Luận án chế tạo và nghiên cứu tính chất quang của nano tinh thể lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe
Nghiên cứu chế tạo nano tinh thể lõi-vỏ CdS/ZnSe loại II, khảo sát tính chất quang học và ứng dụng tiềm năng.
Số trang
168
Thời gian đọc
26 phút
Lượt xem
1
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
50 Point
Tổng quan nhanh
- Chủ đề:
- 1. Tổng quan cấu trúc dị thể loại II nano tinh thể CdS/ZnSe
- Số trang:
- 168 trang
- Trường:
- Học viện Khoa học và Công nghệ
- Tác giả:
- Nguyễn Xuân Ca
Tóm tắt nội dung luận án
I. Tổng quan cấu trúc dị thể loại II nano tinh thể CdS ZnSe
Nano tinh thể bán dẫn cấu trúc lõi/vỏ đóng vai trò quan trọng trong quang tử học hiện đại. Hệ vật liệu CdS/ZnSe tạo nên một hệ thống cấu trúc dị thể loại II điển hình. Trong cấu trúc này, đáy dải dẫn và đỉnh dải hóa trị của hai vật liệu nằm so le nhau. Điện tử tập trung chủ yếu ở vùng lõi CdS. Lỗ trống chuyển dịch và định vị tại lớp vỏ ZnSe. Sự sắp xếp này tạo ra sự phân tách không gian giữa các hạt mang điện. Hiện tượng này làm thay đổi căn bản tính chất quang điện tử của vật liệu. Năng lượng tái hợp phát quang có thể nhỏ hơn vùng cấm của cả hai chất cấu thành. Quá trình này tạo tiền đề cho các ứng dụng quang điện tử bước sóng dài. Vật liệu này mở ra hướng phát triển mới cho pin mặt trời và laser sinh học.
1.1. Khái niệm và đặc điểm cấu trúc dị thể loại II
Cấu trúc dị thể loại II là dạng cấu trúc có bậc mức năng lượng so le tại bề mặt tiếp giáp. Điện tử và lỗ trống tự động phân tách về hai vùng vật liệu khác nhau. Điện tử bị giam giữ tại vùng lõi CdS do đáy dải dẫn thấp hơn. Lỗ trống chuyển sang vùng vỏ ZnSe do đỉnh dải hóa trị cao hơn. Sự phân tách điện tử và lỗ trống làm giảm xác suất tái hợp bức xạ trực tiếp. Hiện tượng này kéo dài thời gian sống của trạng thái kích thích. Hơn nữa, năng lượng phát xạ của hệ phụ thuộc chặt chẽ vào kích thước lõi và độ dày lớp vỏ. Cấu trúc loại II cho phép điều khiển bước sóng phát quang linh hoạt. Đây là ưu thế vượt trội so với các nano tinh thể đơn thành phần truyền thống.
1.2. Sắp xếp bậc mức năng lượng dị thể trong CdS ZnSe
Sự sắp xếp bậc mức năng lượng dị thể quyết định hướng chuyển dịch của các hạt tải điện. Vùng dải dẫn của CdS thấp hơn so với dải dẫn của ZnSe khoảng 0.2 đến 0.3 eV. Ngược lại, đỉnh dải hóa trị của ZnSe lại cao hơn dải hóa trị của CdS. Sự chênh lệch năng lượng này tạo ra thế năng giam giữ chọn lọc. Điện tử tự do rơi vào hố thế năng của lõi CdS. Lỗ trống chuyển dịch sang hố thế năng của vỏ ZnSe. Vùng cấm hiệu dụng của toàn bộ cấu trúc thu hẹp đáng kể. Mức năng lượng chuyển mức quang học trở nên nhỏ hơn năng lượng vùng cấm của từng pha riêng biệt. Cơ chế này giải thích khả năng mở rộng phổ quang học về vùng cận hồng ngoại của vật liệu.
1.3. Xu hướng dịch chuyển đỏ phổ phát xạ quang học
Khi tăng bề dày lớp vỏ ZnSe, hệ xuất hiện sự dịch chuyển đỏ phổ phát xạ rất rõ rệt. Đỉnh phổ huỳnh quang chuyển dần về vùng bước sóng dài hơn. Quá trình này phản ánh sự biến đổi của vùng cấm quang học hiệu dụng. Khi lớp vỏ dày lên, thế năng giam giữ lỗ trống thay đổi. Năng lượng tái hợp giữa điện tử ở lõi và lỗ trống ở vỏ giảm dần. Chân phổ hấp thụ cũng mở rộng về phía năng lượng thấp. Độ dịch đỏ có thể đạt tới hàng trăm nanomet so với hạt nano CdS ban đầu. Hiện tượng này chứng minh sự hình thành liên kết dị thể loại II hoàn chỉnh. Đây là dấu hiệu quang học quan trọng để kiểm soát chất lượng chế tạo tinh thể.
II. Công nghệ hóa ướt chế tạo chấm lượng tử CdS ZnSe lõi vỏ
Quy trình tổng hợp hóa ướt đóng vai trò cốt lõi trong việc kiểm soát kích thước nano tinh thể. Kỹ thuật này sử dụng dung môi hữu cơ không phối trí 1-octadecene kết hợp các phối tử phù hợp. Quá trình chế tạo chấm lượng tử CdS/ZnSe đòi hỏi sự kiểm soát nghiêm ngặt về nhiệt độ phản ứng. Tỷ lệ mol giữa các tiền chất quyết định tốc độ tạo mầm và phát triển tinh thể. Việc kiểm soát tốc độ bơm tiền chất vỏ ZnSe giúp ngăn chặn sự tự tạo mầm riêng rẽ. Lớp vỏ ZnSe hình thành đồng đều trên bề mặt lõi CdS. Quy trình hóa ướt mang lại độ lặp lại cao và phân bố kích thước đồng đều. Phương pháp này tạo nền tảng vững chắc để nghiên cứu tính chất quang học chuyên sâu.
2.1. Quy trình tổng hợp hạt nano lõi CdS đơn phân tán
Tổng hợp hạt nano lõi CdS bắt đầu từ tiền chất cadmium oleate và dung dịch lưu huỳnh. Phản ứng diễn ra trong dung môi octadecene ở nhiệt độ từ 240 đến 300 độ C. Kỹ thuật phun nhanh tiền chất tạo ra sự bùng nổ mầm tinh thể đồng loạt. Nhiệt độ sau đó được hạ thấp để duy trì quá trình lớn lên có kiểm soát. Nồng độ phối tử axit oleic giữ vai trò ổn định bề mặt và ức chế sự kết tụ hạt. Kích thước lõi CdS được kiểm soát chính xác thông qua thời gian phản ứng và nhiệt độ sinh trưởng. Tinh thể sau phản ứng được tinh chế bằng dung môi ethanol và ly tâm nhiều lần. Sản phẩm thu được có độ đơn phân tán cao và cấu trúc mạng tinh thể hoàn hảo.
2.2. Kỹ thuật bọc lớp vỏ ZnSe và hình thành lớp đệm
Bọc vỏ ZnSe là bước quan trọng để bảo vệ lõi và tạo dị thể loại II. Tiền chất kẽm và selen được đưa vào chậm rãi ở nhiệt độ thích hợp. Quá trình này hạn chế sự hòa tan của lõi CdS trong dung môi phản ứng. Nhiệt độ bọc vỏ được tối ưu hóa nhằm thúc đẩy sự khuếch tán ion tại mặt tiếp giáp. Sự khuếch tán giữa Cd và Zn tạo nên một lớp đệm hợp kim chuyển tiếp CdZnSeS mỏng. Lớp đệm này giúp giải tỏa ứng suất mạng phát sinh do sự bất đối xứng hằng số mạng. Nhờ đó, mật độ sai hỏng bề mặt và bẫy năng lượng giảm đi đáng kể. Cấu trúc lõi/vỏ đạt độ hoàn thiện cao, nâng cao độ bền quang hóa của vật liệu.
III. Đặc trưng quang phổ hấp thụ UV Vis và phát quang PL CdS
Các phép đo quang học cung cấp thông tin toàn diện về cấu trúc vùng năng lượng của vật liệu. Quang phổ hấp thụ UV-Vis thể hiện rõ các đỉnh chuyển mức exciton đặc trưng của hạt nano. Phổ quang phát quang PL phản ánh quá trình tái hợp bức xạ của điện tử và lỗ trống. Khi chuyển từ lõi CdS sang cấu trúc dị thể CdS/ZnSe, phổ PL dịch mạnh về vùng sóng dài. Đồng thời, cường độ phát xạ và dạng phổ biến đổi phụ thuộc vào bề dày lớp vỏ. Sự tương quan giữa phổ UV-Vis và PL xác định chính xác các trạng thái bẫy bề mặt. Hiệu suất lượng tử huỳnh quang được cải thiện khi bề mặt tiếp xúc được thụ động hóa tốt. Phân tích quang học là công cụ chính xác để đánh giá chất lượng tinh thể.
3.1. Phân tích quang phổ hấp thụ UV Vis của nano tinh thể
Quang phổ hấp thụ UV-Vis cho phép xác định bờ hấp thụ cơ bản của chấm lượng tử CdS/ZnSe. Hạt nano CdS tinh khiết có đỉnh hấp thụ exciton đầu tiên sắc nét ở vùng tử ngoại gần. Khi phủ thêm lớp vỏ ZnSe, chân phổ hấp thụ trải rộng rõ rệt về phía năng lượng thấp. Hiện tượng này xuất phát từ sự chuyển mức quang học gián tiếp qua mặt phân cách dị thể. Năng lượng hấp thụ phụ thuộc chặt chẽ vào kích thước không gian giam giữ của lõi và vỏ. Các đỉnh exciton trở nên tù hơn do sự phân tách không gian của hạt mang điện. Phổ hấp thụ UV-Vis là minh chứng thực nghiệm xác nhận sự hình thành cấu trúc dị thể loại II hoàn chỉnh.
3.2. Khảo sát phổ quang phát quang PL và hiệu suất lượng tử
Phổ quang phát quang PL của nano CdS ban đầu phát xạ dải hẹp ở vùng ánh sáng xanh lam. Sau khi bọc vỏ ZnSe, phổ PL dịch chuyển về vùng ánh sáng vàng và đỏ. Dải phổ phát xạ mở rộng hơn do sự tái hợp gián tiếp giữa hai pha vật liệu. Hiệu suất lượng tử huỳnh quang phụ thuộc vào độ hoàn thiện của bề mặt tiếp xúc dị thể. Sự xuất hiện của lớp vỏ ZnSe giúp thụ động hóa các sai hỏng bề mặt của lõi CdS. Nhờ vậy, quá trình tái hợp không bức xạ bị ức chế hiệu quả. Hiệu suất lượng tử huỳnh quang đạt giá trị tối ưu ở độ dày lớp vỏ xác định. Phép đo PL khẳng định khả năng phát xạ quang học vượt trội của hệ cấu trúc này.
3.3. Ảnh hưởng của độ dày vỏ đến vùng cấm quang học
Độ dày lớp vỏ ZnSe điều khiển trực tiếp độ rộng vùng cấm quang học của toàn hệ thống. Khi số lớp vỏ ZnSe tăng dần, hố thế giam giữ đối với lỗ trống sâu hơn. Mức năng lượng của lỗ trống nâng lên, làm giảm khoảng cách giữa dải dẫn CdS và dải hóa trị ZnSe. Kết quả là vùng cấm quang học hiệu dụng thu hẹp liên tục. Năng lượng photon phát xạ giảm tương ứng với độ dày lớp vỏ được bọc. Việc thay đổi độ dày vỏ cho phép điều chỉnh dải phát xạ trải dài từ vùng nhìn thấy đến cận hồng ngoại. Đây là tính chất then chốt để tùy biến vật liệu theo các yêu cầu quang điện tử cụ thể.
IV. Cơ chế phân tách điện tử và lỗ trống chấm nano CdS ZnSe
Cơ chế phân tách điện tử và lỗ trống là đặc tính vật lý trung tâm của hệ CdS/ZnSe. Sự giam giữ không gian khác biệt tạo nên sự tách biệt hàm sóng của hai loại hạt tải. Điện tử tích điện âm định vị sâu trong vùng dẫn của lõi CdS. Lỗ trống tích điện dương nằm tại vùng hóa trị của lớp vỏ ZnSe. Khoảng cách không gian giữa hai hạt làm giảm tích phân phủ hàm sóng. Do đó, tốc độ tái hợp bức xạ trực tiếp giảm đáng kể. Hiện tượng này dẫn đến sự tích tụ điện tích tại mặt tiếp giáp dưới kích thích quang học. Trường điện từ nội tại sinh ra gây nên hiệu ứng dịch chuyển năng lượng theo mật độ kích thích. Hiểu rõ cơ chế này giúp tối ưu hóa khả năng thu hoạch điện tích.
4.1. Cơ chế không gian của sự phân tách điện tử và lỗ trống
Sự phân tách không gian xuất phát từ sự không liên tục của các vùng năng lượng tại mặt tiếp xúc. Lực đẩy thế năng ngăn cản điện tử xâm nhập sâu vào pha vỏ ZnSe. Đồng thời, hàng rào thế năng giữ lỗ trống không quay trở lại vùng lõi CdS. Hàm sóng của điện tử và lỗ trống chỉ chồng lấn nhẹ tại khu vực tiếp giáp dị thể. Tích phân xen phủ hàm sóng giảm mạnh khi độ dày lớp vỏ tăng lên. Điều này làm giảm xác suất chuyển mức quang học trực tiếp giữa các trạng thái cơ bản. Lỗ trống và điện tử có thời gian tồn tại độc lập lâu hơn trước khi tái hợp. Đặc tính này mang lại lợi thế lớn cho các thiết bị chuyển hóa năng lượng quang điện.
4.2. Biến đổi cấu trúc năng lượng theo công suất kích thích
Khi tăng công suất kích thích quang học, đỉnh phổ huỳnh quang dịch dần về phía năng lượng cao. Hiện tượng này là dấu hiệu kinh điển của cấu trúc dị thể loại II. Mật độ hạt tải sinh ra lớn gây tích tụ điện tử ở lõi và lỗ trống ở vỏ. Sự phân bố điện tích này tạo ra một điện trường nội tại ngược hướng. Điện trường làm uốn cong các dải năng lượng tại vùng tiếp giáp dị thể. Độ uốn cong dải năng lượng làm nâng cao mức năng lượng chuyển tiếp hiệu dụng. Hiện tượng dịch xanh theo công suất kích thích khẳng định hiệu ứng phân tách điện tích quang sinh. Đây là đặc trưng quan trọng phân biệt cấu trúc dị thể loại II với loại I.
V. Đánh giá thời gian sống huỳnh quang TRPL nano CdS ZnSe
Phép đo thời gian sống huỳnh quang phân giải thời gian TRPL cung cấp bức tranh động thái hạt tải chi tiết. Trong chấm lượng tử CdS/ZnSe, thời gian sống huỳnh quang kéo dài vượt bậc so với hạt lõi CdS đơn thuần. Sự kéo dài này bắt nguồn từ việc giảm tích phân phủ hàm sóng giữa điện tử và lỗ trống. Đường cong suy giảm huỳnh quang thường mang đặc tính đa số mũ phức tạp. Các thành phần thời gian sống phản ánh quá trình tái hợp bức xạ dị thể và sự bắt giữ hạt tải tại bẫy bề mặt. Khảo sát TRPL tại các nhiệt độ khác nhau làm sáng tỏ cơ chế kích hoạt nhiệt và tương tác phonon. Đây là phương pháp không thể thiếu để đánh giá động lực học exciton trong vật liệu nano.
5.1. Phép đo thời gian sống huỳnh quang TRPL nâng cao
Kỹ thuật đếm photon đơn tương quan thời gian TCSPC được ứng dụng trong phép đo thời gian sống huỳnh quang TRPL. Xung laser kích thích cực ngắn tạo ra trạng thái kích thích ban đầu trong tinh thể. Tín hiệu photon phát quang được ghi nhận theo thang nano giây đến micro giây. Hạt nano CdS ban đầu có thời gian sống huỳnh quang ngắn, thường dưới 20 nano giây. Khi hình thành cấu trúc CdS/ZnSe loại II, thời gian sống huỳnh quang tăng vọt lên hàng trăm nano giây. Sự suy giảm phát xạ diễn ra chậm rãi do tốc độ tái hợp bị kìm hãm. Kết quả TRPL cung cấp bằng chứng trực tiếp và định lượng về cơ chế phân tách hạt tải trong không gian.
5.2. Động thái tái hợp hạt tải và hiệu suất huỳnh quang
Động thái suy giảm huỳnh quang phụ thuộc mạnh vào tương tác giữa các trạng thái exciton và trạng thái bẫy. Thành phần phân rã nhanh đại diện cho quá trình bắt giữ điện tử hoặc lỗ trống vào các sai hỏng bề mặt. Thành phần phân rã chậm phản ánh sự tái hợp bức xạ gián tiếp qua bề mặt dị thể. Tối ưu hóa bề dày lớp vỏ ZnSe giúp giảm thiểu các tâm tái hợp không bức xạ. Nhờ đó, hiệu suất lượng tử huỳnh quang duy trì ở mức cao song song với thời gian sống kéo dài. Khảo sát động thái hạt tải ở nhiệt độ thấp cho thấy sự ức chế chuyển động nhiệt của lỗ trống. Những dữ liệu này định hướng hoàn thiện quy trình chế tạo vật liệu phát quang tiên tiến.
Mục lục chi tiết luận án
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (168 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộLỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dƣới sự hƣớng dẫn của PGS. Vũ Thị Kim Liên và PGS. Nguyễn Xuân Nghĩa. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chƣa đƣợc công bố trong các công trình khác.
NGHIÊN CỨU SINH Nguyễn Xuân Ca i LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS. Vũ Thị Kim Liên và PGS. Nguyễn Xuân Nghĩa. Các thầy đã luôn định hƣớng kịp thời và tạo điều kiện thuận lợi nhất để tôi có thể hoàn thành đề tài nghiên cứu này.
Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Phan Thế Long, khoa Vật Lý, Đại học Hankuk, Hàn Quốc ngƣời đi trƣớc tôi trong lĩnh vực nghiên cứu, đã giúp đỡ và có nhiều trao đổi khoa học có giá trị trong quá trình tôi thực hiện luận án. Đồng thời, xin gửi lời cảm ơn đến TS. Nguyễn Quý Báu, Đại học quốc gia Singapore và TS Trần Thị Kim Chi, viện Khoa học Vật Liệu đã giúp tôi trong việc thực hiện các phép đo phức tạp và chuyên sâu.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thành viên trong nhóm nghiên cứu: TS Nguyễn Thị Luyến, ThS Nguyễn Thị Lan Hƣơng, ThS Mai Hồng Sim và ThS Nguyễn Trung Kiên đã giúp đỡ, động viên tôi trong suốt thời gian tôi thực hiện luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn Phòng đào tạo - Viện Vật lý, Phòng đào tạo học viện Khoa học và Công nghệ và Phòng thí nghiệm trọng điểm -Viện Khoa học Vật liệu - viện Hàn Lâm Khoa học và Công Nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi về thủ tục hành chính và cơ sở vật chất giúp tôi có thể hoàn thành luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn trƣờng Đại học Khoa học – Đại học Thái Nguyên, Khoa Vật lý và Công nghệ trƣờng Đại học Khoa học nơi tôi đang công tác đã tạo điều kiện cho tôi về thời gian và công việc tại cơ quan, tạo thuận lợi để tôi thực hiện luận án này. Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình mình, bố mẹ, anh chị em những ngƣời thân yêu nhất luôn động viên và tin tƣởng để tôi thực hiện đề tài nghiên cứu này.
ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN. ii MỤC LỤC.iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT.vi DANH MỤC ĐỒ THỊ VÀ HÌNH.viii MỞ ĐẦU. Giới thiệu về các nano tinh thể lõi/vỏ loại II. Công nghệ chế tạo các nano tinh thể lõi/vỏ loại II.
Kích thƣớc và phân bố kích thƣớc của nano tinh thể lõi. Ảnh hưởng của nồng độ ligand. Ảnh hưởng của tỉ lệ các tiền chất. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng.
Chế tạo các nano tinh thể lõi/vỏ loại II. Lựa chọn vật liệu. Ảnh hưởng của kích thước lõi và độ dày lớp vỏ đến chế độ phân bố hạt tải. Chế tạo các nano tinh thể lõi/vỏ loại II.Tính chất quang của các nano tinh thể lõi/vỏ loại II.
Ảnh hƣởng của kích thƣớc lõi và chiều dày vỏ. Hiệu suất lƣợng tử của các nano tinh thể lõi/vỏ loại II. Ứng suất và sự khuếch tán của các ion tạo nên lớp đệm hợp kim trong các nano tinh thể lõi/vỏ. Ảnh hƣởng của độ dày lớp vỏ và nhiệt độ lên phổ Raman của cấu trúc nano lõi/vỏ.
Ảnh hưởng của độ dày lớp vỏ. Ảnh hưởng của nhiệt độ. Ảnh hƣởng của nhiệt độ mẫu đến tính chất huỳnh quang. Các dấu hiệu nhận biết đặc trƣng phát xạ loại II.
Sự dịch đỏ mạnh của phổ huỳnh quang và chân phổ hấp thụ được nâng lên phía năng lượng thấp. Thời gian sống huỳnh quang tăng. Đỉnh phổ huỳnh quang dịch về phía năng lượng cao khi tăng công suất kích thích. 34 KẾT LUẬN CHƢƠNG 1.
Chế tạo các nano tinh thể lõi CdS và nano tinh thể lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe bằng phƣơng pháp hóa ƣớt. Hóa chất và thiết bị. Chế tạo các dung dịch tiền chất. Chế tạo và làm sạch các nano tinh thể lõi CdS.
Tính kích thƣớc và nồng độ nano CdS trong dung dịch. Tính lƣợng tiền chất để bọc vỏ cho cấu trúc nano lõi/vỏ. Chế tạo các nano tinh thể lõi/vỏ CdS/ZnSe. Tạo lớp đệm hợp kim tại bề mặt tiếp giáp lõi/vỏ CdS/ZnSe.
Hiệu suất lƣợng tử huỳnh quang. Khảo sát các đặc trƣng của mẫu. Hình dạng, kích thƣớc và phân bố kích thƣớc. Cấu trúc tinh thể.
Đặc trƣng phonon. Phổ quang huỳnh quang. Phép đo thời gian sống huỳnh quang. Hấp thụ quang học.47 KẾT LUẬN CHƢƠNG 2.
Chế tạo các nano tinh thể lõi CdS. Ảnh hƣởng của nhiệt độ chế tạo đến sự tạo mầm và phát triển của các nano tinh thể CdS. Ảnh hƣởng của nhiệt độ chế tạo và thời gian phản ứng đến kích thƣớc và sự phân bố kích thƣớc của các nano tinh thể CdS. Tính lặp lại của công nghệ chế tạo các nano tinh thể CdS.
Nghiên cứu chế tạo các nano tinh thể lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe. Sự tan ra của nano tinh thể lõi CdS trong dung môi ODE. Xác định nhiệt độ bọc vỏ ZnSe. Sự tạo thành các nano tinh thể CdSe trong quy trình chế tạo các nano tinh thể lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe.
Hoạt tính hóa học của các ion Zn2+, Se2-, Cd2+ và S2 64 3. Hạn chế sự tan ra của nano tinh thể lõi CdS. Chế tạo các nano tinh thể lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe. Chế tạo các nano tinh thể lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe với một chiều dày lớp vỏ.
Chế tạo các nano tinh thể lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe với chiều dày lớp vỏ thay đổi .74 KẾT LUẬN CHƢƠNG 3. Ảnh hƣởng của kích thƣớc lõi, chiều dày vỏ và lớp tiếp giáp lên tính chất quang của các nano tinh thể lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe. Ảnh hƣởng của kích thƣớc lõi và chiều dày lớp vỏ. Tính chất hấp thụ và huỳnh quang.
Thời gian sống huỳnh quang. Cấu trúc tinh thể. Ứng suất trong các nano tinh thể lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe. Ảnh hƣởng của lớp tiếp giáp lõi/vỏ đến đặc trƣng phát xạ.
Ảnh hƣởng 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. Sự dịch xanh của đỉnh phát xạ khi tăng công suất kích thích. Sự phụ thuộc các đặc trƣng phát xạ vào nhiệt độ. Hiện tượng chống dập tắt huỳnh quang do nhiệt độ.
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 CHƢƠNG 4. 112 DANH MỤC CÁC CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN.113 TÀI LIỆU THAM KHẢO.115 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 1. Các ký hiệu : Tích phân che phủ điện tử - lỗ trống Eg: Năng lƣợng vùng cấm S: Thừa số Huang-Rhys Ea: Năng lƣợng kích hoạt : Hệ số nhiệt độ nhiệt kB: Hằng số Boltzmann : Nhiệt độ P: Công suất kích thích quang Debye ɛ : Hệ số r: Bán kính d: Đƣờng kính T: Nhiệt độ […]: Nồng độ tiền chất 2.
Các chữ viết tắt Chữ Tiếng Anh Tiếng Việt viết tắt BB Band-Bending Uốn cong vùng CB Conduction band Vùng dẫn CC Capacitive Charging Tích điện dung EDS Energy-Dispersive Spectroscopy. Phổ tán sắc năng lƣợng FWHM Full width at half maximum Độ rộng phổ tại nửa cực đại High resolution transition electronic Hiển vi điện tử truyền qua phân HRTEM microscopy giải cao LO Longitudinal optical phonon Phonon quang dọc Luminescence temperature Hiện tƣợng chống dập tắt huỳnh LTAQ antiquenching quang do nhiệt độ ML Monolayer Đơn lớp NC Nanocrystal Nano tinh thể OA Oleic acid Axit oleic ODE Octadecene Octadecene PL Photoluminescence Quang huỳnh quang QY Quantum yield Hiệu suất lƣợng tử RS Raman Scattering Tán xạ Raman vi SF State Filling Làm đầy trạng thái SO Surface optical phonon Phonon bề mặt TEM Transition electronic microscopy Hiển vi điện tử truyền qua TOP Tri-n-octylphosphine Tri-n-octylphosphine VB Valence band Vùng hóa trị WZ Wurtzite Lục giác XRD X-ray diffraction Nhiễu xạ tia X ZB Zinc blende Lập phƣơng giả kẽm 3. Các từ không dịch - Monomer: Chỉ các ion chƣa tham gia vào quá trình tạo mầm và phát triển nano tinh thể. - Ligand: chất hoạt động bề mặt, giúp điều khiển kích thƣớc và hình dạng của nano tinh thể.
- Exciton: cặp điện tử - lỗ trống liên kết. - Phonon:chuẩn hạt- lƣợng tử hóa dao động mạng tinh thể. vii DANH MỤC ĐỒ THỊ VÀ HÌNH Hình 1. Sơ đồ vùng năng lƣợng của các NC (a) loại I và (b) loại II.
Các chế độ định xứ hạt tải khác nhau trong các NC lõi/vỏ CdS/ZnSe khi thay đổi chiều dày của lớp vỏ: (a) Chế độ loại I (không có lớp vỏ). Sự phụ thuộc của tốc độ phát triển NC theo tỉ số r/r* 8 Hình 1. (a) Sự thay đổi kích thƣớc và (b) phân bố kích thƣớc của NC CdSe theo thời gian phản ứng. Mũi tên phía bên phải chỉ thời điểm bơm bổ sung tiền chất.
Sự thay đổi phổ hấp thụ của NC CdS theo thời gian phản ứng khi thay đổi nồng độ OA trong ODE (A là ký hiệu độ hấp thụ). Sự thay đổi nồng độ mol trung bình của NC CdSe đối với các nồng độ OA khác nhau. Phổ hấp thụ của các NC (a) CdSe và (b) CdS đƣợc chế tạo tại cùng thời gian phản ứng nhƣng với các tỉ lệ tiền chất Se/Cd và S/Cd khác nhau. Sự thay đổi nồng độ mầm tinh thể CdSe theo thời gian phản ứng tại các nhiệt độ khác nhau.
Sự thay đổi: (a) Vị trí đỉnh hấp thụ thứ nhất; và (b) PL FWHM của các NC CdTe theo thời gian với các nhiệt độ phản ứng khác nhau. Năng lƣợng vùng cấm và các vị trí đáy vùng dẫn và đỉnh vùng hóa trị của một số vật liệu khối A2B6. Giản đồ vùng năng lƣợng của các NC lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe. Năng lƣợng vùng cấm của lớp vỏ ZnSe, lõi CdS và cấu trúc CdS/ZnSe đƣợc ký hiệu tƣơng ứng là Eg1, Eg2 và Eg12.
Độ cao của các hàng rào thế đối với điện tử và lỗ trống đƣợc ký hiệu Ue và Uh. Chế độ phân bố hạt tải trong các NC CdS/ZnSe có kích thƣớc lõi và độ viii dày lớp vỏ khác nhau. (a) Kích thƣớc lõi đƣợc thể hiện thông qua bƣớc sóng phát xạ λo của lõi, và độ dày lớp vỏ đƣợc ký hiệu là H. a) Phổ huỳnh quang chuẩn hóa của các NC CdTe/CdSe khi thay đổi cả kích thƣớc lõi và chiều dày vỏ.
b) Đƣờng cong suy giảm huỳnh quang của lõi CdTe (đƣờng dƣới) và cấu trúc CdTe/CdSe(đƣờng trên). (A)Phổ hấp thụ và (B) PL của lõi CdTe(a) và các NC CdTe/CdSe (b-f) khi thay đổi cả bán kính lõi và chiều dày vỏ. Kết quả tính sự thay đổi hàm lƣợng Te theo bán kính của các NC lõi/vỏ CdTe/CdSe trƣớc (đƣờng liền nét) và sau khi ủ nhiệt tại 250oC trong thời gian 120 phút (đƣờng đứt nét) .
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Trích dẫn luận án này
Nguyễn Xuân Ca (n.d.). Nghiên cứu tính chất quang của nano tinh thể lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe [Luận án tiến sĩ, Học viện Khoa học và Công nghệ]. LuanAn.net. https://luanan.net/hoa-hoc/hoa-ly-thuyet/nghien-cuu-tinh-chat-quang-cua-nano-tinh-the-loai-ii-cds-znse
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Nghiên cứu tính chất quang của nano tinh thể lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe" nghiên cứu về vấn đề gì?
Nghiên cứu chế tạo nano tinh thể lõi-vỏ CdS/ZnSe loại II, khảo sát tính chất quang học và ứng dụng tiềm năng.
Luận án "Nghiên cứu tính chất quang của nano tinh thể lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe" được bảo vệ tại trường nào?
Luận án này được bảo vệ tại Học viện Khoa học và Công nghệ.
Luận án "Nghiên cứu tính chất quang của nano tinh thể lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe" có bao nhiêu trang?
Luận án "Nghiên cứu tính chất quang của nano tinh thể lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe" có 168 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Nghiên cứu tính chất quang của nano tinh thể lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe" về máy như thế nào?
Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.