1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” pptx

80 842 1

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 80
Dung lượng 4,01 MB

Nội dung

Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” Luận văn thạc sỹ khoa học Hoàng Anh Tuấn 1 MỞ ĐẦU I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong suốt 10-15 năm gần đây, công nghệ nano được xem là một trong những môn khoa học hàng đầu trong cả nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu công nghệ cao và được phát triển trên toàn cầu. Thành tựu khoa học của các công trình nghiên cứu vật liệu nano đang trở nên có ý nghĩa hơn bao giờ hết. Công nghệ nano đang phát triển với một tốc độ bùng nổ và hứa hẹn đem lại nhiều thành tựu kỳ diệu cho loài người. Đối tượng của công nghệ nano là những vật liệu có kích cỡ nanomét (10 -9 m). Với kích thước nhỏ như vậy vật liệu nano có những tính chất vô cùng độc đáo mà những vật liệu có kích thước lớn hơn không thể có đuợc như độ bền cơ học, hoạt tính xúc tác cao, tính siêu thuận từ, các tính chất điện quang nổi trội Mục tiêu ban đầu của việc nghiên cứu vật liệu nano để ứng dụng trong cụng nghệ sinh học, chẳng hạn như các tác nhân phản ứng sinh học và hiện ảnh các tế bào. Ứng dụng trong vật lý, các chấm lượng tử được hướng tới để sản xuất các linh kiện điện tử như các diode phát quang (LEDs), laser chấm lượng tử có hiệu suất cao hơn và dòng ngưỡng thấp. Trong viễn thông, chấm lượng tử được dùng trong các linh kiện để khuếch đại quang và dẫn sóng. Khống chế và điều khiển tập hợp các chấm lượng tử là một mục tiêu lớn để dùng các vật liệu này cho máy tính lượng tử. Chính những tính chất ưu việt này đã mở ra cho các vật liệu nano những ứng dụng vô cùng to lớn đối với nhiều lĩnh vực từ công nghệ điện tử, viễn thông, năng luợng đến các vấn đề về sức khỏe, y tế, môi trường; từ công nghệ thám hiểm vũ trụ đến các vật liệu đơn giản nhất trong đời sống hàng ngày Với phạm vi ứng dụng to lớn như vậy, công nghệ nano đã được các nhà khoa học dự đoán sẽ làm thay đổi cơ bản thế giới trong thế kỷ XXI Nghiên cứu cơ bản tính chất quang học là một trong những chuyên ngành quan trọng của quang phổ học của Vật lý chất rắn. Vì vậy các hợp chất bán dẫn thuộc nhóm A II B VI với các tính chất quang phong phú đã và đang là đối tượng được nhiều nhà bác học quan tâm nghiên cứu. Việc nghiên cứu các tính chất của các hợp chất bán dẫn có vai trò quan trọng cả về lí thuyết và ứng dụng: Như nếu có độ rộng vùng cấm lớn cho Luận văn thạc sỹ khoa học Hoàng Anh Tuấn 2 phép ta mở rộng giới hạn ứng dụng vật liệu bán dẫn vào các linh kiện điện tử trong miền ánh sáng nhìn thấy và cực tím gần. Một trong các hợp chất bán dẫn đó là Kẽm sunfua ( ZnS ) . ZnS là chất bán dẫn có vùng cấm thẳng, độ rộng vùng cấm lớn nhất trong các hợp chất bán dẫn A II B VI ( E g  3,68eV ở nhiệt độ phòng ) có độ bền nhiệt độ cao… Với vùng cấm thẳng, đồng thời chuyển mức phát quang gây bởi các tâm sâu có xác xuất lớn nên ZnS có hiệu suất lượng tử phát quang lớn. Nó là hợp chất có vùng cấm thẳng, độ rộng vùng cấm lớn nhất trong các hợp chất A II B VI , có nhiệt độ nóng chảy cao (2103K). Vì vậy mà ZnS đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khoa học và đời sống. Chẳng hạn có thể ứng dụng trong các linh kiện quang điện tử như cửa sổ hồng ngoại, laser phát quang, màn hình hiển thị…. Mặc khác ta có thể điều khiển độ rộng vùng cấm cũng như mong muốn thu được dải phát xạ khác trong vùng ánh sáng nhìn thấy của tinh thể ZnS. Các hạt nano có thể được pha thêm các kim loại chuyển tiếp và các kim loại đất hiếm như: Ni 2+ , Mn 2+ , Cu 2+ hoặc Eu 3+ …; thay đổi nồng độ pha tạp, thay đổi điều kiện chế tạo mẫu nhằm cải thiện tính chất quang của chúng. Do đó ZnS có rất nhiều ứng dụng rộng rãi trong khoa học kĩ thuật: Bột huỳnh quang ZnS được sử dụng trong các tụ điện huỳnh quang, các màn Rơnghen, màn của các ống phóng điện tử. Người ta chế tạo được nhiều loại photodiot trên cơ sở lớp chuyển tiếp p – n của ZnS, suất quang điện động của lớp chuyển tiếp p – n trên tinh thể ZnS thường đạt tới 2,5V. Điều này cho phép hy vọng có những bước phát triển trong công nghệ chế tạo thiết bị ghi đọc quang học laser chẳng hạn như làm tăng mật độ ghi thông tin trên đĩa, tăng tốc độ làm việc của các máy in laser, đĩa compact, tạo khả năng sử dụng bảng màu trộn từ 3 laser phát màu cơ bản. Ngoài ra, hợp chất ZnS pha với các kim loại chuyển tiếp (Ni 2+ , Cu 2+ ,Mn 2+ , Pb 2+ , …)được ứng dụng rất nhiều trong các lĩnh vực điện phát quang, chẳng hạn như trong các dụng cụ phát xạ electron làm việc ở dải tần rộng. Với việc pha thêm tạp chất và thay đổi nồng độ tạp chất, có thể điều khiển được độ rộng vùng cấm làm cho các ứng dụng của ZnS càng trở nên phong phú. Hiện nay ZnS càng thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu do những tính chất đặc biệt của nó khi các hạt có kích thước nanô. Những tính chất Luận văn thạc sỹ khoa học Hoàng Anh Tuấn 3 này được gây ra bởi hiệu ứng lượng tử hóa vì kích thước các hạt bị thu nhỏ. Các nghiên cứu cũng đã chỉ ở điều kiện nồng độ tạp chất tối ưu, tác động của các điều kiện tổng hợp trong khi chế tạo ( chế độ nung ủ trong không khí hay trong khí Ar …) và của các chất phụ gia polyme đưa vào … đã ảnh hưởng tới hiệu suất lượng phát quang của tinh thể ZnS:Ni 2+ . Tuy nhiên các kết quả đưa ra chưa có sự thống nhất về điều kiện nồng độ tạp chất ( về nồng độ Ni 2+ tối ưu và cách giải thích về sự ảnh hưởng của một hay nhiều thông số trong điều kiện chế tạo, ảnh hưởng của các chất phụ gia đưa vào …). Từ những lý do trên đây và trên cơ sở trang thiết bị sẵn có của Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu là: "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU  Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano ZnS, ZnS:Ni có kích thước nano.  Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ pha tạp Ni lên cấu trúc và tính chất quang của mẫu bột và màng ZnS:Ni. Từ đó xác định hàm lượng tối ưu của Ni để mẫu có tính chất quang tốt nhất.  Nghiên cứu tính chất quang của mẫu bột và màng ZnS:Ni. III. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU  Phương pháp nghiên cứu lý luận: Dựa trên cơ sở các kết quả tính toán lý thuyết.  Phương pháp thực nghiệm.  Phương pháp trao đổi và tổng kết kinh nghiệm. Luận văn được tiến hành bằng phương pháp thực nghiệm, các mẫu nghiên cứu trong luận văn được chế tạo bằng phương pháp hoá ướt tại Phòng thí nghiệm hoá học hữu cơ, Khoa hó học và Trung tâm khoa học và công nghệ nano trường Đại học sư phạm Hà Nội. IV. CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN  Mở đầu  Nội dung  Chương 1: Tổng quan Luận văn thạc sỹ khoa học Hoàng Anh Tuấn 4  Chương 2: Thực nghiệm chế tạo và phương pháp khảo sát mẫu  Chương 3: Kết quả và thảo luận  Kết luận chung  Phụ lục  Tài liệu tham khảo Luận văn thạc sỹ khoa học Hoàng Anh Tuấn 5 NỘI DUNG Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ZNS VÀ ZNS:NI 1.1. Vật liệu nano 1.1.1. Định nghĩa Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất 1 chiều có kích thước nanomet (nm). Theo trạng thái, người ta chia vật liệu nano thành trạng thái rắn, lỏng và khí. Theo hình dáng vật liệu, người ta chia vật liệu nano thành:  Vật liệu nano không chiều: là vật liệu cả ba chiều đều có kích thước nanomet. Ví dụ: đám nano, hạt nano….  Vật liệu nano một chiều: là vật liệu trong đó hai chiều có kích thước nanomet. Ví dụ: ống nano, dây nano….  Vật liệu nano hai chiều: là vật liệu trong đó một chiều có kích thước nanomet. Ví dụ: màng nano…. Ngoài ra còn có vật liệu nanocomposit trong đó chỉ một phần của vật liệu có kích thước nano hoặc cấu trúc của nó có nano không chiều, một chiều, và hai chiều đan xen nhau. Ví dụ: nanocomposit bạc/ silica, bạc/uretan…. 1.1.2. Đặc trưng của vật liệu nano Một đặc điểm quan trọng của vật liệu nano là kích thước hạt vô cùng nhỏ bé, chỉ lớn hơn kích thước của nguyên tử 1 hoặc 2 bậc. Do vậy, tỉ số giữa số nguyên tử nằm ở bề mặt trên số nguyên tử tổng cộng của vật liệu nano lớn hơn rất nhiều so với tỉ số này đối với các vật liệu có kích thước lớn hơn. Như vậy, nếu như ở vật liệu thông thường, chỉ một số ít nguyên tử nằm trên bề mặt, còn phần lớn các nguyên tử còn lại nằm sâu phía trong, bị các lớp ngoài che chắn thì trong cấu trúc của vật liệu nano, hầu hết các nguyên tử đều được "phơi" ra bề mặt hoặc bị che chắn không đáng kể. Do vậy, ở các vật liệu có kích thước nano mét, mỗi nguyên tử được tự do thể hiện toàn bộ tính chất của mình trong tương tác với môi trường xung quanh. Điều này đã làm xuất hiện ở vật liệu nano nhiều đặc tính nổi trội, đặc biệt là các tính chất điện, quang, từ, …. Hình 1.1. Mô phỏng vật liệu khối (3D), màng nano (2D), dây nano (1D) và hạt (0D) nano Luận văn thạc sỹ khoa học Hoàng Anh Tuấn 6 Kích thước hạt nhỏ bé còn là nguyên nhân làm xuất hiện ở vật liệu nano ba hiệu ứng: hiệu ứng lượng tử, hiệu ứng bề mặt, hiệu ứng kích thước.  Hiệu ứng lượng tử Đối với các vật liệu vĩ mô gồm rất nhiều nguyên tử (1m 3 vật liệu có khoảng 10 12 nguyên tử), các hiệu ứng lượng tử được trung bình hóa cho tất cả các nguyên tử, vì thế mà ta có thể bỏ qua những khác biệt ngẫu nhiên của từng nguyên tử mà chỉ xét các giá trị trung bình của chúng. Nhưng đối với cấu trúc nano, do kích thước của vật liệu rất nhỏ, hệ có rất ít nguyên tử nên các tính chất lượng tử thể hiện rõ hơn và không thể bỏ qua. Điều này làm xuất hiện ở vật liệu nano các hiện tượng lượng tử kỳ thú như những thay đổi trong tính chất điện và tính chất quang phi tuyến của vật liệu, hiệu ứng đường ngầm  Hiệu ứng bề mặt Ở vật liệu nano, đa số các nguyên tử đều nằm trên bề mặt, nguyên tử bề mặt có nhiều tính chất khác biệt so với các nguyên tử bên trong. Vì thế, các hiệu ứng có liên quan đến bề mặt như: khả năng hấp phụ, độ hoạt động bề mặt của vật liệu nano sẽ lớn hơn nhiều so với các vật liệu dạng khối. Điều này đã mở ra những ứng dụng kỳ diệu cho lĩnh vực xúc tác và nhiều lĩnh vực khác mà các nhà khoa học đang quan tâm nghiên cứu.  Hiệu ứng kích thước Các vật liệu truyền thống thường được đặc trưng bởi một số các đại lượng vật lý, hóa học không đổi như độ dẫn điện của kim loại, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, tính axit Tuy nhiên, các đại lượng vật lý và hóa học này chỉ là bất biến nếu kích thước của vật liệu đủ lớn (thường là lớn hơn 100 nm). Khi giảm kích thước của vật liệu xuống đến thang nano (nhỏ hơn 100 nm) thì các đại lượng lý, hóa ở trên không còn là bất biến nữa, ngược lại chúng sẽ thay đổi theo kích thước. Hiện tượng này gọi là hiệu ứng kích thước. Kích thước mà ở đó, vật liệu bắt đầu có sự thay đổi tính chất được gọi là kích thước tới hạn. Ví dụ: Điện trở của một kim loại tuân theo định luật Ohm ở kích thước vĩ mô mà ta thấy hàng ngày. Nếu ta giảm kích thước của kim loại xuống nhỏ hơn quãng đường tự do trung bình của điện tử trong kim loại (thường là từ vài nanomet đến vài trăm nanomet) thì định luật Ohm không còn đúng nữa. Lúc đó điện trở của vật liệu có kích thước nano sẽ tuân theo các quy tắc lượng tử. Luận văn thạc sỹ khoa học Hoàng Anh Tuấn 7 Các nghiên cứu cho thấy các tính chất điện, từ, quang, hóa học của các vật liệu đều có kích thước tới hạn trong khoảng từ 1 nm đến 100 nm nên các tính chất này đều có biểu hiện khác thường thú vị ở vật liệu nano so với các vật liệu khối truyền thống. Bảng 1.1: Khi kích thước hạt tăng, tổng số nguyên tử trong hạt tăng, phần trăm số nguyên tử trên bề mặt hạt giảm. Bảng 1.2 Độ dài tới hạn của một số tính chất của vật liệu Tính chất Thông số Độ dài tới hạn (nm) Tương tác bất định xứ 1 - 1000 Biên hạt 1 - 10 Bán kính khởi động nứt vỡ 1 - 100 Sai hỏng mầm 0,1 - 10 Tính chất cơ Độ nhăn bề mặt 1 - 10 Bước sóng điện tử 10 - 100 Tính chất điện Quãng đường tự do trung bình không đàn hồi 1 - 100 Luận văn thạc sỹ khoa học Hoàng Anh Tuấn 8 Hiệu ứng đường ngầm 1 - 10 Độ dày vách đômen 10 - 100 Tính chất từ Quãng đườ ng tán xạ spin 1 - 100 Độ dài liên kết cặp Cooper 0,1-100 Tính siêu dẫn Độ thẩm thấu Meiner 1 - 100 Giếng lượng tử 1 - 100 Độ dài suy giảm 10 - 100 Tính chất quang Độ sâu bề mặt kim loại 10 - 100 1.1.3. Vài nét về màng mỏng và ứng dụng [4] Công nghiệp màng mỏng là một nghành nghệ thuật cổ xưa nhất nhưng đồng thời cũng là nghành khoa học mới mẻ. Trong lịch sử nghệ thuật dát vàng đã được phát triển từ 4000 năm trước bắt nguồn từ người Ai Cập với độ dày khoảng 0,3 m  . Ngày nay công nghệ dát vàng đã đạt tới chiều dày 1 m  , 0,05 m  . Kĩ thuật chế tạo màng mỏng hiện nay được chia thành hai nhóm phương pháp là phương pháp hoá học và phương pháp vật lý. Các phương pháp hóa học thông dụng là phun điện thủy phân, lắng đọng điện hóa, oxy hoá anot, lắng đọng hơi hoá học, quay phủ (spin costing) Các phương pháp vật lý thường được tiến hành trong môi trường áp suất thấp, do đó kéo theo việc ứng dụng công nghệ chân không trong việc chế tạo màng mỏng. Các phương pháp vật lý chế tạo màng mỏng như: phún xạ catốt (do W.R.Grove tìm ra năm 1852), phương pháp bốc bay nhiệt (do M.Faraday tìm ra vào năm 1857), phương pháp phún xạ catốt trong từ trường Do đặc tính của màng mỏng là có kích thước một chiều bị giới hạn có thể dưới kích thước giới hạn của vật liệu tạo điều kiện cho việc chế tạo các vật dụng có kích thước nhỏ gọn, tiết kiệm năng lượng các lớp màng phủ trên bề mặt có thể giúp tránh được ảnh hưởng của hiện tượng ôxihóa, ăn mòn vật liệu Chính vì vậy nó được ứng dụng vào tất cả các lĩnh vực trong đời sống con người và đặc biệt là công nghệ vi mạch điện tử và các quang cụ công nghệ màng mỏng. Cụ thể như: + Màng mỏng để phủ bề mặt của đồ trang sức, làm gương laser trong hốc cộng hưởng, làm cảm biến Luận văn thạc sỹ khoa học Hồng Anh Tuấn 9 + Làm pha đèn chiếu, làm cách tử, làm điện cực trong suốt trong pin mặt trời, trong các vi mạch điện tử sử dụng cơng nghệ quang khắc 1.2. Cấu trúc mạng tinh thể của vật liệu ZnS ZnS có 2 dạng cấu trúc chính là: cấu trúc lập phương giả kẽm và cấu trúc lục giác Wurtzite. Cấu trúc Wurtzite bền ở nhiệt độ cao, cấu trúc lập phương giả kẽm thường được hình thành ở nhiệt độ thấp . 1.2.1. Cấu trúc lập phương giả kẽm (Zinc blend).[1,2] Nhóm đối xứng khơng gian của tinh thể A II B VI ứng với mạng tinh thể này là T 2 d – F 43m (216). Đây là cấu trúc thường gặp của ZnS ở điều kiện nhiệt độ áp suất bình thường. Trong ơ cơ sở có 4 phân tử ZnS có tọa độ như sau: )0, 2 1 , 2 1 (); 2 1 ,0, 2 1 (); 2 1 , 2 1 ,0();0,0,0(:4S ) 4 1 , 4 3 , 4 3 (); 4 3 , 4 1 , 4 3 (); 4 3 , 4 3 , 4 1 (); 4 1 , 4 1 , 4 1 (:4Zn 2Mỗi ngun tử Zn (S) được bao bọc bởi 4 ngun tử S (Zn) ở 4 đỉnh của tứ diện đều với khoảng cách a 4 3 , với )(410,5 o Aa  là hằng số mạng [phụ lục III]. Mỗi ngun tử S (Zn) còn được bao bọc bởi 12 ngun tử còn lại, chúng ở lân cận bậc hai nằm trên khoảng cách a 2 2 . Trong đó có 6 ngun tử nằm ở đỉnh của lục giác trên cùng mặt phẳng ban đầu, 6 ngun tử còn lại tạo thành hình lăng trụ gồm 3 ngun tử ở mặt cao hơn, 3 ngun tử ở mặt phẳng thấp hơn mặt phẳng kể trên. Các lớp ZnS định hướng theo trục [111] . Do đó tinh thể có cấu trúc lập phương giả kẽm có tính dị hướng. Các hợp chất sau đây có cấu trúc tinh thể theo kiểu lập phương giả kẽm: CuF, CdS, InSb… 1.2.2 .Cấu trúc Wurtzite: Nhóm đối xứng khơng gian của mạng tinh thể này là C 4 6v -P6 3 mc là cấu trúc bền ở nhiệt độ cao. Mỗi ơ cơ sở chứa hai phân tử ZnS với các vị trí lần lượt là: Hình 1.2 . Mô hình cấu trúc lập phương giả kẽm [ 100 ] [ 010 ] [ 001 ] [...]... vào trong mẫu 23 Luận văn thạc sỹ khoa học Hoàng Anh Tuấn 1.5.2 Tính chất quang của vật liệu Hình 1.18: Phổ PL củaZnS và ZnS:Ni với các nồng độ khác nhau [17] Theo nhóm tác giả [17] chỉ ra quang phổ PL của mẫu ZnS không chứa tạp chất và mẫu ZnS có chứa Ni2+ Đối với tinh thể nano ZnS, có thể thấy đỉnh phát xạ huỳnh quang mạnh nhất ở bức xạ xanh lam khoảng 440-450nm Đỉnh huỳnh quang mẫu ZnS pha tạp... huỳnh quang của tinh thể nguyên chất ZnS là 450 nm Nhưng đỉnh phát xạ của tinh thể có chứa tạp chất Ni2+ là 520 nm (màu xanh) Những hiệu ứng huỳnh quang của mẫu có chứa tạp chất đã giảm xuống trong khi tỷ lệ phân tử gam của Ni2+ tăng lên Hình 1.20: Phổ hấp thụ của ZnS và ZnS:Ni với các nồng độ khác nhau [14] - - 25 Luận văn thạc sỹ khoa học Hoàng Anh Tuấn CHƯƠNG II THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO VÀ PHƯƠNG... mỏng Hiện nay, chúng ta có rất nhiều phương pháp chế tạo màng mỏng khác nhau Các phương pháp đó có thể chia làm hai nhóm chính: nhóm phương pháp vật lý và nhóm phương pháp hoá học Bảng 2.1 liệt kê các loại phương pháp chế tạo màng mỏng 27 Luận văn thạc sỹ khoa học Hoàng Anh Tuấn Bảng.2.1: Các phương pháp chế tạo màng mỏng Phương pháp vật lý Phương pháp hoá học Các loại 1.Phún xạ Catot 1 Phương pháp Sol-gel... phận điều khiển một cách chính xác tốc độ phun dung dịch, thiết bị điều khiển khoảng cách giữa kim phun và đế, bộ ổn nhiệt cho lò nung để đảm bảo điều kiện chế tạo màng mỏng có chất lượng tốt Kĩ thuật phun tĩnh điện có nhiều ưu điểm trong việc chế tạo màng mỏng:  Trang thiết bị có độ chính xác cao, một số bộ phận dễ chế tạo và lắp đặt  Hiệu suất tạo màng cao, chất lượng màng tốt, độ mịn và độ đồng đều... năng lượng của ánh sáng thì hệ số hấp thụ  có thể xem như xác suất hấp thụ photon, nếu trong bán dẫn có một số cơ chế hấp thụ độc lập với nhau và mỗi cơ chế hấp thụ có thể đặc trưng bởi một xác suất  i   , thì xác suất tổng cộng của quá trình hấp thụ là: 14 Luận văn thạc sỹ khoa học Hoàng Anh Tuấn  ( )    i ( ) (1.1) i Như vậy, trong một vùng phổ cho trước cần phải tính đến các cơ chế hấp thụ... tái hợp với nhau 21 Luận văn thạc sỹ khoa học Hoàng Anh Tuấn Ec Et Ev {a} {b} {c} {d} {e} {f} Hình 1.14: Mô tả các quá trình bắt hạt dẫn và tái hợp hạt dẫn 1.5 Một số kết quả nghiên cứu về cấu trúc và tính chất quang của tinh thể ZnS và ZnS:Ni 1.5.1 Tính chất về cấu trúc vật liệu Khi pha tạp các kim loại chuyển tiếp với nồng độ pha tạp nhất định thì sự thay thế vị trí của Zn2+ bằng các ion này không... tiết kiệm và có hiệu quả tốt, trong luận văn này tôi sử dụng phương pháp hoá ướt để chế tạo vật liệu bột và màng nano ZnS:Ni Hai phương pháp chế tạo này có những đặc điểm gần giống nhau, cùng xuất phát từ những chất ban đầu là kẽm accetat  CH 3COO2 2 H 2O  , muối nikensun phat (NiSO4 6H2O) và natri sunfua ( Na2 S.9 H 2O ) là các nguyên liệu dễ kiếm và rẻ tiền Để khống chế kích thước hạt, tôi sử dụng... nhiên, nhược điểm của phương pháp này là khó tạo được màng dày do độ nhớt của dung dịch thường không cao, màng tương đối xốp với một số chất khó có độ bám dính vào đế 2.2 Một số phương pháp khảo sát mẫu 2.2.1 Phép đo nhiễu xạ tia X Nhiễu xạ tia X là hiện tượng các chùm tia X nhiễu xạ trên các mặt tinh thể của chất rắn Do tính tuần hoàn của cấu trúc tinh thể đã tạo nên các cực đại và cực tiểu nhiễu... trường tinh thể mà mức  8 (j = 3/2); và mức  7 (j = 1/2) của vùng hoá trị lập phương bị tách thành ba mức 8 (A),  7 (B), 7 (C) trong mạng lục giác (hình 1.8) 1.4 Tính chất quang 1.4.1 Tương tác của ánh sáng với vật chất [7] Về nguyên tắc, các phép đo quang đều được xây dựng trên cơ sở của một trong số các hiệu ứng xảy ra khi chiếu một bức xạ điện từ vào vật liệu (hình 1.9 ) Bức xạ tới Phản xạ phân... 4.Phương pháp lắng đọng xung học từ pha hơi pháp laser Ưu điểm Chế tạo được những màng mỏng có độ Dễ áp dụng, giá thành thấp, dễ tinh khiết cao, tính đồng nhất về quang dàng thay đổi nồng độ pha tạp, học, cấu trúc và mật độ hạt cao tốc độ tạo màng nhanh, diện tích phủ màng rộng, có khả năng đưa vào chế tạo hàng loạt Nhược điểm Phải thực hiện ở môi trường chân Chất lượng màng không đồng không cao, thiết . Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” Luận văn thạc sỹ khoa học Hoàng Anh Tuấn 1 MỞ. nghiên cứu là: "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU  Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano ZnS, ZnS:Ni có kích thước nano. . cơ, Khoa hó học và Trung tâm khoa học và công nghệ nano trường Đại học sư phạm Hà Nội. IV. CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN  Mở đầu  Nội dung  Chương 1: Tổng quan Luận văn thạc sỹ khoa học Hoàng

Ngày đăng: 27/07/2014, 23:20

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
[1] Nguyễn Thị Phương, “Nghiên cứu một số tính chất quang của vật liệu huỳnh quang ZnS, ZnS:Cu có kích thước nano”, Luận văn thạc sỹ 2008 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Nghiên cứu một số tính chất quang của vật liệu huỳnh quang ZnS, ZnS:Cu có kích thước nano
[2] Nguy ễn Minh Vương, “Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano ZnS:Mn không bọc phủ và bọc phủ Polyme”, Luận văn thạc sỹ 2008 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano ZnS:Mn không bọc phủ và bọc phủ Polyme”
[3] Nguyễn Văn Hùng, “Vật lí và công nghệ màng mỏng”, Đại học sư phạm Hà Nội [4] Nguyễn Thế Khôi, Nguyễn Hữu Mình, “Vật lý chất rắn”, NXB Giáo dục 2002 [5] Phạm Kim Tuyến, “Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang của vật liệu nanobột ZnS:Mn 2+ ”, Luận văn thạc sỹ 2007 Sách, tạp chí
Tiêu đề: “Vật lí và công nghệ màng mỏng”," Đại học sư phạm Hà Nội [4] Nguyễn Thế Khôi, Nguyễn Hữu Mình, "“Vật lý chất rắn”," NXB Giáo dục 2002 [5] Phạm Kim Tuyến, “"Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang của vật liệu nano "bột ZnS:Mn"2+"”
Nhà XB: NXB Giáo dục 2002 [5] Phạm Kim Tuyến
[7] Lục Huy Hoàng, “Các phương pháp phổ”, Bài giảng lớp cao học, ĐHSPHN, 2005 [8] Hoàng Mạnh Hùng, “Chế tạo và nghiên cứu các lớp trong cấu trúc điệnhuỳnh quang trên nền ZnS”, Luận văn thạc sỹ 2008 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Các phương pháp phổ”, Bài giảng lớp cao học, ĐHSPHN, 2005 [8] Hoàng Mạnh Hùng, “"Chế tạo và nghiên cứu các lớp trong cấu trúc điện huỳnh quang trên nền ZnS”
[9] Trần Thị Quỳnh Hoa, Nguyễn Ngọc Long, Tạ Đình Cảnh, “Tính chất quang của các hạt nano ZnS chế tạo bằng phương pháp thuỷ nhiệt”, Hội nghị Quang học, 9/2008 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Tính chất quang của các hạt nano ZnS chế tạo bằng phương pháp thuỷ nhiệt”
[10] Nguyễn Bích Phương, Nguyễn Minh Thuỷ, “Ảnh hưởng của dung môi lên tính chất quang của vật liệu ZnS:Cu,Al được chế tạo bằng phương pháp đồng kết tủa” Hội nghị Quang học toàn quốc,9/2008 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Ảnh hưởng của dung môi lên tính chất quang của vật liệu ZnS:Cu,Al được chế tạo bằng phương pháp đồng kết tủa

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Bảng 1.1: Khi kích thước hạt tăng, tổng số nguyên tử trong hạt tăng,   phần trăm số nguyên tử trên bề mặt hạt giảm - Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” pptx
Bảng 1.1 Khi kích thước hạt tăng, tổng số nguyên tử trong hạt tăng, phần trăm số nguyên tử trên bề mặt hạt giảm (Trang 8)
Hình 1.2 .  Mô hình cấu trúc lập phương giả - Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” pptx
Hình 1.2 Mô hình cấu trúc lập phương giả (Trang 10)
Hình 1.3. Cấu trúc Wurtzite - Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” pptx
Hình 1.3. Cấu trúc Wurtzite (Trang 11)
Hình 1.8. Cấu trúc vùng năng lượng của ZnS dạng Wurtzite - Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” pptx
Hình 1.8. Cấu trúc vùng năng lượng của ZnS dạng Wurtzite (Trang 13)
Hình 1.6. Vùng Brillouin của mạng Wurtzite. Hình 1.7. Sơ đồ vùng dẫn và vùng hóa trị của  bán dẫn có cấu trúc tinh thể - Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” pptx
Hình 1.6. Vùng Brillouin của mạng Wurtzite. Hình 1.7. Sơ đồ vùng dẫn và vùng hóa trị của bán dẫn có cấu trúc tinh thể (Trang 13)
Hình 1.9:  Một số hiệu ứng có thể xuất hiện khi chiếu ánh sáng vào vật liệu và  các phép đo tương ứng - Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” pptx
Hình 1.9 Một số hiệu ứng có thể xuất hiện khi chiếu ánh sáng vào vật liệu và các phép đo tương ứng (Trang 14)
Hình 1.10: Sơ đồ chuyển mức điện tử  khi vật liệu bán dẫn hấp thụ ánh sáng - Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” pptx
Hình 1.10 Sơ đồ chuyển mức điện tử khi vật liệu bán dẫn hấp thụ ánh sáng (Trang 16)
Hình 1.13. Các quá trình phát quang trong tinh thể bán dẫn - Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” pptx
Hình 1.13. Các quá trình phát quang trong tinh thể bán dẫn (Trang 21)
Hình 1.15: Phổ X-Ray của tinh thể nano ZnS không pha tạp và pha tạp Ni 2+ - Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” pptx
Hình 1.15 Phổ X-Ray của tinh thể nano ZnS không pha tạp và pha tạp Ni 2+ (Trang 23)
Hình 1.16: Phổ X-Ray của tinh thể nano ZnS pha tạp Mn 2+   và pha tạp Ni 2+ - Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” pptx
Hình 1.16 Phổ X-Ray của tinh thể nano ZnS pha tạp Mn 2+ và pha tạp Ni 2+ (Trang 24)
Hình 1.17: Phổ X-Ray của tinh thể nano ZnS và ZnS  pha tạp Ni 2+  [14] - Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” pptx
Hình 1.17 Phổ X-Ray của tinh thể nano ZnS và ZnS pha tạp Ni 2+ [14] (Trang 24)
Hình 1.18: Phổ PL củaZnS và  ZnS:Ni với các nồng độ khác nhau [17] - Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” pptx
Hình 1.18 Phổ PL củaZnS và ZnS:Ni với các nồng độ khác nhau [17] (Trang 25)
Hình vẽ 1.19 biểu thị quang phổ hấp thụ của tinh thể ZnS có pha tạp chất  và không pha tạp chất với đỉnh hấp thụ ở 308 nm - Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” pptx
Hình v ẽ 1.19 biểu thị quang phổ hấp thụ của tinh thể ZnS có pha tạp chất và không pha tạp chất với đỉnh hấp thụ ở 308 nm (Trang 26)
Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý của hệ phun tĩnh điện - Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” pptx
Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý của hệ phun tĩnh điện (Trang 31)
Hình 2.3: Sơ đồ hệ điều khiển  khoảng cách giữa kim phun và đế - Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” pptx
Hình 2.3 Sơ đồ hệ điều khiển khoảng cách giữa kim phun và đế (Trang 33)
Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý của nhiễu xạ tia X - Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” pptx
Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý của nhiễu xạ tia X (Trang 36)
Hình 2.9. Sơ đồ nguyên lý của phép đo phổ kích thích - Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” pptx
Hình 2.9. Sơ đồ nguyên lý của phép đo phổ kích thích (Trang 41)
Bảng 2.2: Cân khối lượng hoá chất ban đầu và thành phần % Ni - Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” pptx
Bảng 2.2 Cân khối lượng hoá chất ban đầu và thành phần % Ni (Trang 45)
Bảng kí hiệu các mẫu đã chế tạo - Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” pptx
Bảng k í hiệu các mẫu đã chế tạo (Trang 50)
Hình 3.4: Ảnh SEM mẫu bột  Y11             Hình 3.5: Ảnh SEM mẫu bột  Y7 - Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” pptx
Hình 3.4 Ảnh SEM mẫu bột Y11 Hình 3.5: Ảnh SEM mẫu bột Y7 (Trang 52)
Bảng 3.6: Hằng số mạng của các mẫu bột ZnS:Ni 2+ - Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” pptx
Bảng 3.6 Hằng số mạng của các mẫu bột ZnS:Ni 2+ (Trang 54)
Bảng 3.7. Kết quả tính kích thước hạt từ công thức Scherrer - Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” pptx
Bảng 3.7. Kết quả tính kích thước hạt từ công thức Scherrer (Trang 55)
Hình 3.6: Sự phụ thuộc của hằng số mạng a (A 0 ) vào nồng độ pha tạp Ni 2+ - Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” pptx
Hình 3.6 Sự phụ thuộc của hằng số mạng a (A 0 ) vào nồng độ pha tạp Ni 2+ (Trang 56)
Hình 3.8: Đồ thị tách đỉnh huỳnh quang của  mẫu Y11 bằng phương pháp Gaussain - Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” pptx
Hình 3.8 Đồ thị tách đỉnh huỳnh quang của mẫu Y11 bằng phương pháp Gaussain (Trang 57)
Hình 3.12. Phổ huỳnh quang phân giải thời gian của mẫu Y4 - Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” pptx
Hình 3.12. Phổ huỳnh quang phân giải thời gian của mẫu Y4 (Trang 61)
Hình 3.12 mô tả đồ thị huỳnh quang tắt dần của mẫu Y4 tại bước sóng  420 nm, có thể xác định được thời gian sống của bức xạ này khoảng 19,4 ns  (hình 3.14) - Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” pptx
Hình 3.12 mô tả đồ thị huỳnh quang tắt dần của mẫu Y4 tại bước sóng 420 nm, có thể xác định được thời gian sống của bức xạ này khoảng 19,4 ns (hình 3.14) (Trang 62)
Hình 3.15: Phổ  hấp thụ của mẫu bột  ZnS:Ni - Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” pptx
Hình 3.15 Phổ hấp thụ của mẫu bột ZnS:Ni (Trang 64)
Hình 3.18. Phổ PL của các mẫu màng Y0M,  Y4M, Y6M và Y11M  với bước sóng kích thích 325 - Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” pptx
Hình 3.18. Phổ PL của các mẫu màng Y0M, Y4M, Y6M và Y11M với bước sóng kích thích 325 (Trang 66)
Hình 3.20. Ảnh SEM mẫu màng Y4M      Hình 3.21. Ảnh SEM mẫu màng Y12M - Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” pptx
Hình 3.20. Ảnh SEM mẫu màng Y4M Hình 3.21. Ảnh SEM mẫu màng Y12M (Trang 67)
HÌNH HỌC  sin 2   - Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni” pptx
sin 2   (Trang 72)

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TRÍCH ĐOẠN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w