Nghiệm thu đề tài NCKH cấp Trường “Chế tạo và nghiên cứu các tính chất quang của các nano tinh thể bán dẫn pha tạp ion đất hiếm, định hướng ứng dụng trong LED phát ánh sáng trắng”

Đề tài do ThS. Trịnh Thị Thu Hương và nhóm nghiên cứu thực hiện đã được nghiệm thu vào chiều 12/9. Hội đồng do PGS.TS. Vũ Minh Tân - Giám đốc Trung tâm Sau đại học, làm Chủ tịch.

ThS. Trịnh Thị Thu Hương (đứng) báo cáo kết quả đề tài trước Hội đồng

Các nano tinh thể bán dẫn được biết đến là các chấm lượng tử có kích thước rất bé từ 1 đến 20 nano mét. Chúng có những tính chất rất đặc biệt. Vật liệu nano bán dẫn phát quang chứa ion đất hiếm (RE-NCs) được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực y sinh và chiếu sáng. Các nguyên tố đất hiếm gồm La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gb, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu có hàm lượng rất nhỏ trong Trái đất, được tìm thấy ở trong các lớp trầm tích, mỏ quặng và cát đen. Tính chất quang của các ion đất hiếm chủ yếu phụ thuộc vào cấu trúc điện tử của chúng. Các nguyên tố đất hiếm có khả năng hấp thụ và phát xạ ánh sáng trong dải bước sóng hẹp, thời gian sống ở trạng thái giả bền lớn, hiệu suất lượng tử cao. Do vậy, chúng có vai trò rất quan trọng trong lĩnh vực linh kiện điện tử, quang điện tử, quang tử và thông tin quang học và y sinh.

Các nano tinh thể bán dẫn pha tạp ion đất hiếm được được nghiên cứu và ứng dụng làm các phương tiện đánh dấu, nhận dạng và kỹ thuật chiếu sáng. Tuy nhiên, vật liệu nano bán dẫn phát quang chứa ion đất hiếm vẫn cần được nghiên cứu sâu hơn như ảnh hưởng của điều kiện chế tạo đến chất lượng các RE-NCs, hiệu suất phát xạ và thời gian sống của RE-NCs, cơ chế truyền năng lượng giữa phát xạ excition và phát xạ tạp. Để lấp vào khoảng trống nghiên cứu kể trên, ThS Trịnh Thị Thu Hương và nhóm nghiên cứu đã thực hiện đề tài “Chế tạo và nghiên cứu các tính chất quang của các nano tinh thể bán dẫn pha tạp ion đất hiếm, định hướng ứng dụng trong LED phát ánh sáng trắng”.

Sau một năm thực hiện đề tài, nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công và nghiên cứu tính chất quang của nano tinh thể ZnO pha tạp Eu3+ bằng phương pháp hóa ướt, với kích thước hạt đồng đều và nồng độ ion điều khiển được. Các phân tích XRD và XPS khẳng định cấu trúc lục giác wurtzite bền vững cùng sự hiện diện của ion Eu3+ trong mạng tinh thể ZnO. Phổ Raman và phổ hấp thụ chứng minh sự thay đổi đao động mạng và độ rộng vùng cấm dưới ảnh hưởng của Eu3+…Kết quả nghiên cứu đã góp phần làm sáng tỏ mối liên hệ giữa cấu trúc-tính chất quang-cơ chế truyền năng lượng trong QDSs ZnO: Eu3+, đồng thời khẳng định vai trò của Eu3+ trong việc cải thiện phổ phát xạ và chất lượng màu của QDSs ZnO. Đây là cơ sở khoa học quan trong cho việc thiết kế và ứng dụng vật liệu nano bán dẫn pha tạp ion đất hiếm trong công tác chiếu sáng. Kết quả nghiên cứu chính của đề tài đã được công bố trên tạp chí quốc tế “Nanoscale Advances” thuộc danh mục ISI xếp hạng Q1. Các sản phẩm khác của đề tài đảm bảo về mặt số lượng và chất lượng theo thuyết minh và Hợp đồng.

Trong thời gian tới, nhóm nghiên cứu có kế hoạch tập trung vào việc tối ưu hóa nồng độ pha tạp để hạn chế hiện tượng dập tắt huỳnh quang và nâng cao hiệu suất lượng tử, mở rộng khảo sát với các ion đất hiếm khác, hướng tới chế tạo LED ánh sáng trắng có chỉ số hoàn màu cao.

Thành viên phản biện đề tài trước Hội đồng

Hội đồng đánh giá đã ghi nhận kết quả nghiên cứu vượt trội của nhóm so với thuyết minh và đăng ký trong hợp đồng của nhóm nghiên cứu. Hội đồng nhất trí nghiệm thu đề tài và đánh giá đề tài loại Xuất sắc.