Chiến lược sử dụng hai cation giúp tăng hiệu quả chuyển đổi quang phổ trong perovskite oxit ổn định
Bởi ZHAO Weiwei, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc
Tổng quan sơ lược về chiến lược thay thế Na+/Li+ dựa trên cấu trúc trong perovskite titanat để tăng cường phát xạ chuyển đổi quang phổ và ứng dụng trong điốt phát quang (LED) kích hoạt bằng tia hồng ngoại gần và chống hàng giả. Nguồn: Tạp chí Hợp kim và Hợp chất (2025). DOI: 10.1016/j.jallcom.2025.185361
Các nhà nghiên cứu tại Viện Khoa học Vật lý Hợp Phê thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã phát triển một phương pháp mới để tăng cường đáng kể khả năng phát quang chuyển đổi quang phổ trong perovskite oxit, một loại vật liệu nổi tiếng về độ ổn định nhiệt và hóa học nhưng hiệu suất quang học hạn chế.
Dưới sự dẫn dắt của Giáo sư Jiang Changlong, nhóm nghiên cứu đã giới thiệu chiến lược thay thế cation kép trong perovskite titanat bằng cách điều chỉnh chính xác tỷ lệ natri-liti tại vị trí A của tinh thể. Sự thay thế được kiểm soát này kích hoạt quá trình chuyển đổi cấu trúc, cải thiện sự truyền năng lượng giữa các ion đất hiếm, dẫn đến sự gia tăng đáng kể cường độ phát quang và hiệu suất lượng tử.
Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Journal of Alloys and Compounds.
Các vật liệu phát quang hiệu quả và ổn định đang ngày càng được ưa chuộng cho các ứng dụng như chiếu sáng trạng thái rắn, màn hình màu đầy đủ và chống hàng giả an toàn. Mặc dù các vật liệu chuyển đổi năng lượng dựa trên florua có thể mang lại hiệu quả cao, nhưng chúng thường gặp vấn đề về độ ổn định lâu dài. Perovskite oxit có độ bền cao hơn, nhưng việc sử dụng chúng bị hạn chế bởi hiệu quả thấp và sự suy giảm nhiệt.
Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã tổng hợp một loạt các perovskite titanat lưỡng cation với công thức Li(1−x)NaxLaTi₂O₆, được pha tạp với các cặp ion Yb³⁺/Er³⁺ hoặc Yb³⁺/Tm³⁺. Việc thay thế Li⁺ bằng Na⁺ gây ra sự chuyển pha từ cấu trúc tứ giác sang cấu trúc hình thoi, làm thay đổi trường tinh thể cục bộ xung quanh các ion phát quang và cho phép truyền năng lượng hiệu quả hơn.
Trong số các vật liệu được thử nghiệm, Li₀.₁Na₀.₉LaTi₂O₆:Yb³⁺/Er³⁺ cho thấy hiệu suất tốt nhất. So với các thành phần cơ bản, chất phát quang được tối ưu hóa đạt được sự tăng cường cường độ chuyển đổi năng lượng lên đến 32 lần và cải thiện hiệu suất lượng tử hơn 70 lần, đồng thời duy trì độ ổn định nhiệt tuyệt vời.
Dưới kích thích laser 980 nm, các chất phát quang này phát ra ánh sáng xanh lục và xanh lam sáng và có thể điều chỉnh được trên phạm vi nhiệt độ rộng, làm nổi bật tiềm năng sử dụng của chúng trong các thiết bị chiếu sáng hiệu suất cao và nhãn chống hàng giả bền bỉ.
Thông tin thêm: Abdulkareem Qasem và cộng sự, Vật liệu perovskite titanat phát quang chuyển đổi ngược hiệu quả và ổn định nhiệt dựa trên sự thay thế cation kép cho chiếu sáng và chống hàng giả, Tạp chí Hợp kim và Hợp chất (2025). DOI: 10.1016/j.jallcom.2025.185361
Cung cấp bởi Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc
