ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Lê Thanh Hải TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT PHÁT QUANG CỦA SUNFUA KẼM VÀ SUNFUA CADIMI KÍCH HOẠT BỞI MANGAN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Lê Thanh Hải TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT PHÁT QUANG CỦA SUNFUA KẼM VÀ SUNFUA CADIMI KÍCH HOẠT BỞI MANGAN Chuyên ngành: Hóa vô Mã số: 60 44 01 13 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS Nguyễn Trọng Uyển Hà Nội – 2014 LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, em nhận kiến thức quý báu cần thiết từ Thầy, Cô cán trường Điều giúp em nhiều trình thực luận văn Em xin bầy tỏ lòng biết ơn trước giảng dạy tận tâm có trách nhiệm Thầy, Cô giáo Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới GS.TS Nguyễn Trọng Uyển Thầy giáo hướng dẫn trực tiếp, có ý kiến mang tính định hướng cho em việc nghiên cứu khoa học trình làm luận văn nghiệp công tác sau thân Qua em chân thành cảm ơn PGS.TS Phạm Văn Bền Thầy giáo giúp đỡ em nhiều suốt trình em làm thực nghiệm Em xin cảm ơn cán bộ, giảng viên, bạn học viên Phòng Thí nghiệm Bộ môn Quang lượng tử - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên tận tình giúp đỡ em suốt thời gian làm thực nghiệm Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình, bàn bè, người động viên giúp đỡ em mặt vật chất tinh thần để em hoàn thành luận văn Hà nội, ngày tháng năm 2014 Học viên Lê Thanh Hải MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU NANO 1.1 11 Giới thiệu chung vật liệu nano 11 1.1.1 Phân loại vật liệu 11 1.1.1.1 Phân loại theo hình dáng vật liệu [1] 11 1.1.1.2 Phân loại theo tính chất vật liệu thể khác biệt kích thước nano 15 1.1.2 Các hiệu ứng xảy vật liệu kích thước nano 15 1.1.2.1 Hiệu ứng bề mặt 15 1.1.2.2 Hiệu ứng lượng tử liên quan tới kích thước hạt 17 1.2 Vật liệu nhóm AIIBVI 17 1.2.1 Cấu trúc vật liệu 17 1.2.1.1 Cấu trúc mạng tinh thể lập phương hay sphalerit defined 1.2.1.2 Cấu trúc mạng tinh thể lục giác hay wurtzit Error! Bookmark not Error! Bookmark not defined 1.2.2 Ứng dụng vật liệu nano Error! Bookmark not defined 1.2.2.1 Ứng dụng vật liệu nano ZnS Error! Bookmark not defined 1.2.2.2 Ứng dụng vật liệu nano CdS Error! Bookmark not defined 1.3 Một số phương pháp chế tạo vật liệu Error! Bookmark not defined 1.3.1 Phương pháp bốc bay nhiệt chân không Error! Bookmark not defined 1.3.2 Phương pháp gốm Error! Bookmark not defined 1.3.3 Phương pháp phún xạ catot Error! Bookmark not defined 1.3.4 Phương pháp Sol-gel Error! Bookmark not defined 1.3.5 Phương pháp thủy nhiệt Error! Bookmark not defined 1.3.6 Phương pháp đồng kết tủa Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 2.1 Hệ chế tạo mẫu Error! Bookmark not defined 2.1.1 Cân xác Error! Bookmark not defined 2.1.2 Máy rung siêu âm Error! Bookmark not defined 2.1.3 Máy khuấy từ gia nhiệt Error! Bookmark not defined 2.1.4 Máy quay ly tâm Error! Bookmark not defined 2.1.5 Hệ lò sấy mẫu Error! Bookmark not defined 2.2 Hệ xác định cấu trúc, hình thái học mẫu Error! Bookmark not defined 2.2.1 Hệ đo phổ nhiễu xạ tia X (phổ X-ray) Error! Bookmark not defined 2.2.2.Phương phá p phỏ tá n sá c nang lượng tia X (EDS) Error! Bookmark not defined 2.2.3 Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) Error! Bookmark not defined 2.2.4 Chụp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) Error! Bookmark not defined 2.2.5 Phép đo phổ huỳnh quang Error! Bookmark not defined 2.3 Quy trình chế tạo hạt nano ZnS:Mn, CdS:Mn phương pháp đồng kết tủa Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 3.1 Tính chất cấu trúc hình thái bề mặt bột nano ZnS:Mn CdS:Mn Error! Bookmark not defined 3.1.1 Phổ X-Ray Error! Bookmark not defined 3.1.2 Phổ tán sắc lượng Error! Bookmark not defined 3.1.3 Ảnh TEM Error! Bookmark not defined 3.1.4 Ảnh SEM Error! Bookmark not defined 3.2 T ính chất quang bột nano ZnS: Mn CdS: Mn Error! Bookmark not defined 3.2.1 Phổ phát quang bột nano ZnS, ZnS: Mn Error! Bookmark not defined 3.2.2 Phổ phát quang bột nano CdS, CdS: Mn Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED DANH MỤC BẢNG BảNG 1.1: Số NGUYÊN Tử V[ NĂNG LƯợNG Bề MặT CủA HạT NANO HÌNH CầU 16 BảNG 1.2 : C\C THÔNG Số MạNG TINH THể CủA MộT Số HợP CHấT THUộC NHÓM AIIBVI ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED BảNG 2.1: NồNG Độ, THể TÍCH DUNG MÔI V[ KHốI LƯợNG ZN(CH3COO)2.2H2O, NA2S CầN DÙNG CHO MỗI MẫU VậT LIệU ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED BảNG 2.2: Số MOL, KHốI LƯợNG, NồNG Độ DUNG DịCH V[ THể TÍCH DUNG DịCH MN(CH3COO).4H2O THEO NồNG Độ MN Từ 0% MOL - 8% MOL ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Bảng 2.3: Thể tích dung dịch A, B theo nồng độ Mn .35 BảNG 2.4: NồNG Độ, THể TÍCH DUNG MÔI V[ KHốI LƯợNG CD(CH3COO)2.2H2O, NA2S CầN DÙNG CHO MỗI MẫU VậT LIệU ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED BảNG 2.5: Số MOL, KHốI LƯợNG, NồNG Độ DUNG DịCH V[ THể TÍCH DUNG DịCH MN(CH3COO).4H2O THEO NồNG Độ MN Từ % MOL - 12% MOL ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED BảNG 2.6: THể TÍCH C\C DUNG DịCH A, B THEO NồNG Độ MN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.7 HÌNH 1.13 C\C Lọ CDS PH\T QUANG DƯớI \NH S\NG Tử NGOạI ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 1.14: X\C ĐịNH VÙNG UNG THƯ CHUộT BằNG VIệC GắN CHấM LƯợNG Tử VớI NHữNG KH\NG THể NHậN DạNG Tế B[O ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 1.15: SƠ Đồ NGUYÊN LÝ Hệ BốC BAY NHIệT ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 1.16: QUY TRÌNH CHế TạO BộT PH\T QUANG BằNG PHƯƠNG PH\P GốM ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 1.17: Hệ TạO M[NG MỏNG BằNG PHƯƠNG PH\P PHÚN Xạ CATOT ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 1.18: SƠ Đồ CÔNG ĐOạN SOL-GEL ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Hình 1.19: Sơ đồ khối quy trình tạo bột phát quang phương pháp đồng kết tủa…………………………………………………………………………………………… 22 HÌNH 2.1: Sự T\N Xạ CủA MộT CặP TIA X PHảN Xạ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 2.2: SƠ Đồ CấU TạO V[ NGUYÊN TắC HOạT ĐộNG CủA SEM ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 2.3: SƠ Đồ Hệ THU PHổ PH\T QUANG FL3-22 30 Hình 2.4: Quy trình chế tạo hạt nano ZnS:Mn ………………………………… 36 Hình 3.1: Phổ X-Ray bột nano ZnS 38 HÌNH 3.2: PHổ X-RAY CủA BộT NANO ZNS:MN (CMN = 8% MOL) ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Hình 3.3: Phổ X-Ray bột nano ZnS:Mn Mẫu a: CMn = 0% mol Mẫu b: CMn = 8% mol 39 Hình 3.4: Phổ X-Ray bột nano CdS 41 Hình 3.5: Phổ X-Ray bột nano CdS:Mn (CMn = 12% mol) .41 HÌNH 3.6: PHổ X-RAY CủA BộT NANO CDS:MN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 3.7: PHổ T\N SắC NĂNG LƯợNG CủA ZNS: MN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 3.8: PHổ T\N SắC NĂNG LƯợNG CủA CDS: MN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Hình 3.9: Ảnh TEM ZnS:Mn …………………………………… ………………… 44 HÌNH 3.10: ẢNH TEM CủA CDS:MN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 3.11: ẢNH SEM CủA ZNS:MN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 3.12: ẢNH SEM CủA CDS:MN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 3.13: PHổ PH\T QUANG CủA BộT NANO ZNS:MN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Hình 3.14: Sơ đồ truyền lượng ion Mn2+ tái hợp hạt tải điện ZnS:Mn (a) phát quang với nồng độ Mn2+ thấp, (b) dập tắt nồng độ nồng độ Mn2+ lớn ……………………………………………………………………… 47 HÌNH 3.15: PHổ PH\T QUANG CủA BộT NANO CDS:MN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED MỞ ĐẦU LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Vật liệu nano với ứng dụng rộng rãi khoa học đời sống quan tâm nghiên cứu chế tạo nhiều nhà khoa học nước hàng thập kỷ nay, vật liệu nano bán dẫn giữ vị trí quan trọng Các vật liệu nano dựa hợp chất AIIBVI nghiên cứu nhiều Các vật liệu bán dẫn có vùng cấm thẳng, phổ hấp thụ nằm vùng nhìn thấy phần nằm miền tử ngoại gần, có hiệu suất phát xạ lớn, thích hợp với nhiều ứng dụng thực tế Trong hợp chất AIIBVI, hợp chất CdS, ZnS thu hút nhiều quan tâm Hợp chất CdS chất bán dẫn có vùng cấm thẳng , dạng đơn tinh thể khối , độ rộng vùng cấm 2,482 eV tương ứng với dịch chuyển tái hợp xạ nằm vùng ánh sáng nhin ̀ thấy , hiệu suất lượng tử cao, nghiên cứu chế tạo cho ứng dụng ngành công nghệ cao thiết bị quang tử hay công nghệ đánh dấu sinh học Trong đó, bán dẫn, hợp chất ZnS (Eg ≈ 3,68eV 300K) biết đến loại vật liệu điệnhuỳnh quang truyền thống Vì ZnS có độ rộng vùng cấm lớn nên tạo bẫy bắt điện tử sâu vùng cấm, tạo điều kiện thuận lợi cho việc đưa tâm tạp (chất kích hoạt) vào để tạo nên vùng cấm mức lượng xác định Vì phổ phát quang chúng xuất đám phát quang đặc trưng cho tâm tạp nằm vùng nhìn thấy vùng hồng ngoại gần Các chất kích hoạt thường sử dụng nguyên tố kim loại chuyển tiếp với lớp vỏ điện tử 3d chưa lấp đầy: Mn, Fe, Ni, Co, Cu Chính tầm quan trọng khả ứng dụng rộng rãi chất phát quang ZnS, CdS mà chọn đề tài “Tổng hợp nghiên cứu tính chất phát quang sunfua kẽm sunfua cadimi kích hoạt mangan” Trong luận văn tổng hợp hạt nano ZnS, CdS phương pháp đồng kết tủa, đồng thời khảo sát tính phát quang chúng kích hoạt Mangan 11 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU  Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano ZnS, ZnS:Mn, CdS, CdS:Mn có kích thước nano  Khảo sát hình thái cấu trúc vật liệu tổng hợp  Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ pha tạp Mn lên tính chất quang mẫu bột Từ xác định hàm lượng tối ưu Mn để mẫu có tính chất quang tốt PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU  Phương pháp nghiên cứu lí luận: Dựa sở kết tính toán lí thuyết  Phương pháp thực nghiệm  Phương pháp trao đổi tổng kết kinh nghiệm CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN  Lời nói đầu  Nội dung  Chương 1: Tổng quan vật liệu nano  Chương 2: Thực nghiệm  Chương 3: Kết thảo luận  Kết luận  Tài liệu tham khảo 12 Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU NANO 1.1 Giới thiệu chung vật liệu nano 1.1.1 Phân loại vật liệu 1.1.1.1 Phân loại theo hình dáng vật liệu [1] Vật liệu bán dẫn phân thành vật liệu khối (hệ ba chiều) vật liệu nano, vật liệu nano lại chia nhỏ thành : vật liệu nano hai chiều màng nano, vật liệu nano chiều nano, dây nano, vật liệu nano không chiều đám nano, hạt nano (hay chấm lượng tử) Để đặc trưng cho vật liệu bán dẫn người ta dùng đại lượng vật l{ mật độ trạng thái lượng tử, số trạng thái lượng tử có đơn vị lượng thể tích tinh thể Để xác định mật độ trạng thái lượng tử phổ lượng, trạng thái electron vùng dẫn lỗ trống vùng hóa trị, ta phải giải phương trình Srodingơ: * Với vật liệu bán dẫn khối 3D  2m *    E  EC D3d ( E )  2    Trong đó:  m*: khối lượng hiệu dụng điện tử lỗ trống,  E: lượng,  EC: lượng đáy vùng dẫn đỉnh vùng hóa trị 13 Hình 1.1: Electron vật rắn khối chiều * Với vật liệu nano hai chiều 2D Vật liệu nano hai chiều vật liệu có kích thước nano theo chiều hai chiều tự do, ví dụ: màng mỏng D2 d ( E )  m*   ( E  E N ) Hình 1.2: Electron vật rắn chiều * Vật liệu nano chiều 1D Là vật liệu hai chiều có kích thước nano, điện tử tự chiều thường thấy dây nano, ống nano 14 a/Dây nano kẽm oxit lớn đế silic b/ Ống nano cacbon Hình 1.3: Mô tả vật liệu nano chiều Mật độ trạng thái D1d(E): D1d ( E )  (m * )  1  E  E N  Hình 1.4: Electron vật rắn chiều * Với vật liệu nano không chiều 0D Là vật liệu trog ba chiều có kích thước nano, không chiều tự cho điện tử, ví dụ: đám nano, hạt nano 15 a/ Đám nano b/ Hạt nano Hình 1.5: Miêu tả hạt nano đám nano Ta xét trường hợp với chấm lượng tử : hạt tải điện trạng thái kích thích bị giam giữ ba chiều Khi chuyển động electron bị giới hạn ba chiều, không gian k tồn trạng thái gián đoạn (kx, ky, kz) Mật độ trạng thái lượng tử vật liệu nano không chiều 0D biểu diễn: D0 D ( E )  2 ( E  E N ) Hình 1.6: Electron vật rắn chiều Bức tranh tổng quát vật liệu bán dẫn khối (hệ ba chiều) vật liệu nano (hệ hai chiều, chiều, không chiều chấm lượng tử) phổ mật độ trạng thái lượng tử chúng dẫn hình 1.7 16 Hình 1.7: (a) Hệ vật rắn khối ba chiều 3D, (b) Hệ hai chiều 2D (màng nano), (c) Hệ chiều 1D(dây nano), (d) Hệ không chiều 0D (hạt nano) 1.1.1.2 Phân loại theo tính chất vật liệu thể khác biệt kích thước nano Người ta vào lĩnh vực ứng dụng tính chất để phân chia loại hạt nano để thuận tiện cho công việc nghiên cứu Ở đưa số loại hạt phân chia: Vật liệu nano kim loại, vật liệu nano bán dẫn, vật liệu nano từ tính, vật liệu nano sinh học Nhiều người ta phối hợp hai cách phân loại với nhau, phối hợp hai khái niệm nhỏ để tạo khái niệm Ví dụ, đối tượng sau "hạt nano kim loại" "hạt" phân loại theo hình dáng, "kim loại" phân loại theo tính chất "vật liệu nano từ tính sinh học" "từ tính" "sinh học" khái niệm có phân loại theo tính chất 5 1.1.2 Các hiệu ứng xảy vật liệu kích thước nano 1.1.2.1 Hiệu ứng bề mặt Khi vật liệu có kích thước nhỏ tỉ số số nguyên tử bề mặt tổng số nguyên tử vật liệu gia tăng Ví dụ, xét vật liệu tạo thành từ hạt nano hình cầu Nếu gọi ns số nguyên tử nằm bề mặt, n tổng số nguyên tử mối liên hệ hai số ns = 4n2 /3 Tỉ số số nguyên tử bề mặt tổng số nguyên tử 17 f = ns/n = 4r0 /r, r0 bán kính nguyên tử r bán kính hạt nano 2 Như vậy, kích thước vật liệu giảm (r giảm) tỉ số f tăng lên Do nguyên tử bề mặt có nhiều tính chất khác biệt so với tính chất nguyên tử bên lòng vật liệu nên kích thước vật liệu giảm hiệu ứng có liên quan đến nguyên tử bề mặt, hay gọi hiệu ứng bề mặt tăng lên tỉ số f tăng Khi kích thước vật liệu giảm đến nm giá trị f tăng lên đáng kể Hiệu ứng bề mặt có tác dụng với tất giá trị kích thước, hạt bé hiệu ứng lớn ngược lại Ở giới hạn cả, vật liệu khối truyền thống có hiệu ứng bề mặt, có điều hiệu ứng nhỏ thường bị bỏ qua Bảng 1.1 cho biết số giá trị điển hình hạt nano hình cầu [5] Bảng 1.1: Số nguyên tử lượng bề mặt hạt nano hình cầu Đường kính Số nguyên Tỉ số nguyên tử Năng lượng bề Năng lượng bề mặt/ hạt (nm) tử bề mặt (%) mặt (erg/mol) Năng lượng tổng(%) 10 30.000 20 4,08×1011 7,6 4.000 40 8,16×1011 14,3 250 80 2,04×1012 35,3 30 90 9,23×1012 82,2 18 1.1.2.2 Hiệu ứng lượng tử liên quan tới kích thước hạt Đối với vật liệu vĩ mô gồm nhiều nguyên tử, hiệu ứng lượng tử trung bình hóa cho tất nguyên tử Vì bỏ qua khác biệt ngẫu nhiên nguyên tử mà xét giá trị trung bình chúng Nhưng cấu trúc nano, kích thước vật liệu bé, hệ có nguyên tử nên tính chất lượng tử thể rõ bỏ qua Điều làm xuất vật liệu nano hiệu ứng lượng tử thay đổi tính chất điện tính chất quang [6] Hình 1.8: Mô tả mở rộng vùng cấm, liên quan chặt chẽ tới đặc tính quang điện vật liệu Biểu rõ nét hiệu ứng lượng tử mở rộng vùng cấm chất bán dẫn tăng dần kích thước hạt giảm quan sát thấy dịch chuyển phía bước sóng xanh bờ hấp thụ Sự phân chia thành chế độ giam giữ lượng tử theo kích thước biểu sau:  Khi bán kính hạt r < 2rB, ta có chế độ giam giữ mạnh Các điện tử lỗ trống bị giam giữ cách độc lập, nhiên tương tác điện tử - lỗ trỗng quan trọng  Khi r  4rB ta có chế độ giam giữ yếu  Khi 2rB  r  4rB ta có chế độ giam giữ trung gian 1.2 Vật liệu nhóm AIIBVI 1.2.1 Cấu trúc vật liệu Bán dẫn hợp chất II-VI ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực đặc biệt lĩnh vực chế tạo tế bào lượng mặt trời, vật liệu quang dẫn, đầu dò quang, tế bào quang hóa Bán dẫn II-VI gồm thành 19 phần tạo thành từ nguyên tố nhóm II nguyên tố nhóm VI bảng hệ thống tuần hoàn Bán dẫn hợp chất II-VI, cụ thể ZnS, CdS, CdTe, CdSe …, từ lâu quan tâm nghiên cứu để chế tạo vật liệu quang dẫn vùng ánh sáng nhìn thấy[3] ZnS hợp chất bán dẫn có độ rộng vùng cấm tương đối rộng tạo điều kiện thuận lợi cho việc đưa chất kích hoạt vào để tạo bột phát quang với xạ tạo vùng nhìn thấy vùng hồng ngoại gần Trong ZnS nguyên tử Zn S liên kết dạng hỗn hợp ion (77%) cộng hoá trị (23%) Trong liên kết ion ion Zn2+ có cấu hình điện tử lớp 3s2p6d10 S2- có cấu hình điện tử lớp 3s2p6 Các nguyên tử Zn S liên kết với theo cấu trúc tuần hoàn, tạo thành tinh thể Tinh thể ZnS có hai cấu hình mạng tinh thể lập phương (hay sphalerit) mạng tinh thể lục giác (hay wurtzit) Tuz thuộc vào phương pháp điều kiện chế tạo, nhiệt độ nung thông số quan trọng mà ta thu ZnS có cấu hình sphalerit hay wurtzit Dù dạng cấu trúc sphalerit hay wurtzit nguyên tử Zn (hoặc S) nằm tâm tứ diện tạo nguyên tử S (hoặc Zn) 8 Đối với hợp chất bán dẫn CdS, chất lượng bề mặt màng phụ thuộc vào phương pháp chế tạo màng, quan trọng màng không bị hạn chế kích thước, không bị giới hạn bề rộng màng có khả đạt bề dầy nhỏ tổn thất lượng quang thấp 12 Nhiều nghiên cứu khác CdS tồn hai dạng cấu trúc lục phương xếp chặt lập phương Sự hình thành pha cấu trúc lục phương xếp chặt hay lập phương có hai cấu trúc lẫn vào phụ thuộc vào nhiều yếu tố công nghệ lắng đọng[13] TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Phạm Văn Bền 2005, Bài giảng vật lí bán dẫn, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội [2] Vũ Đăng Độ (2006), Các phương pháp vật lý hóa học, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội [3] Nguyễn Quang Liêm 1995, Chuyển dời điện tử tâm phát tổ hợp bán dẫn AIIBVI, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội [4] Nguyễn Ngọc Long 2007, Vật lý chất rắn, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội [5] Nguyễn Đức Nghĩa (2007), Hóa học Nano - Công nghệ vật liệu nguồn, NXB Khoa học Việt Nam, Hà Nội Tiếng Anh [6] Bao H., Gong Y., Li Z., M G (2004), "Enhancement effect of illumination on the photoluminescence of water-soluble CdTe nanocrystals: toward highly fluorescent 20 CdTe/CdS core-shell structure", Chem Mater 16, pp.3853–3859 [7] Bleuse J., Carayon S., Peter R (2004), "Optical properties of core/multishell CdSe/Zn(S,Se) nanocrystals", Physica E 21, p 331 [8] Chi T T K., Thuy U T D., Liem N Q., Nam M H., Thanh D X (2008), "Temperature-dependent photoluminescence and absorption CdSe quantum dots embbeded in PMMA", J Korean Phys Society 52, pp 510-513 [9] Deng D W., Yu J S., Pan Y (2006), "Water-soluble CdSe and CdSe/CdS nanocrystals: A greener synthetic route", J Coll Int Sci 299, pp.225–232 [10] Hu F., Ran Y., Zhou Z., Gao M (2006), "Preparation of bioconjugates of CdTe nanocrystals for cancer marker detection", Nanotechnology 17, p 2972 [11] J Ziegler, S Xu, E Kucur, F Meister, M Batentschuk, F Gindele, T.Nann (2008), "Silica-Coated InP/ZnS Nanocrytals as Converter Material in White LEDs", Adv Mater 20(21), pp.4068-4073 [12] K Kim, S Jeong, J Y Woo, C-S Han (2012), "Successive and large- scale synthesis of InP/ZnS quantum dots in a hybrid reactor and their application to white LEDs ", Nano Technology 23, p6 [13] Kazes M., Oron D., Shweky I., Banin U (2007), "Temperature Dependence of Optical Gain in CdSe/ZnS Quantum Rods", J Phys Chem C 111, pp.7898-7905 [14] Li L., Qian H., Fang N., Ren J (2005), "Significant enhancement of the quantum yield of CdTe nanocrystals synthesized in aqueous phase by controlling the pH and concentrations of precursor solutions", J Lumin 116, pp.59–66 [15] Liem N Q., Quang V X., Thanh D X., Lee J I., Kim D (2001), " Temperature dependence of biexciton luminescence in cubic ZnS bulk crystals", Solid State Commu 117, pp 255–259 [16] Liu J W., Zhang Y., Ge C W., Jin Y L., Hu S L., Gu N (2009), "Temperaturedependent photoluminescence of highly luminescent water-soluble CdTe quantum dots", Chinese Chem Lett 20 pp.977– 980 [17] Liu Y F., Yu J S (2009), "Selective synthesis of CdTe and high luminescence CdTe/CdS quantum dots: The effect of ligands", J Colloi Inter Sci 333, pp.690–698 21 22 [...]... chất phát quang ZnS, CdS mà chúng tôi đã chọn đề tài Tổng hợp và nghiên cứu tính chất phát quang của sunfua kẽm và sunfua cadimi kích hoạt bởi mangan Trong luận văn này chúng tôi đã tổng hợp các hạt nano ZnS, CdS bằng phương pháp đồng kết tủa, đồng thời khảo sát tính phát quang của chúng khi kích hoạt bởi Mangan 11 2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU  Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano ZnS, ZnS:Mn, CdS, CdS:Mn có kích. .. hình thái và cấu trúc vật liệu tổng hợp được  Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ pha tạp Mn lên tính chất quang của các mẫu bột Từ đó xác định hàm lượng tối ưu của Mn để mẫu có tính chất quang tốt nhất 3 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU  Phương pháp nghiên cứu lí luận: Dựa trên cơ sở các kết quả tính toán lí thuyết  Phương pháp thực nghiệm  Phương pháp trao đổi và tổng kết kinh nghiệm 4 CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN... (chất kích hoạt) vào để tạo nên trong vùng cấm những mức năng lượng xác định Vì thế trong phổ phát quang của chúng xuất hiện những đám phát quang đặc trưng cho các tâm tạp nằm ở vùng nhìn thấy và vùng hồng ngoại gần Các chất kích hoạt thường sử dụng là các nguyên tố kim loại chuyển tiếp với lớp vỏ điện tử 3d chưa lấp đầy: Mn, Fe, Ni, Co, Cu Chính vì tầm quan trọng và khả năng ứng dụng rộng rãi của chất. .. với cấu trúc nano, do kích thước vật liệu rất bé, hệ có rất ít nguyên tử nên các tính chất lượng tử được thể hiện rõ hơn và không thể bỏ qua Điều này làm xuất hiện ở vật liệu nano các hiệu ứng lượng tử như những thay đổi trong tính chất điện và tính chất quang [6] Hình 1.8: Mô tả sự mở rộng vùng cấm, liên quan chặt chẽ tới đặc tính quang và điện của vật liệu Biểu hiện rõ nét của hiệu ứng lượng tử là... quan tâm nghiên cứu để chế tạo các vật liệu quang dẫn trong vùng ánh sáng nhìn thấy[3] ZnS là hợp chất bán dẫn có độ rộng vùng cấm tương đối rộng tạo điều kiện thuận lợi cho việc đưa chất kích hoạt vào để tạo ra bột phát quang với bức xạ tạo ra trong vùng nhìn thấy và vùng hồng ngoại gần Trong ZnS các nguyên tử Zn và S có thể liên kết dạng hỗn hợp ion (77%) và cộng hoá trị (23%) Trong liên kết ion thì... hấp thụ nằm trong vùng nhìn thấy và một phần nằm trong miền tử ngoại gần, có hiệu suất phát xạ lớn, do đó thích hợp với nhiều ứng dụng trong thực tế Trong các hợp chất AIIBVI, các hợp chất CdS, ZnS thu hút được nhiều quan tâm Hợp chất CdS là chất bán dẫn có vùng cấm thẳng , ở dạng đơn tinh thể khối , độ rộng vùng cấm của nó là 2,482 eV tương ứng với các dịch chuyển tái hợp bức xạ nằm trong vùng ánh sáng... theo tính chất vật liệu thể hiện sự khác biệt ở kích thước nano Người ta căn cứ vào các lĩnh vực ứng dụng và tính chất để phân chia các loại hạt nano để thuận tiện cho công việc nghiên cứu Ở đây chúng tôi đưa ra một số loại hạt được phân chia: Vật liệu nano kim loại, vật liệu nano bán dẫn, vật liệu nano từ tính, vật liệu nano sinh học Nhiều khi người ta phối hợp hai cách phân loại với nhau, hoặc phối hợp. .. Zn (hoặc S) đều nằm ở tâm tứ diện tạo bởi 4 nguyên tử S (hoặc Zn) 8 Đối với hợp chất bán dẫn CdS, chất lượng bề mặt của màng phụ thuộc vào phương pháp chế tạo màng, quan trọng là màng không bị hạn chế về kích thước, không bị giới hạn về bề rộng của màng và có khả năng đạt được bề dầy nhỏ nhất để cho sự tổn thất năng lượng quang là thấp nhất 12 Nhiều nghiên cứu khác nhau đã chỉ ra rằng CdS tồn tại... 3.15: PHổ PH\T QUANG CủA BộT NANO CDS:MN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED MỞ ĐẦU 1 LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Vật liệu nano với những ứng dụng rộng rãi của nó trong khoa học cũng như trong đời sống đang được quan tâm nghiên cứu chế tạo của nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước hàng thập kỷ nay, trong đó vật liệu nano bán dẫn giữ một vị trí quan trọng Các vật liệu nano dựa trên hợp chất AIIBVI được nghiên cứu nhiều... trúc của vật liệu Bán dẫn hợp chất II-VI được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực đặc biệt là lĩnh vực chế tạo tế bào năng lượng mặt trời, vật liệu quang dẫn, đầu dò quang, tế bào quang hóa Bán dẫn II-VI gồm thành 19 phần được tạo thành từ nguyên tố nhóm II và nguyên tố nhóm VI trong bảng hệ thống tuần hoàn Bán dẫn hợp chất II-VI, cụ thể là ZnS, CdS, CdTe, CdSe …, từ lâu đã được quan tâm nghiên cứu