thiêu kết. 
Để chứng minh cho điều này, các mẫu được tiến hành chụp ảnh FESEM với 
độ phân giải cao hơn như trình bày trong Hình 3.4 (c, d, e, f). Khi quan sát bề mặt 
của vật liệu được nung thiêu kết tại 1000 oC cho thấy bề mặt của khối vật liệu bao 
gồm các hạt đồng nhất với hình dạng gần với hình cầu hoặc que và kích thước vào 
khoảng 300 - 400 nm kết đính với nhau. Hình dạng của các hạt có kích cỡ nm được 
cho là hình thành riêng biệt trong quá trình đồng kết tủa để tạo thành các hydroxit 
trước khi tiến hành nung thiêu kết. Quan sát kỹ hơn bề mặt của các hạt cỡ nm này 
còn cho thấy biên hạt không sắc nét điều này chứng tỏ rằng sự kết tinh của vật liệu 
là thấp và phù hợp với quan sát trong phổ giản đồ nhiễu xạ tia X ở trên. 
53 
Hình 3.4 Hình ảnh FESEM của bột huỳnh quang SrAl2O4 : 0,04 mol% Mn4+ với độ 
phóng đại thấp sau khi nung thiêu kết tại a) 1000 ℃, b) 1300 ℃ và độ phóng đại cao 
sau khi nung thiêu kết c) 1000 ℃, d) 1100 ℃, e) 1200 ℃ và f) 1300 ℃ trong 6 giờ. 
Khi nhiệt độ thiêu kết tăng lên 1100 oC, trên bề mặt của mẫu không quan sát 
rõ được các hạt cỡ nm tách biệt như khi nung thiêu kết tại 1000 oC mà tạo thành 
một bề mặt liên kết với các lỗ trống cỡ vài chục đến 100 nm. Sự khác biệt bề mặt 
giữa mẫu nung thiêu kết tại 1100 oC so với 1000 oC được cho là do các hạt cỡ nm 
đã bắt đầu nóng chảy ở bề mặt và các nguyên tử kim loại ở bề mặt các hạt cỡ nm đã 
khuếch tán vào nhau. Sự khuếch tán của các nguyên tử và các hạt cỡ nm thể hiện rõ 
hơn nữa khi mẫu được nung thiêu kết tại nhiệt độ 1200 oC. Tại nhiệt độ thiêu kết 
1200 oC, cho thấy bề mặt mẫu phẳng và đồng nhất hơn khi thiêu kết tại 1100 oC 
nhưng vẫn xuất hiện các vùng vật liệu với kích thước khoảng 1 µm với các đường 
54 
biên phân tách và các lỗ trống. Tuy nhiên các lỗ trống và các đường biên phân tách 
các vùng trên bề mặt vật liệu không còn xuất hiện khi mẫu nung thiêu kết tại nhiệt 
độ 1300 oC. Điều đó cho thấy các hạt cỡ nm ban đầu của vật liệu đã khuếch tán 
hoàn toàn vào nhau và tạo thành một khối vật liệu thống nhất hay là một hạt. Như 
vậy khối vật liệu nằm trong khoảng từ 5 – 10 µm mà ảnh FESEM quan sát được 
trong Hình 3.4 (b) là các hạt đáp ứng được tiêu chí về kích thước khi sử dụng trong 
chế tạo LED. 
3.3. Phân tích thành phần các nguyên tố của vật liệu 
Để kiểm tra thành phần các nguyên tố có trong vật liệu, chúng tôi tiến hành đo 
phổ tán sắc năng lượng EDS của các mẫu vật liệu mẫu SrAl2O4: 0,04mol% Mn4+ 
nung thiêu kết ở 1300 oC. 
Hình 3.5 Phổ tán sắc năng lượng EDS của bột huỳnh quang 
SrAl2O4:0,04mol%Mn
4+ được nung thiêu kết ở 1300 ℃ trong 6 giờ. 
Kết quả Hình 3.5 cho thấy không có nguyên tố nào khác ngoài Sr, Al, O trong 
phổ EDS. Đồng thời, phổ cho thấy tỉ lệ thành phần gần đúng với tỉ lệ hỗn hợp của 
các hợp chất ban đầu. Tuy nhiên, kết quả trên cho thấy không ghi nhận được tín 
hiệu của nguyên tố Mn, điều này có thể giải thích là do hàm lượng pha tạp là nhỏ so 
với độ phân giải và sai số của phép đo này. 
55 
3.4. Tính chất quang của bột huỳnh quang SrAl2O4 pha tạp Mn4+ 
Tính chất quang là một tính chất rất quan trọng của vật liệu bột huỳnh quang 
do đó chúng tôi tập trung vào khảo sát và phân tích tính chất quang của vật liệu 
nhằm giải thích cho các tính chất mới, tối ưu các điều kiện chế tạo để thu được bột 
huỳnh quang có khả năng ứng dụng tốt nhất cho LED. Bột huỳnh quang SrAl2O4 
pha tạp Mn4+ được khảo sát tính chất quang qua các phép đo phổ huỳnh quang và 
kích thích huỳnh quang ở cả nhiệt độ phòng và nhiệt độ thấp. Trong nghiên cứu về 
tính chất quang, ảnh hưởng của nhiệt độ nung thiêu kết và nồng độ pha tạp của ion 
Mn4+ đã được khảo sát và phân tích. 
3.4.1. Đặc trưng phổ huỳnh quang và kích thích huỳnh quang của vật liệu 
SrAl2O4 pha tạp Mn4+. 
Để xác định phổ PL và hấp thụ của bột huỳnh quang SrAl2O4 pha tạp Mn4+, 
chúng tôi đã tiến hành đo phổ PL và PLE ở nhiệt độ phòng của mẫu nung thiêu kết 
tại nhiệt độ 1300 oC. Phổ PL và PLE của mẫu được thể hiện trong Hình 3.6. 
Hình 3.6 Phổ PL và PLE của bột SrAl2O4:Mn4+ nung thiêu kết tại nhiệt độ 1300 ℃ 
với các đỉnh phát xạ 653 nm và 659 nm đo ở nhiệt độ phòng. 
Quan sát phổ PL cho thấy phổ PL của mẫu bao gồm 3 đỉnh phổ rõ rệt tại 644, 
658 và 669 nm và một vai tại 653 nm gắn liền với phổ có đỉnh 658 nm. Trong đó 
đỉnh phổ tại 658 nm được cho là chuyển dời của các điện tử từ trạng thái 2Eg→4A2g. 
Các đỉnh phát quang còn lại tại 644 nm và 669 nm đặc trưng cho các chuyển dời 
của điện tử liên quan tới dao động phonon Stoke và phản Stoke của các điện tử tại 
(a) (b) 
56 
lớp 3d3 trong hốc bát diện [MnO4]. Đối với vai tại 653 nm, theo các nghiên cứu 
trước đây về bột huỳnh quang dựa trên mạng nền oxit pha tạp ion Mn4+, vị trí đỉnh 
phổ này chưa được quan sát và giải thích rõ ràng. 
Để tìm hiểu rõ hơn về nguồn gốc của vai tại 653 nm, cũng như vùng hấp thụ 
của bột huỳnh quang và khả năng ứng dụng trong chế tạo LED, phổ PLE của mẫu 
được tiến hành đo tại đỉnh phát quang 658 nm đặc trưng cho chuyển dời của điện tử 
từ trạng thái 2Eg→4A2g và 653 nm chưa rõ nguồn gốc như trình bày ở trên. Quan sát 
phổ PLE đo tại 2 vị trí 653 và 658 nm cho thấy hình dạng và vị trí các đỉnh của các 
phổ PLE không khác nhau. Sự giống nhau về hình dạng và vị trí các đỉnh của 2 phổ 
PLE này cho thấy vai tại 653 nm và đỉnh phổ tại 658 nm của phổ PL có cùng nguồn 
gốc là các chuyển dời của điện tử của ion Mn4+ được pha tạp trong mạng nền 
SrAl2O4. Tuy nhiên vai phổ tại 653 nm cần tiếp tục được khảo sát để chỉ ra nguồn 
gốc của chuyển dời nào gây nên. Phổ PLE đo tại các đỉnh phát quang cho 3 vùng 
phổ đặc trưng của ion Mn4+ pha tạp trong mạng nền oxit với 3 đỉnh tại 320 nm, 
405 nm và 475 nm. Ba đỉnh phổ này được cho là các chuyển mức của điện tử của 
ion Mn4+ từ trạng thái 4A2 → 4T1, 4A2 → 2T1 và 4A2 → 4T2 trong trường bát diện. 
3.4.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung thiêu kết lên cường độ huỳnh quang của 
vật liệu 
Để làm rõ hơn các đỉnh phát quang và nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ 
thiêu kết lên cường độ huỳnh quang của vật liệu, các mẫu được đo phổ huỳnh quang 
tại nhiệt độ phòng. 
Hình 3.7 là phổ PL của các mẫu SrAl2O4:Mn4+ được nung thiêu kết từ 900 oC 
đến 1300 oC trong 6 giờ. Tại nhiệt độ nung thiêu kết 900 oC, phổ PL của mẫu cho 
thấy xuất hiện một dải phổ rộng có đỉnh tại bước sóng 760 nm. Vùng phổ rộng này 
được cho là của các tâm phát quang hình thành do các sai hỏng xuất hiện trong 
mạng nền SrAl2O4 hoặc của Al2O3: Mn4+ và SrO: Mn4+ [41, 89, 91, 92]. Khi tăng 
nhiệt độ nung thiêu kết lên 1000 oC, phổ PL xuất hiện các đỉnh phát quang tại 653 
và 669 nm. Tiếp tục tăng nhiệt độ nung thiêu kết lên 1100 oC, phổ PL xuất hiện 
thêm các đỉnh phổ tại 644 và 658 nm bên cạnh các đỉnh phổ 653 và 669 nm,