Nhằm phát triển quy trình công nghệ để chế tạo bột SnO₂ pha tạp C phát xạ mạnh vùng ánh sáng đỏ có bước sóng từ 600-750nm, quy trình đơn giản, chi phí rẻ tiền, độ lặp lại cao. Làm sáng tỏ nguồn gốc các phát xạ đỏ của bột SnO₂:C và phát triển quy trình công nghệ mới để chế tạo bột ZnO- SnO₂ pha tạp C cho phát xạ ánh sáng trắng có bước sóng từ 400-850 nm để định hướng ứng dụng trong các đèn white LED có chỉ số CRI cao, nhóm nghiên cứu Trường Đại học Quy Nhơn do TS. Nguyễn Tư làm chủ nhiệm đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chế tạo vật liệu phát xạ đỏ và đỏ xa trên cơ sở SnO₂, ZnO-SnO2 pha tạp carbon nhằm ứng dụng cho diốt phát quang ánh sáng trắng có chỉ số CRI cao”.

Sau một thời gian triển khai thực hiện, đề tài thu được các kết quả sau:

- Đã nghiên cứu thành công các quy trình tổng hợp bột SnO₂, SnO₂:C bằng phương pháp nghiền bi hành tinh năng lượng cao kết hợp với ủ nhiệt trong các môi trường khác nhau và phương pháp bốc bay nhiệt (để so sánh). Tiến hành phân tích hình thái bề mặt (FESEM) và tính chất quang (PL) của các mẫu thu được;

- Đã nghiên cứu thành công quy trình tổng vật liệu tổ hợp ZnO@C, ZnO-SnO₂ và ZnO-SnO2 pha tạp C bằng phương pháp nghiền bi hành tinh năng lượng cao, kết hợp với ủ nhiệt trong các môi trường khác nhau. Ở đây nhóm đề tài báo cáo 3 kết quả chính tương ứng với 3 hệ gồm: ZnO@C; ZnO-SnO₂; ZnO-SnO₂/C;

+ Đối với hệ vật liệu ZnO@C: đã phát triển thành công công nghệ tạo ra các sai hỏng bề mặt ZnO (cụ thể thể là các nút khuyết ôxi trên bề mặt - Surface oxygen vacancies) và nghiên cứu ảnh hưởng của nó lên tính chất quang của ZnO. Quy trình đưa ra có tính chất đơn giản, dễ chế 8 tạo, độ lặp lại cao, giá thành rẻ và do đó có thể ứng dụng chế tạo ở quy mô lớn trong công nghiệp. Quy trình bao gồm hai bước đơn gian là (i) nghiền bi hành tinh năng lượng cao từ hỗn hợp bột ZnO thương mại + bột các bon hoạt tính và (ii) ủ mẫu sau khi nghiền trong môi trường khí ôxi. Các kết quả thu được có tính thời sự cao;

+ Đối với hệ vật liệu ZnO-SnO₂: Cũng trên cơ sở phương pháp nghiền bị hành tinh năng lượng cao, chúng tôi đã phát triển thành công công nghệ tạo bột Zn₂SnO₄ cho phát xạ mạnh vùng đỏ xa (~684 nm) từ hai vật liệu ban đầu là ZnO và SnO₂. Quy trình đưa ra có tính chất đơn giản, dễ chế tạo, độ lặp lại cao, giá thành rẻ và do đó có thể ứng dụng chế tạo ở quy mô lớn trong công nghiệp. Quy trình bao gồm hai bước đơn gian là (i) nghiền bi hành tinh năng lượng cao từ hỗn hợp bột ZnO và SnO₂ thương mại và (ii) ủ mẫu sau khi nghiền trong môi trường không khí. Các kết quả thu được là đáng chú trọng;

+ Hệ vật liệu ZnO-SnO₂:C: nhóm nghiên cứu đã xây dựng thành công quy trình tổng hợp bột ZnO-SnO₂/C bằng phương pháp nghiền bi hành tinh năng lượng cao kết hợp với ủ nhiệt và phương pháp bốc bay nhiệt (để so sánh);

Các kết quả thu được đã chứng minh rằng có thể thay thế ôxít SnO₂ bằng các ôxít tương tự như SiO₂, TiO₂…, thay nguyên tố C pha tạp bằng các ion kim loại chuyển tiếp hoặc đất hiếm, để tạo ra các loại bột phosphor theo mong muốn. Điển hình như Zn₂SiO₄:Cr₃+, Zn₂SiO₄:Eu₃+, Zn₂TiO₄:Mn₂+;

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 17781/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

P.T.T (NASATI)