Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu động học của quá trình tạo mầm và phát triển các nanô tinh thể bán dẫn chế tạo bằng phương pháp hóa họcNghiên cứu động học của quá trình tạo mầm và phát triển các nanô tinh thể bán dẫn chế tạo bằng phương pháp hóa họcNghiên cứu động học của quá trình tạo mầm và phát triển các nanô tinh thể bán dẫn chế tạo bằng phương pháp hóa họcNghiên cứu động học của quá trình tạo mầm và phát triển các nanô tinh thể bán dẫn chế tạo bằng phương pháp hóa họcNghiên cứu động học của quá trình tạo mầm và phát triển các nanô tinh thể bán dẫn chế tạo bằng phương pháp hóa họcNghiên cứu động học của quá trình tạo mầm và phát triển các nanô tinh thể bán dẫn chế tạo bằng phương pháp hóa họcNghiên cứu động học của quá trình tạo mầm và phát triển các nanô tinh thể bán dẫn chế tạo bằng phương pháp hóa họcNghiên cứu động học của quá trình tạo mầm và phát triển các nanô tinh thể bán dẫn chế tạo bằng phương pháp hóa học
L u tiên, tơi xin bày t lòng kính tr ng bi t n sâu s c t i Ban Giám trình nghi cho chúng tơi su t trình th c hi n Trang 7 11 15 1.1 1.2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 ng c a n monomer 15 17 18 19 21 24 25 B N TÓM T T H VIÊN 04 : - Nghiên na nô mét - : : M U -sinh) 2B6 octadecene, - 2B6 cao - 3B5 2B6 3B5 2B6 InP -y- -III-VI2 - 2, CuInSe2 CuGaS2 nanô, CuInS2 - -down) photolithography) nanô ô nanô ùng dung môi coo ODE (1-octadecence) sôi cao (3200C),giá thành - na nh m - nanô tinh - P nanô nanô 7-10] 1940 Jongnam Park trình bày rõ ràng báo cáo tinh th nano hình n phân tán [8], La Mer c ng iên ng bùng " (brust nucleation thành có thêm nhân V tinh vi tinh lúc nên kh hình thành nhau, phát vi tinh Do , "s vi tinh phát tinh vi tinh tách Tron vi tinh m c ng th có (H m khác n ng l khơng có ng phát thái có khác Q thái vi tinh giai n ng l sang dung vi tinh phát sau Hình 2.1 giai I) nh ng vi tinh ng n ng l Trong giai có hình thành, tích bùng ng khi n ng l Các vi tinh nhân monomer (do monomer mà Khi Ng monomer d Sc siêu bão hòa ), n ng l tinh t l r G r2 r G (2.1) = ( RTlnS)/Vm (Vm S , giá c Khi , bán kính Cơng hòa cao h n có rc = (2.2) tiên kích th l q bão hòa q bão h n Thay (2.2) vào (2.1) ta có n ng : (2.3) T c t o m m: (2.4) Trong k: h ng s Boltzmanm, NA: s Avogadro Công th N ng c dùng tính tốn s m m t o m i kho ng th i gian monomer dung d ch th i gian c tính b ng cách l y s monomer t ng c ng tr cho s monomer có h t T (2.4) khó có th xác nh xác m c bão hòa t i h n u, b i s t o m m s tái hòa tan có th x y th ng giáng n ng l b n th ng s th ng giáng n ng l G i Sc m c bão hòa t i h n, t c b t k n ng s ng t dung d ch Tóm l i, m m v n có th t o thành c dung d ch ch a bão hòa h t n s t om mb t c t o có th tái hòa tan tr ng t c a môi tr t c ng xung quanh phát tri n m m cân b ng ho c v t tái hòa tan c a h t T (2.4) có th bi u di n nh h ng c a m c bão hòa t i t c t o m m nh sau: (2.5) Jongnam Park pháp mơ q trình ph ng Hình 2.2a mơ ph ng s phát tri n theo th i gian c a n ng h tv vài giây bão hòa ban u tiên c a ph n ng Trong mô ph ng bão hòa uS = 100 nhi t khơng bão hòa cao t c i Trong 2s u tiên, n ng h t t ng r t nhanh phát tri n c a m m m i m c c ng r t cao Quá trình m c m m phát tri n tinh th nhanh t c tiêu th monomer dung d ch nhanh làm cho bão hòa gi m nhanh chóng q trình m c m m th c s ch m d t th i gian ti p theo Hình 2.2 b mơ t s phát tri n theo th i gian c a n ng ban u khác Khi gian c n thi t t bão hòa h tc c i t ng th i gi m K t thúc giai o n t o m m bão hòa bão hòa ban nc c i r t th p Nh ng h t có kích th gi m d n Các h t tan h t v i u t ng n ng c nh h n kích th khuy ch tán c t i h n rc tan n ng n h t l n h n k t t a chúng làm h t l n l n h n Hình 2.2 M t s k t qu mơ ph ng c a trình m c m m phát tri n c a nano tinh th N h tri n theo th i gian c a n nhi r bão hòa theo th i gian (a) S phát h tv bão hòa khác (b), ng t b m t (d) Các hình chèn (bu th m dm monomer tinh ( tích monomer) Trong q trình nano tinh phun vào bình h l trí / tán monomer ng ng i so vào bán kính tinh /tinh Mơ hình phát gian gian t Sau gian l vào mà monomer trí coi nh khơng Trên tinh hình , thơng l theo phát Dòng /thơng l vào monomer monomer/monomer liên c ang phát khơng thay tinh phía tinh kích th kích th i monomer tinh dành cho tinh monomer monomer u phân bán kính trung bình khơng trình phát phân ng phát cao Trong mơ hình theo monomer thành tinh Do mơ hình monomer monomer tinh tích D nh khơng vào t d monomer q trình phát q trình cao Khi có , J C l Trong mơ hình này, bán kính x (x monomer h n r) bao quanh tinh monomer J monomer: J(x=r) = hình có bán kính xác (2.7) h n r, thơng l J qua hình tán Fick: J(x>r) = D (2.8) tán , thông l J không vào x (2.9) =ph (2.10) ng trình (2.10) ta tinh biên nh Ci, a vào biên monomer ta có monomer dung bao quanh tinh Cb : (2.11) hàm C theo x: = (2.12) Thay (2.12) vào (2.8) ta có thơng l monomer phía tinh có bán kính r: J=4 r (Cb - Ci) (2.13) Thay (2.13) vào (2.6) ta thu phát tinh : (2.14) vào ph ph th ng trình Gibbs-Thompson tính Cb Ci ng trình thay vào (2.14) ta thu phát tinh vào kích : (2.15) Trong C tan , (2.15) ta h n kích th âm ( rc tan ra) chúng nano tinh phát Khi trình Ostwald phát phát kích th kích th Khi lên trình epitaxy ) suy trung bình , h n h n (do monomer h n kích th h có kích th h n rõ ràng kích th nhanh h n tinh vào kích th gian h n c ng monomer xác có kích th dung tan phát Khi phân phát tinh phát h n kích th kích th kích th phân , có kích th Khi phân phát kích th th nhanh h n phân b m thêm dung kích th tái H CÁC THƠNG Q TRÌNH VÀ PHÁT Các thơng h th phát , h ph h trình phát nhanh ligand l tinh , t ng tác Wander khơng ng n trung bình, hình vào ) q trình kích th Peng bán nano tinh c xác nhanh, ng vai trò quan Thơng , nên sau hình thành phát theo phát c ( soát tinh ng pháp tinh gây nh sát, ligand Trong trình tinh gian monomer u tiên phát cho tinh , phát Waals có tinh , , 2.1 CÁC q trình hình thành phát vi tinh tinh LÊN phát , phân l nano kích th tồn ligand n m t nh axit béo, amin, phosphonic axit, phosphine phosphine oxit [12] cho không liên , l InP phosphine oxit l ligand cao axit béo, ligand hình thành liên ligand dùng dung môi liên phát ng vi nh amin, tinh không nh phosphonic axit, không quan sát Và sát, axit béo c kim, không phù ligand t d n nh CdSe, CdS CdTe Tuy nhiên, l tránh thành dài ligand hydrocarbon thích dung mơi khơng liên nh ODE cho Peng nghiên phát tinh axít béo lên q trình Hình 3.1 minh InP h phát theo ODE In/axit 1:3 cho hydrocarbon dài dài cân InP ch l ligand axit béo khác hình 3.1 ta myristic (MA) hai ligand thích PA MA có gian rõ axít palmitic (PA) axít hình là, axit béo mà c thành nhân Các axit béo nh hydrocarbon trung bình hai ligand thích phát mong n phân tán Hình 3.1 ác cho dài phát cho NC nanơ ng Hình 3.2 c t Reiss(CEA- hàn lâm o Hình 3.3 In khác Hình 3.4 khác T -VI, III-V, IIIIcác thí hình 3.5 ng khác Hình 3.5 o Hình 3.6 o [2] C o C phát quang o khác [1] trình bày v (phút) quang (nm) 30 60 90 150 240 360 540 512 530 545 557 572 596 609 613 35 32 33 33 34 38 42 47 nanơ khác Hình 3.7 Hình 3.8 CuInS2 o 10, 15, 20, 30 60 phút o Hình 3.8 [2] giúp chúng - có d - - Khi nhi -K ph n c ch ng t A (2013) T.49 (6) 709-709, (2011) B O I Micic, C J Curtis, K M Jones, J R Sprague, and A J Nozik, J Phys Chem 98, 4966 (1994) A A Guzelian, , J E B Katari, A V Kadavanich, U Banin, K Hamad, E Juban, A P Alivisatos, R H Wolters, C C Arnold, J R Heath J Phys Chem 100, 7212-7219 (1996) Synthese und Charakterisierung von III-V Halbleiter- Nanoclustern U T D Thuy, P Reiss, N Q Liem, Appl Phys Lett 97 (2010) 193104 X Peng, Wickkham, A P Alivisator , J Am Chem Soc 120, 5343 5344, (1998) J Park, J Joo, S G Kwon, Y Jang, T Hyeon, Angew Chem Int Ed 46, 4630 4660, (2007) D V Talapin, Ph Experimental and theoretical studies on the formation of highly luminescent II-VI, III-V and core-shell semiconductor nanocrystals 10 A L Rogach, Semiconductor Nanocrystal quantum Dots, (2008) 11 C B Muray, C R Kagan, M G Bawendi, Annu Rev Mater Sci 30, 546-610, (2000) 12 X Peng, D Battaglia, Nano Lett.2, 1027-1030, (2002) 13 S Xu, J Ziegler, and T Nann, J Mater Chem 18, 2653, (2008) 14 U T D Thuy, PhD Thesis, University of Joseph Fourier, Grenoble I, France (2010) ... phát c ( soát tinh ng pháp tinh gây nh sát, ligand Trong trình tinh gian monomer u tiên phát cho tinh , phát Waals có tinh , , 2.1 CÁC trình hình thành phát vi tinh tinh LÊN phát , phân l nano... b nano tinh B monomer trình phát B , monomer di hai, monomer t Nói chung, q trình th monomer phát monomer bán kính monomer tinh tán t q trình tinh tinh thành tinh ng tác nano tinh hai vào l... l phát theo n ng l mơ theo có thích phun nóng (hot- injection) phun nhanh trình phát t ng và cung tinh có này, giai i vào giai giá phát liên quan ng pháp Sau ph Quá trình trình phát bùng tinh