TỔNG QUAN VỂ VẬT LIỆU ZnS VÀ ZnS PHA TẠP

TỔNG QUAN VỂ VẬT LIỆU ZnS VÀ ZnS PHA TẠP TỔNG QUAN VỂ VẬT LIỆU ZnS VÀ ZnS PHA TẠP TỔNG QUAN VỂ VẬT LIỆU ZnS VÀ ZnS PHA TẠP TỔNG QUAN VỂ VẬT LIỆU ZnS VÀ ZnS PHA TẠP TỔNG QUAN VỂ VẬT LIỆU ZnS VÀ ZnS PHA TẠP TỔNG QUAN VỂ VẬT LIỆU ZnS VÀ ZnS PHA TẠP TỔNG QUAN VỂ VẬT LIỆU ZnS VÀ ZnS PHA TẠP TỔNG QUAN VỂ VẬT LIỆU ZnS VÀ ZnS PHA TẠP TỔNG QUAN VỂ VẬT LIỆU ZnS VÀ ZnS PHA TẠP TỔNG QUAN VỂ VẬT LIỆU ZnS VÀ ZnS PHA TẠP

Luân văn thạc sĩ Nguyên Bích Phương - CH kl5 MỞ ĐẦU ZnS hợp chất bán dẫn thuộc nhóm A“B VI nhà khoa học ngồi nước nghiên cứu từ lâu Do ZnS có độ rộng vùng cấm lớn (ÀEg = 3,7eV) nhiệt độ phịng, vùng cấm thẳng, có độ lớn điện trường manh, nhiệt độ nóng chảy cao,hiệu súât phát quang lớn nên ZnS úng dụng nhiều linh kiện quang điện tử hình hiển thị, cửa sổ hồng ngoại, chế tạo pin mặt tròi, điot phát quang ZnS vật liệu lân quang điển hình có khả phát quang tự kích hoạt (SA) Bột lân quang ZnS có vùng phát quang mở rộng từ vùng gần tia tử ngoại (UV) đến gần vùng hồng ngoại (IR) Hơn nữa, độ rộng vùng cấm ZnS thay đổi cách thay đổi nồng độ tạp chất pha vào Hiệu súât phát quang thường tăng lên pha thêm nguyên tố đất hay kim loại chuyển tiếp Đặc biệt vật liệu ZnS pha tạp Ag, Cu, Mn, Co, Al nghiên cứu rộng rãi phổ phát xạ chúng thường nằm vùng ánh sáng khả kiến ứng dụng đòi sống ngày Bột lân quang ZnS:Cu,Al ứng dụng nhiều lĩnh vực phát điện quang dụng cụ phát xạ electron làm việc dải tần rộng Để đáp ứng cho phát triển kĩ thuật chế tạo linh kiện có hiệu điện vận hành thấp, độ phân giải cao nên ZnS:Cu,Al vật liệu khơng thể thay để chế tạo hình huỳnh quang điện tử, ống hình tivi Việc nghiên cứu tìm phương pháp tiên tiến, hiệu để chế tạo bột lân quang ZnS, chế tạo vật liệu ZnS pha tạp có kích thước nano nghiên cứu ảnh hưởng hiệu ứng lượng tử tci tính chất vật liệu thu hút nhiều quan tâm của nhà khoa học năm gần Bởi vì, hạt có kích thước nhỏ giảm tci cỡ nm (lnm -lOOnm), đường kính hạt xấp xỉ đường kính Bohr hiệu ứng giam giữ lượng tử bắt đầu đóng vai trị quan trọng Trang Luân văn thạc sĩ Nguyên Bích Phương - CH kl5 nhiều hơn, ảnh hưởng manh đến tính chất vật liệu làm cho vật liệu nano có khả ứng dụng cao Các nghiên cứu vật liệu ZnS:Cu, AI với kim loại khác Mn rõ khác biệt hạt nano mẫu khối tương ứng Với ý nghĩa thực tiễn quan trọng dựa sở trang thiết bị tổ mơn Vật lí chất rắn-Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, chọn đề tài nghiên cứu cho luận văn thạc sĩ "Nghiên cứu chế tạo vật liệu bột màng ZnS :Cu,Al ” Mục đích luận văn: *) Tìm hiểu chế tạo bột ZnS:Cu, AI phương pháp đồng kết tủa, chế tạo mẫu màng phương pháp phun tĩnh điện *) Nghiên cứu ảnh hưởng công nghệ chế tạo đến số tính chất vật liệu như: cấu trúc tinh thể, kích thước hạt đặc biệt tính chất quang, cụ thể ảnh hưởng nhiệt độ ủ mẫu bột, nhiệt độ đế mẫu màng *) Tìm chế làm giảm kích thước hạt đến kích thước nano Ngồi phần mở đầu, kết luận tài liệu tham khảo, nội dung khóa luận gồm chương Chương 1: Tổng quan vật liệu ZnS:Cu,Al Chương 2: Tổng quan phương pháp chế tạo nghiên cứu vật liệu Chương 3: Thực hành chế tạo mẫu bột ZnS:Cu, Al, kết thảo luận Trang Luân văn thạc sĩ Nguyên Bích Phương - CH kl5 CHƯƠNG I MỘT SỐ NÉT TỔNG QUAN VỂ VẬT LIỆU ZnS VÀ ZnS PHA TẠP 1.1 Cấu trúc mạng tỉnh thể ZnS ZnS hợp chất bán dẫn điển hình thuộc nhóm bán dẫn AUBVI ZnS tồn nhiểu dạng cấu trúc phức tạp nhung coi ZnS có hai dạng cấu trúc cấu trúc lục giác (Wurtzite) cấu trúc lập phương giả kẽm (sphalerite/Zincblende) 1.1.1 Cấu trúc Wurtzite Nhóm đối xứng khơng gian mạng tinh thể c ^ - P63mc Đây cấu trúc bền nhiệt độ cao (nhiệt độ chuyển từ giả kẽm sang Wurtzite xảy 1020°c đến 1150°C) [14,17] Mỗi ô mạng chứa nguyên tử ZnS, vị trí ngun tử là: Zn : (0,0,0); (ỉ I i) s : (0,0,u); (ỉ,|,i + u) vớiu=ỉ Q lon s 2" Hình 1.1: Cấu trúc lục giác Wurtzite Q lon Zn2+ Trang Luận văn thạc sĩ Nguyên Bích Phương - CH kl5 Mỗi nguyên tử Zn liên kết với nguyên tử s nằm đỉnh tứ diện gần Khoảng cách từ nguyên tử Zn đến nguyên tử S: a=3.82304A°, 2, c= khoảng u.c khoảng (a, c số mạng xác định là: 6.2565A0) [1] Có thể coi mạng lục giác Wurtzite cấu tạo từ mạng lục giác lồng vào nhau: mạng chứa anion s, mạng chứa cation Zn Xung quanh nguyên tử có 12 nguyên tử lân cận bậc2: - nguyên tử đỉnh lục giác nằm mặt phẳng với nguyên tử ban đầu cách khoảng a - nguyên tử khác đỉnh lăng trụ tam giác cách nguyên tử ban đầu khoảng Trong cấu hình tồn nhiều cấu hình đa kiểu " 2H, 4H, 8H, 10H" hình 1.2 , loại hình tính chất khơng gian có ảnh hưởng trực tiếp tới tính chất quang phổ học vật liệu [4] Trang Luân văn thạc sĩ Nguyên Bích Phương - CH kl5 1.1.2 Cấu trúc lập phương giả kẽm Nhóm đối xứng khơng gian tương ứng với cấu trúc Tj - F43 Đây cấu trúc thường gặp điều kiện nhiệt độ < 950° c áp suất bình thường Trong sở có phân tử ZnS, tọa độ nguyên tử sau: S: (0, 0, 0); (0, 1/2, 1/2); (1/2, 0, 1/2); (1/2, 1/2, 0) Zn: (1/4; 1/4; 1/4); (1/4; 3/4; 3/4); (3/4; 1/4; 3/4); (3/4; 3/4; 1/4) lon s2+ I lon Zn2+ Hình 1.3: Cấu trúc lập phương giả kẽm Sphalerit Mỗi nguyên tử s ( Zn) bao bọc bci 12 nguyên tử loại, 4Ĩ chúng lân cận bậc nằm khoảng cách —a Trong có nguyên tử nằm đỉnh lục giác mặt phẳng ban đầu, nguyên tử lại tạo thành hình lăng trụ gồm nguyên tử mặt phẳng cao hơn, nguyên tử mặt phẳng thấp mặt phẳng lục giác kể Các lớp ZnS định hướng theo trục [111] Do tinh thể lập phương giả kẽm có tính dị hướng, mặt đối xứng [hkỉ] [hkĩ], Trang Luân văn thạc sĩ Nguyên Bích Phương - CH kl5 phương ngược [hkl] [hkĩ] có tính chất ngược Trong cấu trúc không tồn tâm đối xứng hay tâm đảo Trang Luân văn thạc sĩ Nguyên Bích Phương - CH kl5 1.1.3 Mạng tỉnh thể thực ZnS Các số mạng ô nguyên tố lục giác số mạng ô nguyên tố lập phương liên hệ với qua công thức: 4Ĩ 2V3 a h=2a' ’ C h = ữ c ah ch số mạng lục giác, ac số mạng lập phương Yị trí tương đối nguyên tử mạng lập phương mạng lục giác gần giống Sự bao bọc nguyên tử Zn (hay S) nguyên tử lân cận bậc hai hai loại mạng giống Sự khác toạ độ nguyên tử thể chỗ cấu trúc lục giác đặc trưng phản lăng trụ Để phát khác cấu trúc cần phải xét đến nguyên tử lân cận bậc ba [18] Các số mạng phụ thuộc vào độ hoàn thiện mạng tinh thể Sự tồn tạp chất gây nên sai khác số mạng so vói tính tốn lí thuyết Những sai hỏng tinh thể lục giác tạo vùng nhỏ cấu trúc lập phương nằm tinh thể lục giác Tinh thể ZnS kết tinh điều kiện khác tạo dạng cấu trúc khác nhau; biến thể cấu trúc lập phương cấu trúc lục giác 1.2 Cấu trúc vùng lượng ZnS 1.2.1 Cấu trúc vùng lượng mạng lập phương giả kẽm Mạng lập phương giả kẽm có đối xứng tịnh tiến mạng lập phương tâm mặt, vectơ tinh tiến sở là: «1 = ^«(1,1,0); ã = ^«(1,0,1); «3 = ^«(0,1,1) Mạng đảo mạng lập phương tâm khối với vectơ sở là: ị = -(1,1-1); b2 = -(1-1,1); ị = ^(-1,1,1) Trang Luân văn thạc sĩ Nguyên Bích Phương - CH kl5 a a Vùng Brillouin khối bát diện cụt hình 1.4 Trang Luân văn thạc sĩ Nguyên Bích Phương - CH kl5 Bằng số phương pháp phương pháp giả thế, phương pháp sóng phảng trực giao ngưịi ta lính tốn cấu trúc vùng lượng ZnS Hợp chất ZnS có vùng cấm thẳng Đối với mạng lập phương giả kẽm trạng tháir25 chuyển thành r15v Nếu tính đến tương tác spin - quỹ đạo trạng thái r 15v k = suy biến thành trạng thái,r8 suy biến Hình 1.4: Cấu trúc vùng Brillouin Hình tinh 1.5: Cấu trúc vùng lượng thểZnS dạng lập phương giả tinh thể ZnS dạng lập phương kẽm giả kẽm lân cận k = bậc trạng tháir7 suy biến bậc Sự suy biến k hình 1.5 Trang = biểu diễn Luân văn thạc sĩ Nguyên Bích Phương - CH kl5 Do mạng lập phương giả kẽm đối xứng đảo nên cực đại vùng hố trị lệch khỏi vị trí k =0 làm suy biến vùng lỗ trống nặng V! lỗ trống nhẹ v2 1.2.2 Cấu trúc vùng lượng mạng lục giác Wurtzite Mạng lục giác Wurtzite có vectơ tinh tiến sở là: = — a(l,-V3,0) ; ã2 — —a(l,V3,0); «3 =c(0,0,l) Các vectơ không gian mạng đảo là: Trang 10 Luân văn thạc sĩ Ngun Bích Phương - CH kl5 Hình 3.2.18: Phổ huỳnh quang mẫu PP-600ữC, 700°c, 750°c Từ phổ huỳnh quang chúng tơi có nhận xét mẫu phát quang mạnh vùng khả kiến 410nm -ỳ 620nm Sự phát quang từ 650nm -ỳ 900nm tạp chất lại mẫu Theo kết chụp XRD, hệ mẫu dùng dung mơi pp có cấu trúc sphalerite nên đỉnh phát quang nhận lệch khoảng so vci hệ mẫu ethanol Do theo kết nghiên cứu trước [13, 16, 17], từ phổ khơng đối xứng ta dự đốn đỉnh nhận chồng chập đỉnh ứng vci xạ: xanh da trời, xanh lục Hình 3.2.18: Đường fit theo đường Gaussian đỉnh phát quang mẫu pp ủ nhiệt độ khác Trang 74 Luân văn thạc sĩ Nguyên Bích Phương - CH kl5 Qua đường fit mẫu hình 3.2.18 xạ xanh da trời 449nm tất mẫu nano ZnS:Cu,Al xạ xanh lục dịch chuyển phía lượng thấp nhiệt độ tăng, phù hợp với kết [13] Nguồn gốc phát quang ánh sáng xanh da trời chưa giải thích rõ ràng Bức xạ xanh da trời tử ngoại (UY) hên quan tói sai hỏng mạng nút khuyết chế tự kích hoạt ZnS chưa pha tạp Tóm lại, vói kết nhận ta thấy nhiệt độ dung mơi ảnh hưởng manh đến kích thước hạt, tính chất phát quang mẫu ZnS:Cu,Al Đồng thời dung môi ảnh hưởng đến cấu trúc mẫu Tất hệ mẫu cho phát quang manh cho phát quang vùng khả kiến nhiệt độ tối ưu 700°c mẫu có kích thước hạt < lOOnm, cho phát quang manh hình thành ZnO khơng đáng kể 3.3 Khảo sát mẫu màng Các mẫu màng chế tạo từ dung dịch kết tủa thu từ qui trình làm mẫu bột tạo phương pháp phun tĩnh điện Màng ủ từ 200°c -ỳ 350°c theo nghiên cứu trước [3, 6, 7] nhiệt độ ủ 350°c kích thước hạt lớn, độ phát quang Cịn nhiệt độ ủ dưci 200°c độ phát quang mạnh độ bám dính Màng thu có chất lượng tốt, bề mặt mịn đồng đều, độ bền tốt Sự phát quang màng thấy trực tiếp màng chiếu dưci đèn cực tím 3.3.1 Kết phổ nhiễu xạ tia X Trang 75 VNU-HN-SIEMENS D5005- Mau mang ZnS:Cu:AI C700 - 60V Luận văn thạc sĩ Nguyên Bích Phương - CH kl5 HỊple: Pfiueng-DHSP-F-60V.raw - Type: 2Th atoie - start: 10.000 * - End: 64.990 * - step: 0.030 " - step ttne: 2.0 s - Temp.: 25.0 °c (Room) - /\node: Cu - CreaHon: 10/08/0710.*01:10 s 12-0688 (N) Wu1zlte-10H - ZhS -Ỳ: 10.49 % - d xby: 1.000 - WL: 1.54056 Kết phổ tia X mẫu dùng dung môi ethanol phun đế thuỷ tinh ủ 200°c hình 3.3.1.Hình 3.3.1: Phổ nhiễu xạ tia Xcủa mẫu C-60V ủ nhiệt độ 200°c Từ phổ XRD nhận thấy ủ 200°c mẫu dạng vơ định hình, có dấu hiệu kết tinh pha wurtzite Kết phổ tia X mẫu dùng dung môi ethanol phun đế VNU-HN-SIEMENS D5005- Mau mang ZnS:Cu:AI C700 - 80V 0RleF1*iôttOH9P-2W*/lC70M0Vnwằ T)pczmdone a*t 10000ã Er*64990" stcp:0030" acpSmc 1Xla-TíO1fu2S.0°C(Room)Ausde:Cu^Creatkm:06/27/0? 12:1821 ® 12-oeaa (N) -vuitáie-1 ŨH Zh3 - y aaoo % d xbsc 1.000 WL 1.54056 thuỷ tinh ủ 300°c hình 3.3.2 Hình 3.3.2: Phổ nhiễu xạ tia Xcủa mẫu C-80V ủ nhiệt độ 300°c Trang 76 Luân văn thạc sĩ Nguyên Bích Phương - CH kl5 Mẫu ZnS:Cu,Al kết tinh có cấu trúc bền wurtzite, hoàn toàn đon pha so với mẫu bột Các đỉnh nhiễu xạ ứng với số Miller (100), (002), (101), (110) (112) Theo nghiên cứu trước [3, 6, 7] màng ủ hên 300°c xuất cấu trúc zincite đặc trưng ZnO Nguyên nhân điều kiện phun màng môi trường khơng khí có nhiệt độ cao, khơng khí giàu khí oxi lại thêm tác dụng điện trường manh nên dễ làm cho phần ZnS chuyển thành ZnO Tương tự mẫu khối, từ phổ XRD ta tính số mạng cấu trúc lục giác ZnS bảng 3.5 Mẫu a(°A) b(°A) C(°A) C-80Y 3.8184 3.8184 6.2553 Mẫu chuẩn 3.82098 3.82098 6.2573 Từ bảng kết cho thấy màng ZnS:Cu,Al có số mạng phù hợp vci số mạng mẫu chuẩn Dùng cơng thức Scherrer chúng tơi tính kích thước hạt mẫu màng 17nm nhỏ so với mẫu khối, nguyên nhân trình phun màng hạt bị xé nhỏ tác dụng điện trường cao Từ kết thu từ mẫu khối tiến hành chế tạo mẫu màng dung mơi íormamide pp Tuy nhiên vci dung môi pp dung dịch kết tủa dạng keo (do không loại bỏ hết tạp dung môi) nên phun màng Màng làm từ kết tủa dung môi íormamide có độ mịn, đồng có độ bám dính tốt 3.3.2 Kết chụp SEM Trang 77 Luận văn thạc sĩ Nguyễn Bích Phương - CH k!5 Hình 3.3.3: ảnh SEM mẫu ethanol ủ â 30CPC Để khảo sát hình thái bề mặt, kích thước hạt mẫu tiến hành chụp ảnh SEM mẫu màng dùng ethanol íormamide phun đế thuỷ tinh ủ 300°c hình 3.3.3 hình 3.3.4.Hình 3.3.4: ảnh SEM mẫu íormamide ủ ỏ 300PC Quan sát ảnh SEM ta thấy bề mặt mẫu chưa thật đồng có độ xốp mẫu khối,hạt có danh hình cầu Kích thước hạt mẫu dùng ethanol cỡ 25nm -ỳ 50nm, cịn với mẫu dùng íormamide cỡ lOnm -ỳ 20nm Từ kết khẳng định íormamide khống chế kích thước hạt tốt 3.3 Kết đo phổ huỳnh quang 3.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đế lên tính chất phát quang màng Kết đo phổ huỳnh quang mẫu màng C-70V, 80V 90V ( ZnS:Cu,Al có nồng độ pha tạp, khối lượng thời gian phun) phun đế thuỷ tinh ủ 250°c, 300°c, 350°c kích thích xạ 325nm, nhiệt độ phòng với thời gian chiếu sáng lOms trình bày hình 3.3.5: Trang 78 Luân văn thạc sĩ Nguyên Bích Phương - CH kl5 Hình 3.3.5: Phổ huỳnh quang mẫu ethanol C- 70V, 80V, 90V ủ Ở250PC, 30QPC, 350°c Từ phổ huỳnh quang chúng tơi có nhận xét đế thuỷ tinh khơng ảnh hưởng đến tính chất huỳnh quang mẫu; mẫu phát quang manh vùng khả kiến 430nm -ỳ 590nm, xuất đỉnh đối xứng nằm vùng bước sóng 529nm (bức xạ xanh cây) đỉnh không dịch chuyển, kết phù hợp vci tác giả [ , , 19] Nguồn gốc xạ giống nguồn gốc mẫu khối, q trình tái hợp electron bị bẫy mức dono nông vci lỗ trống mức tạp chất Cu, nguyên nhân làm rõ phần 3.2.3 Ta thấy dạng phổ ZnS:Cu,Al có dạng giống phổ huỳnh quang ZnS:Cu nên kết luận pha tạp Cu làm đỉnh dịch phía lượng thấp tăng cường độ phát quang, cịn AI có vai trị khơng lớn việc thay đổi vị trí đỉnh huỳnh quang có vai trị tạp chất cộng kích hoạt, tăng số lượng tâm phát quang góp phần làm tăng cường độ huỳnh quang Trang 79 Luân văn thạc sĩ Nguyên Bích Phương - CH kl5 So sánh phổ huỳnh quang mẫu bột mẫu màng có khác độ rộng phổ Trong mẫu màng, phát quang tập trung vùng xanh (490nm -> 540nm) mẫu bột phổ trải rộng từ xanh đến vàng da cam (420nm -> 590nm) Từ thấy dạng màng chuyển mức từ tâm dono AI tâm axepto Cu bị hạn chế nhiều Khi nhiệt độ đế tăng cường độ huỳnh quang mẫu ZnS:Cu,Al giảm manh Nguyên nhân màng phun môi trường khơng khí tác dụng nhiệt độ từ trường cao làm cho phần ZnS mẫu chuyển thành ZnO làm giảm cường độ huỳng quang Mặt khác nhiệt độ tăng kích thước hạt tăng theo làm cho cường độ huỳnh quang giảm 3.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng dung môi đến phát quang ZnS:Cu,Al Kết đo phổ huỳnh quang mẫu màng F-70V, 80V 90V ( ZnS:Cu,Al có nồng độ pha tạp, khối lượng thòi gian phun) phun đế thuỷ tinh ủ 250°c, 300°c, 350°c kích thích xạ 325nm, nhiệt độ phòng với thời gian chiếu sáng lOms trình bày hình 3.3.6: Hình 3.3.6: Phổ huỳnh quang mẫu/ormamide F-70V, 80V, 90V ủ Trang 80 Luân văn thạc sĩ Nguyên Bích Phương - CH kl5 Ở250PC, 300°c, 350°c Trang 81 Luân văn thạc sĩ Nguyên Bích Phương - CH kl5 Từ phổ huỳnh quang có nhận xét mẫu phát quang mạnh vùng khả kiến trải rộng so với mẫu màng ethanol, nhiệt độ tăng cường độ phát quang mẫu giảm hẳn, kết phù hợp với kết khảo sát mẫu bột Các đỉnh phát quang không đối xứng đỉnh dịch chuyển phía lượng thấp nhiệt độ tăng Nguồn gốc xạ rõ ràng bao gồm phát quang tính tự phát ZnS phát quang chuyển dời D-A Do phổ huỳnh quang nhận tổ hợp đỉnh: màu xanh màu vàng da cam Hình 3.3.7 đường fit mẫu màng dung mơi íormamide Hình 3.3.7: Đường fit mẫu màngỷormamide F-70V, 80V, 90V ủ 250°c, 300°c, 350°c Trang 82 Luân văn thạc sĩ Ngun Bích Phương - CH kl5 Tóm lại việc sử dụng dung mơi íormamide cho ta kết mong đợi: kích thước hạt nhỏ cỡ lOnm, phát quang manh vùng khả kiến, nhiệt độ cao cịn khả phát quang mạnh với mẫu màng dùng dung mơi ethanol phát quang bị dập tắt 3.3.3 Kết đo phổ hấp thụ Phổ hấp thụ mẫu C-70V, 80V, 90V phun hên đế thuỷ tinh ủ 250°c, 300°c, 350°c trình bày hình 3.3.8 Hình 3.3.8:Phổhấp thụ mẫu C-70V, 80V, 90Vphun đế thuỷ tinh ủ Ở250°c, 300°c, 350°c Đối với mẫu nano ZnS, vùng cấm hướng phía lượng cao (về bước sóng xanh) so vói mẫu khối (350nm) hiệu ứng lượng tử tỉ lệ với đường kính hạt nano R công thức (1.1) Vùng hấp thụ liên quan đến dịch chuyển hạt tải điện mức dono axepto [9, 13] Từ phổ hấp thụ ta thấy dải cấm mẫu màng ứng vói nhiệt độ 250°c, 300°c, 350°c có bờ hấp thụ ứng với 338.18nm, 339.18nm, 340.16nm, bờ hấp thụ dịch phía lượng cao nhiệt độ tăng Kết thu chứng tỏ có ảnh hưỏng kích thước hạt lên lên phổ hấp thụ mẫu hiệu ứng giam giữ lượng tử mẫu có kích thước hạt nano Trang 83 Luân văn thạc sĩ Nguyên Bích Phương - CH kl5 khảo sát nhiệt độ tăng kích thước hạt tăng Kết cần khẳng định số phép đo kích thước hạt có độ xác cao 3.3.4 Nghiên cứu ảnh hưởng đế phun Chúng tiến hành phun thử mẫu dùng dung môi ethanol lên đế thạch anh để nghiên cứu ảnh hưởng dế lên mẫu Màng chế tạo công nghệ với mẫu màng ethanol, màng thu mịn, bề mặt đồng đều, màng bám dính tốt hên đế Phổ huỳnh quang mẫu C-70V phun đế thạch anh ủ 250°c kích thích bước sóng 325nm lOms trình bày hình 3.3.9 Hình 3.3.9: Phổ huỳnh quang mẫu ethanol C-70V ủ Ở250°c phun đế thạch anh So sánh với phổ huỳnh quang mẫu màng ethanol nhận thấy đế thạch anh không ảnh hưởng đến tính chất phát huỳnh quang mẫu Phổ phát quang manh vùng khả kiến 430nm -> 590nm, Trang 84 Luân văn thạc sĩ Nguyên Bích Phương - CH kl5 xuất đỉnh đối xứng nằm vùng bước sóng 529nm (bức xạ xanh cây) đỉnh khơng dịch chuyển vị trí Chúng tiến hành đo phổ hấp thụ màng C-70V thu kết hình 3.3.10 Hình 3.3.8: Phổ hấp thụ mẫu C-70V, 80V, 90Vphun đế thuỷ tinh ủ Ở250°c, 300°c, 350°c Trang 85 Phổ hấp thụ xuất bờ hấp thụ: bờ hấp thụ 339.18nm giống phun đế thuỷ tinh, ta nhận thêm bờ hấp thụ 397.25nm 687.52nm Nguyên nhân:KẾT LUẬN Do thời gian có hạn nên luận văn này, em dừng lại việc chế tạo bột ZnS:Cu,Al nồng độ tạp chất giống nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ nung khoảng 600°c - 750°c ảnh hưởng dung môi đến số tính chất đặc trung vật liệu Tuy nhiên bước đầu em rút số kết luận sau: > Bằng phưong pháp phản úng đồng kết tủa, em chế tạo thành công bột ZnS:Cu,Al Khảo sát mẫu thu kết cho thấy: Các mẫu dùng dung mơi khác có cấu trúc khác nhung có pha cấu trúc bền wurtzite sphalerite đặc trưng ZnS Dung mơi có ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trúc, kích thước hạt, tính chất phát quang mẫu Mẫu có cấu trúc khác cho độ rộng phổ huỳnh quang khác cho đỉnh phát quang khác Dung mơi íormamide có khả khống chế kích thước hạt tốt, kích thước hạt cỡ 60nm mẫu cho độ rộng dải huỳnh quang lớn cho đỉnh phát quang ứng vci xạ xanh cây, vàng da cam đỏ Từ phổ DSC, chọn nhiệt độ ủ từ 600°c -ỳ 750°c cho mẫu có chất lượng tốt phát huỳnh quanh manh Nhiệt độ cao tạo thành tinh thể tốt hon, kích thước hạt lớn, pha zinzite đặc trưng ZnO xuất nhiều Dung môi ảnh hưởng đến khả tạo thành ZnO Mẫu dùng dung mơi pp khơng có tạo thành ZnO, mẫu dùng dùng mơi íormamide hình thành so vci mẫu dùng dung môi ethanol Các mẫu phát quang manh vùng khả kiến vci bước sóng kích thích 325nm Khi nhiệt độ tăng, đ3nh phát quang dịch chuyển cường độ phát quang mẫu giảm Kích thước hạt ảnh hưởng đến khả phát quang mẫu Mẫu dùng dung môi íormamide có độ phát quang tăng gấp lần so với mẫu dùng dung môi ethanol gấp 1.2 lần so vớimẫu dùng dung môi pp > Thực việc phun màng đế thuỷ tinh phưong pháp phun tĩnh điện từ dung dịch kết tủa ủ nhiệt độ khác kết cho thấy: Tất mẫu màng có cấu trúc wurtzite đặc trung ZnS Kích thước hạt nhỏ nhiều so vói mẫu bột Nhiệt độ cao màng có độ bám dính tốt kích thước hạt lại tăng Nhiệt độ ủ 350°c xuất pha ZnO Mẫu màng phát quang manh vùng khả kiến vci bước sóng kích thích 325nm Độ rộng phổ mẫu màng nhỏ độ rộng mẫu bột có đỉnh vùng xanh cỡ 529nm Đỉnh không dịch chuyển cường độ phát quang giảm nhiệt độ tăng Phổ hấp thụ có bờ hấp thụ cỡ 339nm < 350nm (mẫu khối) Chứng tỏ mẫu chế tạo mẫu nano Bờ hấp thụ dịch phía lượng cao nhiệt độ tăng bờ hấp thụ phụ thuộc vào kích thước hạt > Thực phun màng đế thạch anh phương pháp phun tĩnh điện từ dung dịch kết tủa dùng dung môi ethanol ủ nhiệt độ 250°c kết cho thấy: Đế khơng ảnh hưởng đến tính chất phát quang mẫu Phổ huỳnh quang nhận giống phổ huỳnh quang phun đế thủy tinh Phổ hấp thụ xuất bờ hấp thụ phụ Các phương hướng nghiên cứu Mặt dù đạt số kết nhjận thấy nhiểu vấn để chưa giải lựân văn Để nghiê cứu rõ tính chất ZnS:Cu,Al chúng tơi đưa số hướng nghiên cứu là: - Khảo sát phụ thuộc cấu trúc tinh thể, kích thước hạt ,tíhh chất quang vào thời gian ủ vào dung môi - Thay đổi nồng độ tạp chất mẫu để nghiên cứu rõ ảnh hưởng tạp chất tới tính chất quang mẫu - Khảo sát yếu tố hoá học ảnh hưởng đến chất lượng mẫu phương pháp phản ứng đồng kết tủa, từ tìm phương pháp hạ thấp nhiệt độ nung để thu hạt có kích thước nhỏ ... MỘT SỐ NÉT TỔNG QUAN VỂ VẬT LIỆU ZnS VÀ ZnS PHA TẠP 1.1 Cấu trúc mạng tỉnh thể ZnS ZnS hợp chất bán dẫn điển hình thuộc nhóm bán dẫn AUBVI ZnS tồn nhiểu dạng cấu trúc phức tạp nhung coi ZnS có hai... Phát quang màng ZnS: Cu Theo [19], màng ZnS: Cu chế tạo cách pha tạp Cu gián tiếp trực tiếp vào mẫu ZnS Cu pha tạp trực tiếp vào phản ứng tạo ZnS ủ 500°c khí nitơ Cu pha tạp gián tiếp vào mẫu ZnS. .. quang mẫu ZnS pha tạp Khi pha tạp chất vào tinh thể bán dẫn ZnS làm cho tính chất quang ZnS thay đổi có tính chất mà ta mong muốn như: hiệu suất phát quang lớn, thời gian kéo dài, vùng phát quang