Microsoft Word 14 Nguyen Van Nghia doc Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN 978 604 82 2981 8 579 NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG CỦA CÁC CẤU TRÚC DẠNG ĐAI ZnS PHA TẠP Mn2+ CHẾ TẠO BẰNG PH[.]
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG CỦA CÁC CẤU TRÚC DẠNG ĐAI ZnS PHA TẠP Mn2+ CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP BỐC BAY NHIỆT Nguyễn Văn Nghĩa Trường Đại học Thủy lợi, email: nghiangvan@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU II VI ZnS bán dẫn thuộc nhóm A B có vùng cấm thẳng, độ rộng vùng cấm lớn (~3,7 eV), lượng liên kết exciton lớn (~39 meV) [1] Với đặc điểm đó, ZnS thích hợp cho ứng dụng chế tạo linh kiện điện tử đi-ốt phát xạ tử ngoại, hình hiển thị, cảm biến [1] Trong phổ huỳnh quang cấu trúc ZnS thường xuất dải phát xạ xanh lục xanh lam; pha tạp Mn2+, dải phát quang vàng cam thường xuất chuyển mức 4T1 - 6A1 ion [1-2] Nhờ vào việc xuất dải phát xạ mà tiềm ứng dụng ZnS mở rộng hơn, việc chế tạo đi-ốt phát ánh sáng trắng Trong báo này, pha tạp Mn2+ vào cấu trúc ZnS đồng thời nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ ion Mn2+ lên tính chất quang cấu trúc thu PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Các mẫu ZnS ZnS pha tạp Mn2+ chế tạo phương pháp bốc bay nhiệt, sử dụng tiền chất muối MnCl2.4H2O bột ZnS (Sigma Aldrich 97,5%) với tỉ lệ mol 0:1, 0,25:1, 0,4:1 1:1 Các đế lắng đọng vật liệu silic phủ lớp vàng dày 10 nm Thí nghiệm tiến hành lò ống nằm ngang sử dụng Ar làm khí mang Nhiệt độ tâm lị đặt 1100 oC, thời gian bốc bay 30 phút, lưu lượng khí Ar 100 cm3/phút, tốc độ gia nhiệt 10 oC/phút Các phép đo đạc phân tích đặc điểm tính chất mẫu chế tạo sử dụng gồm SEM, EDS, XRD PL 579 Hình Ảnh SEM phổ EDS cấu trúc ZnS pha tạp Mn2+ Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 Ảnh SEM (các hình chèn Hình 1) cho thấy cấu trúc có dạng đai với bề rộng cỡ μm Trong bề mặt đai khơng pha tạp nhẵn bề mặt đai pha tạp trở nên gồ ghề bị nhám Thành phần nguyên tử đai xác định từ phổ EDS (Hình 1) cho thấy tỉ lệ Mn tăng dần tăng nồng độ tiền chất pha tạp muối MnCl2 đến nút khuyết O [1],[4] Khi tăng dần tỉ lệ pha tạp, dải phát xạ tử ngoại có cường độ giảm xuống gần bị dập tắt tỉ lệ 1:1, điều chứng tỏ chất lượng kết tinh ZnS, ZnO bị suy giảm theo tỉ lệ tiền chất pha tạp Hình Phổ huỳnh quang đai Hình Giản đồ XRD đai Để xác định pha tinh thể có đai, giản đồ nhiễu xạ tia X tiến hành đo (Hình 2), kết cho thấy tồn đồng thời hai pha ZnS ZnO cấu trúc lục giác đai chưa pha tạp (phù hợp với thẻ chuẩn tương ứng JCPDS số 36-1450 36-1451) Khi tăng dần tỉ lệ mol tiền chất MnCl2, pha ZnO có xu biến Ở tỉ lệ pha tạp từ 0,4:1 trở lên pha ZnS cấu trúc lục giác Nguyên nhân pha tạp Mn, pha ZnO kết tinh nên không xuất đỉnh nhiễu xạ ứng với pha Để nghiên cứu tính chất quang đai thu được, phổ huỳnh quang tiến hành đo nhiệt độ phịng Hình biểu diễn kết đo phổ huỳnh quang mẫu thu Với mẫu không pha tạp, tồn đồng thời hai dải phát xạ chính, dải phát xạ tử ngoại chuyển mức vùng - vùng đặc trưng cấu trúc ZnS, ZnO xuất mẫu có chất lượng kết tinh tốt [3], dải phát xạ xanh lục vùng ánh sáng nhìn thấy có tâm 493 nm nút khuyết S, S dư bề mặt liên quan Ở tỉ lệ pha tạp 0,25:1, vùng nhìn thấy bị tách thành hai dải phát xạ, dải xanh lam có đỉnh 452 nm thường nút khuyết Zn Zn điền kẽ [1], dải xanh lục lại xung quanh 518 nm thường nút khuyết O [4] Tiếp tục tăng tỉ lệ tiền chất tạp lên đến 0,4:1, hai dải phát xạ có cường độ giảm, đồng thời xuất dải vàng cam 574 nm đặc trưng cho chuyển mức 4T1 - 6A1 ion Mn2+ [2] Ở tỉ lệ pha tạp 1:1, dải phát xạ xanh lục gần bị dập tắt hoàn toàn, đồng thời dải phát xạ vàng - cam có cường độ tăng mạnh Trong phổ huỳnh quang dải dải phát xạ lam Việc xuất dải vàng cam có cường độ mạnh với dải lục lam mở triển vọng ứng dụng vật liệu ZnS ZnS pha tạp Mn việc chế tạo đi-ốt phát ánh sáng trắng KẾT LUẬN Trong báo này, trình bày kết chế tạo cấu trúc dạng đai ZnS ZnS pha tạp Mn2+ phương pháp bốc bay nhiệt Kết nghiên cứu cho thấy thành phần pha đai chế tạo chứa nguyên tố tiền chất Phổ huỳnh quang 580 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 đai vùng nhìn thấy có dải lam, lục vàng cam Dải vàng cam có cường độ tăng dần tăng tỉ lệ tiền chất pha tạp Các dải phát xạ cấu trúc thu mở tiềm ứng dụng vật liệu ZnS ZnS pha tạp Mn việc chế tạo linh kiện quang điện tử đi-ốt phát ánh sáng trắng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] X Fang et al., “ZnS nanostructures: From synthesis to applications,” Prog Mater Sci., vol 56, no 2, pp 175–287, 2011 [2] P F Smet, K W Meert, and D Poelman, “Excitation energy dependence of the life time of orange emission from Mn- doped ZnS nanocrystals,” J Lumin., vol 199, no February, pp 39–44, 2018 [3] Y Chang, M Wang, X Chen, S Ni, and W Qiang, “Field emission and photoluminescence characteristics of ZnS nanowires via vapor phase growth,” Solid State Commun., vol 142, no 5, pp 295– 298, 2007 [4] D Q Trung, N Tu, N D Hung, and P T Huy, “Probing the origin of green emission in 1D ZnS nanostructures,” J Lumin., vol 169, pp 165–172, 2016 581 ... tơi trình bày kết chế tạo cấu trúc dạng đai ZnS ZnS pha tạp Mn2+ phương pháp bốc bay nhiệt Kết nghiên cứu cho thấy thành phần pha đai chế tạo chứa nguyên tố tiền chất Phổ huỳnh quang 580 Tuyển... pha tạp Mn, pha ZnO kết tinh nên không xuất đỉnh nhiễu xạ ứng với pha Để nghiên cứu tính chất quang đai thu được, phổ huỳnh quang tiến hành đo nhiệt độ phịng Hình biểu diễn kết đo phổ huỳnh quang. .. đai vùng nhìn thấy có dải lam, lục vàng cam Dải vàng cam có cường độ tăng dần tăng tỉ lệ tiền chất pha tạp Các dải phát xạ cấu trúc thu mở tiềm ứng dụng vật liệu ZnS ZnS pha tạp Mn việc chế tạo