رنگ‌سنجي و مشخصه‌يابي نانو بلور فسفر ساخته‌شده به روش سل ژل،جهت استفاده در ديودهاي ساطع‌كننده نور

Colorimetry and Characterization of The Sol-gel Derived Nanocrystaline Phosphor for Using in UV-LEDs

در اين تحقيق، فسفر نانوكريستال SrZn2Si2O7تلقيح يافته با عنصر Euبه روش سل-ژل در اتمسفرهاي احيايي و اكسيدي تهيه گرديد. به منظور بررسي رفتار حرارتي و پيش‌بيني واكنش‌ها در حين فرآيند پخت پيش‌ساز، از آزمون‌ حرارتي گرماوزني- تفاضلي (TG-DTA) استفاده شد. همچنين خواص فازي، نوري و ريزساختار فسفرهاي به دست آمده به كمك آزمون‌هاي پراش پرتو ايكس (XRD)، اسپكتروفتومتر فلورسنس (PL) و ميكروسكوپ‌هاي الكتروني عبوري (TEM) و روبشي (SEM) مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج به دست آمده از طيف‌سنجي نشان مي‌دهد كه فسفر سنتز شده در شرايط احيايي به وضوح در محدوده طول موج nm390-350 تهييج مي‌شود كه اين تهييج الكتروني در محدوده امواج فرابنفش نزديك (NUV)، قابليت استفاده از نانومواد ساخته شده را در ديودهاي ساطع‌كننده نور نشان مي‌دهد. فسفرهاي به دست آمده پس از تهييج، قادر به گسيل نور آبي با مختصات رنگي (0.193=y و 0.176=x) در طول موج 481 نانومتر به دليل انتقال الكتروني 4f65d1(2D)?4f7(8S7/2) يون‌هاي يورپيوم (Eu2+) مي‌باشند. ضمنا طيف گسيل فسفر ساخته شده در شرايط اكسيدي نيز داراي دو پيك در طول موج‌هاي حدود 480 نانومتر و 600 نانومتر است كه به ترتيب به انتقال الكتروني f-d يون‌هاي Eu2+ و انتقال الكتروني f-f يون‌هاي Eu3+ مربوط مي‌شود. در نهايت، اندازه بلورك‌هاي محصول نهايي با به كارگيري معادله "شرر" حدود nm 30 محاسبه شد كه با مشاهدات TEM هم‌خواني داشت.

In this research, the europium Eu-activated SrZn2Si2O7 phosphors were successfully prepared by sol-gel method in reductive and oxidative atmospheres. Thermogravimetric-differential thermal analysis (TG-DTA), X-ray diffraction (XRD), scanning and transmission electron microscopy (SEM and TEM) and photoluminescence (PL) spectra were used to characterize the resulting products. Obtained phosphor in reductive atmosphere is efficiently excited in the wavelength range of 350-390 nm which matches to a near UV (NUV) emitting InGaN chip and emits strong band blue light peaking at 481 nm with color coordination x=0.176, y=0.193 due to 4f65d1(2D)?4f7(8S7/2) transition of Eu2+ ions. Also, synthesized phosphor in oxidative atmosphere emits at approximately 480 and 600 nm that attributed to f-d transitions of Eu2+ and f-f electronic transitions of Eu3+, respectively. Finally, the crystallite size of the products was estimated about 30 nm by using Scherrer’s equation that this measurement was consistent with TEM observations