Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN 978 604 82 2548 3 139 NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG CỦA CÁC CẤU TRÚC DẠNG ĐAI LAI HÓA ZnS ZnO CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP BỐC BAY NHIỆT Nguyễn Văn Nghĩa[.]
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG CỦA CÁC CẤU TRÚC DẠNG ĐAI LAI HÓA ZnS-ZnO CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP BỐC BAY NHIỆT Nguyễn Văn Nghĩa1 , Nguyễn Duy Hùng2 Trường Đại học Thủy lợi, email: nghiangvan@tlu.edu.vn Viện Tiên tiến Khoa học Công nghệ (AIST), Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội GIỚI THIỆU CHUNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ZnS ZnO bán dẫn thuộc nhóm AIIBVI ứng dụng nhiều quang điện tử Độ rộng vùng cấm ZnS cỡ 3,7 eV, ZnO cỡ 3,3 eV [2], hai bán dẫn thích hợp cho ứng dụng chế tạo đi-ốt phát xạ tử ngoại Với cấu trúc lai hóa hai bán dẫn thường cho tính chất quang cường độ huỳnh quang tăng cường Trong báo này, chế tạo cấu trúc dạng đai ZnS-ZnO phương pháp bốc bay nhiệt nhằm nghiên cứu tính chất quang chúng, định hướng ứng dụng việc chế tạo đi-ốt phát sáng tử ngoại Hình thái mẫu thu từ ảnh chụp qua kính hiển vi điện tử quét cho thấy cấu trúc có dạng đai với bề rộng μm Bề mặt đai nhẵn nên tinh thể ZnO ZnS liên kết với bên đai PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Các mẫu chế tạo phương pháp bốc bay nhiệt, sử dụng tiền chất bột ZnS Hình Ảnh SEM cấu trúc ZnS-ZnO (Sigma Aldrich 97,5%), đế lắng đọng Để xác nhận thành phần đai, phổ vật liệu Si/SiO2 phủ 10 nm Au, khí mang EDS tiến hành đo thân chúng sử dụng Ar, số điều kiện thí nghiệm gồm: nhiệt độ nguồn 1100 o C, thời gian bốc bay 20 phút, lưu lượng khí Ar 100 cm3 /phút, tốc độ gia nhiệt 10 o C/phút Hình thái mẫu thu nhờ ảnh chụp từ kính hiển vi điện tử quét (SEM), thành phần pha xác định từ phổ tán sắc lượng tia X (EDS) giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) Tính chất quang xác định từ phổ huỳnh quang (PL) phổ kích thích huỳnh Hình Phổ EDS đai quang (PLE) 139 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 Kết đo phổ EDS hình cho thấy đai tạo thành từ ba nguyên tố Zn, S O với tỉ lệ phần trăm nguyên tử tương ứng 48,4%, 42,4% 10,2% Tổng tỉ lệ S O xấp xỉ tỉ lệ Zn nên pha ZnS ZnO hình thành đai Để xác nhận điều đó, giản đồ nhiễu xạ tia X tiến hành đo thể hình cấu trúc ZnS [3], đỉnh 382 nm chuyển mức gần bờ vùng đặc trưng cấu trúc ZnO [4], dải phát xạ vùng nhìn thấy ~500 nm có nguồn gốc từ sai hỏng gây nên nút khuyết O hay nút khuyết S, hay S bề mặt S điền kẽ cấu trúc thu [4],[5],[6] Dải phát xạ sai hỏng có cường độ yếu hai dải phát xạ tử ngoại Việc quan sát phát xạ vùng tử ngoại chứng tỏ cấu trúc thu phải có chất lượng kết tinh tốt [1] Để khẳng định thêm tính chất quang cấu trúc dạng đai thu được, phổ kích thích huỳnh quang tiến hành đo Kết đo thể hình Hình Giản đồ XRD đai Kết đo giản đồ nhiễu xạ tia X cho thấy tồn đồng thời hai pha ZnS ZnO cấu trúc lục giác đai thu (phù hợp với thẻ chuẩn tương ứng JCPDS số 36-1450 36-1451) Để nghiên cứu tính chất quang cấu trúc dạng đai ZnS-ZnO, phổ huỳnh quang tiến hành đo nhiệt độ phịng Hình Phổ PLE đai Phổ PLE cho thấy đai hấp thụ dải rộng với đỉnh từ 347 nm đến 376 nm tương ứng với vùng hấp thụ cấu trúc ZnS ZnO KẾT LUẬN Trong báo này, chúng tơi trình bày kết chế tạo thành công cấu trúc dạng đai tạo tinh thể ZnS ZnO cấu trúc lục giác Phổ huỳnh quang đai ZnSZnO cho thấy tồn đồng thời đỉnh phát Hình Phổ PL đai xạ vùng tử ngoại gần liên quan đến Kết đo phổ huỳnh quang thể chuyển mức gần bờ vùng ZnS ZnO hình Phổ PL cho thấy tồn hai đỉnh Với cường độ huỳnh quang mạnh dải phát xạ vùng tử ngoại gần có tâm ~345 phát xạ sai hỏng vùng ánh sáng nhìn nm 382 nm với cường độ xấp xỉ nhau, bên thấy, cấu trúc dạng đai lai hóa ZnS-ZnO cạnh tồn dải phát xạ vùng ánh hứa hẹn tiềm ứng dụng việc phát sáng nhìn thấy với tâm ~ 500 nm Đỉnh 345 triển thiết bị quang điện tử đi-ốt tử nm chuyển mức gần bờ vùng đặc trưng ngoại hay laze tử ngoại 140 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Chang, Y., Wang, M., Chen, X., Ni, S., & Qiang, W (2007), Field emission and photoluminescence characteristics of ZnS nanowires via vapor phase growth Solid State Communications, 142, pp 295-298 [2] Do Quang Trung, Nguyen Tu, P T T and P T H (2018), A versatile approach to synthesise optically active hierarchical ZnS / ZnO heterostructures Nanotechnology, 15, pp 222-232 [3] Liu, B D., Yang, B., Dierre, B., Sekiguchi, T., & Jiang, X (2014), Local defectinduced red-shift of cathodoluminescence in individual ZnS nanobelts Nanoscale, [4] Tian, W., Zhang, C., Zhai, T., Li, S L., Wang, X., Liu, J., … Bando, Y (2014), Flexible ultraviolet photodetectors with broad photoresponse based on branched ZnS-ZnO heterostructure nanofilms Advanced Materials, 26, pp 3088-3093 [5] Trung, D Q., Tu, N., Hung, N D., & Huy, P T (2016), Probing the origin of green emission in 1D ZnS nanostructures Journal of Luminescence, 169, pp 165-172 [6] Ye, C., Fang, X., Li, G., & Zhang, L (2004), Origin of the green photoluminescence from zinc sulfide nanobelts Applied Physics Letters, 85, pp 3035-3037 141 ... ZnS ZnO cấu trúc lục giác đai thu (phù hợp với thẻ chuẩn tương ứng JCPDS số 36-1450 36-1451) Để nghiên cứu tính chất quang cấu trúc dạng đai ZnS- ZnO, phổ huỳnh quang tiến hành đo nhiệt độ phịng... cấu trúc dạng đai tạo tinh thể ZnS ZnO cấu trúc lục giác Phổ huỳnh quang đai ZnSZnO cho thấy tồn đồng thời đỉnh phát Hình Phổ PL đai xạ vùng tử ngoại gần liên quan đến Kết đo phổ huỳnh quang thể... tính chất quang cấu trúc dạng đai thu được, phổ kích thích huỳnh quang tiến hành đo Kết đo thể hình Hình Giản đồ XRD đai Kết đo giản đồ nhiễu xạ tia X cho thấy tồn đồng thời hai pha ZnS ZnO cấu