Luận án Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang của nano tinh thể lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN. i

LỜI CẢM ƠN. ii

MỤC LỤC . iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT. vi

DANH MỤC ĐỒ THỊ VÀ HÌNH . viii

MỞ ĐẦU . 1

CHưƠNG 1. 5

1.1. Giới thiệu về các nano tinh thể lõi/vỏ loại II . 5

1.2. Công nghệ chế tạo các nano tinh thể lõi/vỏ loại II. 7

1.2.1. Kích thước và phân bố kích thước của nano tinh thể lõi. 7

1.2.1.1. Ảnh hưởng của nồng độ ligand . 9

1.2.1.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ các tiền chất . 10

1.2.1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng . 12

1.2.2. Chế tạo các nano tinh thể lõi/vỏ loại II. 13

1.2.2.1. Lựa chọn vật liệu . 13

1.2.2.2. Ảnh hưởng của kích thước lõi và độ dày lớp vỏ đến chế độ phân bố hạt tải . 15

1.2.3. Chế tạo các nano tinh thể lõi/vỏ loại II. 16

1.3.Tính chất quang của các nano tinh thể lõi/vỏ loại II. 18

1.3.1. Ảnh hưởng của kích thước lõi và chiều dày vỏ. 18

1.3.2. Hiệu suất lượng tử của các nano tinh thể lõi/vỏ loại II . 20

1.3.3. Ứng suất và sự khuếch tán của các ion tạo nên lớp đệm hợp kim trong các

nano tinh thể lõi/vỏ. 22

1.3.4. Ảnh hưởng của độ dày lớp vỏ và nhiệt độ lên phổ Raman của cấu trúc nanolõi/vỏ. 24

1.3.4.1. Ảnh hưởng của độ dày lớp vỏ. 24

1.3.4.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ. 27

1.3.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ mẫu đến tính chất huỳnh quang. 28

1.3.6. Các dấu hiệu nhận biết đặc trưng phát xạ loại II. 32

1.3.6.1. Sự dịch đỏ mạnh của phổ huỳnh quang và chân phổ hấp thụ được nâng lên

phía năng lượng thấp . 32

1.3.6.2. Thời gian sống huỳnh quang tăng . 33

1.3.6.3. Đỉnh phổ huỳnh quang dịch về phía năng lượng cao khi tăng công suất kíchthích . 34

KẾT LUẬN CHưƠNG 1 . 37

CHưƠNG 2. 38

2.1. Chế tạo các nano tinh thể lõi CdS và nano tinh thể lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe

bằng phương pháp hóa ướt . 38

2.1.1. Hóa chất và thiết bị. 38iv

2.1.2. Chế tạo các dung dịch tiền chất. 39

2.1.3. Chế tạo và làm sạch các nano tinh thể lõi CdS . 39

2.1.4. Tính kích thước và nồng độ nano CdS trong dung dịch. 40

2.1.5. Tính lượng tiền chất để bọc vỏ cho cấu trúc nano lõi/vỏ . 41

2.1.6. Chế tạo các nano tinh thể lõi/vỏ CdS/ZnSe. 42

2.1.7. Tạo lớp đệm hợp kim tại bề mặt tiếp giáp lõi/vỏ CdS/ZnSe. 43

2.1.8. Hiệu suất lượng tử huỳnh quang . 43

2.2. Khảo sát các đặc trưng của mẫu . 44

2.2.1. Hình dạng, kích thước và phân bố kích thước. 44

2.2.2. Cấu trúc tinh thể . 45

2.2.3. Đặc trưng phonon . 45

2.2.4. Phổ quang huỳnh quang . 46

2.2.5. Phép đo thời gian sống huỳnh quang. 47

2.2.6. Hấp thụ quang học. 47

KẾT LUẬN CHưƠNG 2 . 48

CHưƠNG 3. 49

3.1. Chế tạo các nano tinh thể lõi CdS . 49

3.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ chế tạo đến sự tạo mầm và phát triển của các nano

tinh thể CdS . 49

3.1.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ chế tạo và thời gian phản ứng đến kích thước và sự

phân bố kích thước của các nano tinh thể CdS . 52

3.1.3. Tính lặp lại của công nghệ chế tạo các nano tinh thể CdS. 55

3.2. Nghiên cứu chế tạo các nano tinh thể lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe . 56

3.2.1. Sự tan ra của nano tinh thể lõi CdS trong dung môi ODE . 57

3.2.2. Xác định nhiệt độ bọc vỏ ZnSe . 60

3.2.3. Sự tạo thành các nano tinh thể CdSe trong quy trình chế tạo các nano tinh thể

lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe. 61

3.2.4. Hoạt tính hóa học của các ion Zn2+, Se2-, Cd2+ và S2- . 64

3.2.5. Hạn chế sự tan ra của nano tinh thể lõi CdS. 69

3.3. Chế tạo các nano tinh thể lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe. 70

3.3.1. Chế tạo các nano tinh thể lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe với một chiều dày lớp vỏ. 71

3.3.2. Chế tạo các nano tinh thể lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe với chiều dày lớp vỏ thayđổi . 74

KẾT LUẬN CHưƠNG 3 . 77

CHưƠNG 4. 78

4.1. Ảnh hưởng của kích thước lõi, chiều dày vỏ và lớp tiếp giáp lên tính chất

quang của các nano tinh thể lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe . 78

4.1.1. Ảnh hưởng của kích thước lõi và chiều dày lớp vỏ. 78

4.1.1.1.Tính chất hấp thụ và huỳnh quang . 79

4.1.1.2. Thời gian sống huỳnh quang . 85v

4.1.1.3. Cấu trúc tinh thể. 88

4.1.1.4. Ứng suất trong các nano tinh thể lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe . 89

4.1.2. Ảnh hưởng của lớp tiếp giáp lõi/vỏ đến đặc trưng phát xạ . 91

4.2. Ảnh hưởng của công suất kích thích và nhiệt độ đến tính chất quang của

các nano tinh thể lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe có và không có lớp tiếp giáp

hợp kim. 95

4.2.1. Sự dịch xanh của đỉnh phát xạ khi tăng công suất kích thích . 95

4.2.2. Sự phụ thuộc các đặc trưng phát xạ vào nhiệt độ. 101

4.2.2.1. Hiện tượng chống dập tắt huỳnh quang do nhiệt độ . 102

4.2.2.2. Nguyên nhân của sự thay đổi năng lượng bất thường theo nhiệt độ. Sự thay

đổi của ứng suất lõi/vỏ theo nhiệt độ . 104

KẾT LUẬN CHưƠNG 4 .111

KẾT LUẬN .112

DANH MỤC CÁC CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN .113

TÀI LIỆU THAM KHẢO.115