15665

14004

كارشناسي ارشد

شناسائي و انتخاب مواد مهندسي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1399

سيزده، 79ص، مصور، جدول، نمودار

عباس بهرامي

مريم يزدان مهر

مهدي عليزاده، مهدي رنجبر

1399/05/05

كتابنامه

مهندسي مواد

مهندسي مواد

1399/05/11

2623172

چكيده نانو ذرات هسته پوسته با توجه به خواص فوق العاده اي كه در مقابل ذرات به صورت كامپوزيت معمولي دارند از مهم ترين و جذاب ترين موضوعات تحقيقاتي محسوب ميشود ال اي ديها يا ديود هاي نور افشان از نانو ذرات تحت عنوان فسفر تشكيل شده است كه وظيفه تبديل نور آبي به نور زرد را برعهده دارند اين فسفرها كه از ماده اي ميزبان به نام ايتريم آلومينيوم گارنت يا 21 Y3Al5O تشكيل شده اند توسط يون سريم به عنوان دوپانت با درصد هاي اتمي متفاوت اصالح شده و در اصطالح فسفر YAG Ce را ايجاد مي كند با توجه به حضور عنصر كم ياب سريم بر اساس پديده لومينسانس نور آبي به نور زرد تبديل مي شود در حقيقت ابتدا نور آبي از طريق يك نيمه هادي از جنس InGaN توليد شده و بعد از تبديل نور در فسفر نور آبي و زرد با هم تركيب شده و نور سفيد را توليد ميكند از جمله مهم ترين موارد در ال اي دي ها در كنار فسفر ها بحث پراكندگي براي حفظ يكنواختي نور است برخالف ليزرها كه تمركز فوتون ها اهميت دارد پراكندگي در ال اي دي ها عمدتا توسط نانو ذرات سيليكا ايجاد ميشود حضور اين نانو ذرات سيليكا و فسفر در ال اي ديها ايده ايجاد ساختار هسته پوسته از اين ذرات را در ذهن ايجاد مي كند كه موضوع پژوهش حاضر است در اين پژوهش نانو ذرات هسته پوسته و فسفر به روش سل ژل سنتز شده و مشخصه يابي ميشود پس از آن با بررسي خواص نوري اين نانو ذرات سنتز شده با حالت كامپوزيت معمولي آن خواص مورد نظر آن ها مقايسه ميشود سنتز اين نانو ذرات در pH هاي متفاوت انجام شد و پارامتر دوم در فرايند سل ژل زمان كلسينه شدن مورد بررسي قرار گرفت هم چنين براي بررسي تاثير مقدار دوپانت در درصد هاي اتمي مختلف براي نانو ذرات هسته پوسته از 52 0 تا 2 درصد اتمي سنتز شده و با آزمون فوتولومينسانس مورد بررسي قرار گرفتند نتايج بررسي ها نشان ميدهد كه سنتز اين نانو ذرات به شدت به pH وابسته است و مقدار بهينه با توجه به شرايط و مواد اوليه تعيين مي شود اين مقدار بر روي 3 بهينه مي باشد و هرگونه افزايش از اين مقدار مي تواند فازهاي ناخالص را در پي داشته باشد هم چنين زمان كلسينه نانو ذرات هسته پوسته در دماي 0001 درجه سانتي گراد توسط آناليز پراش پرتو ايكس بررسي و بهينه سازي شد بررسي آناليز پراكندگي پرتو ايكس در زاويه كم SAXS نانو ذرات سيليكا و هسته پوسته نشان ميدهد كه اين ذرات به خوبي تشكيل شده اند كه بررسي مشخصات ساختاري و ضخامت پوسته نانوذرات با توجه به مدل ها و معادالت مربوط انجام شد نتايج به دست آمده از SAXS با تصاوير ميكروسكوپ الكترون روبشي مطابقت خوبي داشت پايداري ساختاري اين نانو ذرات نيز با آناليز SAXS انجام شد كه پايداري خوب آن ها را نشان مي دهد هم چنين بررسي خواص نوري و فوتولومينسانس بهتر شدن شدت تابش در ذرات هسته پوسته را نشان مي دهد نتايج بررسي براي مقادير متفاوت دوپانت نشان مي دهد كه در 1 درصد اتمي بيشترين مقدار شدت فوتولومينسانس به دست مي آيد و با افزايش اين مقدار تا 2 درصد اتمي شدت فوتولومينسانس كاهش يافته و مقدار 1 درصد اتمي به عنوان دوپانت بهينه انتخاب ميشود كلمات كليدي ال اي دي ها نانو ذرات هسته پوسته پراكندگي در زوايه كم SAXS خواص فوتولومينسانس SiO2@YAG Ce

80 Synthesis and characterisation of SiO2 YAG Ce nanoparticles for optical applications Mahdi Kiani Khouzani Date of Submission June 2020 Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Languag Farsi Supervisor Dr Abbas BahramiAbstractCore shell nanoparticles are one of the most important and attractive research topics due to theirexcelent properties compared to nanocomposite particles LEDs or light emitting diodes are made ofnanoparticles called phosphor which are responsible for converting blue light into yellow light These phosphors which are composed of host materials called yttrium aluminum garnet YAG orY3Al5O12 are modified by cerium ions as dopant with different atomic percentages to form the termYAG Ce In fact YAG Ce phosphor is a key component in white light emitting diodes LEDs withits main functionality being the generation of yellow light Generated yellow light from phosphorwill be combined with blue light emitted from chip resulting in the generation of white light Generated light in LEDs will often be scattered by SiO2 nanoparticles distributed within the opticalwindow aiming for a more homogeneous light output One of the most important issues in LEDsalong with phosphors is the scattering to maintain the Lighting uniformity Scattering in LEDs ismainly caused by silica nanoparticles The presence of silica and phosphor nanoparticles in LEDscreats the idea of forming a core shell structure of these particles which is the subject of the presentstudy This thesis aims to investigate the synthesis structure and optical properties ofSiO2@YAG Ce core shell optical nanoparticles for solid state lighting applications The main ideain this research is to combine these functionalities in one particle with its core being SiO 2 and itsshell being phosphor In this study core shell nanoparticles with different Ce3 concentration from0 25 to 2 atomic percentages were synthesized by the sol gel method The synthesis of nanoparticleswere performed at different pH and the time of calcination as the second parameter in the sol gelprocess were investigated The results show that the synthesis of these nanoparticles is stronglydependent on pH and the optimal amount is determined according to the conditions of experminetaland raw materials This value is optimal on 3 and increase of this value can lead to impure phases Synthesized nanoparticles were characterized by X ray diffraction XRD small Angel X rayScattering SAXS analysis high resolution transmission electron macroscopy HRTEM Fouriertransform infrared FTIR and photoluminescence spectroscopy Luminescence characteristics ofSiO2@YAG Ce core shell particles were compared with that of YAG Ce SiO2 mixture composite Obtained results showed that core shell nanoparticles have comparatively much better opticalproperties compared to YAG Ce SiO2 mixture composite and can therefore be used in LEDs Keywords Core shell Nanoparticles SiO2@YAG Ce Small angel X ray scattering SAXS study Solid state lighting

عباس بهرامي

مريم يزدان مهر

مهدي عليزاده، مهدي رنجبر