CHẾ tạo các hạt NANO PHÂN tán TRONG môi TRƯỜNG nước TRÊN cơ sở CHẤT bán dẫn cds

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ NGUYỄN NGỌC LÊ DTS155D140211026 CHẾ TẠO CÁC HẠT NANO PHÂN TÁN TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC TRÊN CƠ SỞ CHẤT BÁN DẪN CdS KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH SƯ PHẠM VẬT LÝ Thái Nguyên, năm 2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH SƯ PHẠM VẬT LÝ CHẾ TẠO CÁC HẠT NANO PHÂN TÁN TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC TRÊN CƠ SỞ CHẤT BÁN DẪN CdS Xác nhận người hướng dẫn Sinh viên thực (ký, họ tên) (ký, họ tên) PGS TS Chu Việt Hà Nguyễn Ngọc Lê Thái Nguyên, năm 2019 LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới cô giáo PGS TS Vũ Thị Kim Liên cô giáo PGS TS Chu Việt Hà - người định hướng cho em nghiên cứu khoa học, tận tình động viên, hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình thực đề tài Em xin gửi lời cảm ơn Ban Giám Hiệu nhà trường, Ban chủ nhiệm khoa Vật lý – Trường Đại học Sư Phạm Thái Nguyên tạo điều kiện thuận lợi cho em để em hoàn thành đề tài nghiên khoa học Em xin cảm ơn gia đình, anh chị Ngơ Văn Hồng, Trịnh Đức Thành Giang, Đinh Thị Hà, Nguyễn Thị Lan bạn Vũ Thị Thanh Hương, Nguyễn Thị Thanh Xoan, Phạm Thùy Anh nhiệt tình giúp đỡ em trình thực đề tài Thái nguyên, tháng năm 2019 Sinh viên Nguyễn Ngọc Lê MỤC LỤC Trang Trang bìa phụ DANH MỤC BẢNG Trang DANH MỤC CÁC HÌNH Trang MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Chế tạo vật liệu nano bán dẫn lĩnh vực nghiên cứu phát từ cuối kỷ XX nhiều nước giới nghiên cứu phát triển Với kích thước rộng vài nguyên tử - phần tỷ mét (10 -9 m), vật liệu giúp khoa học công nghệ bước sang giới hấp dẫn mới, lĩnh vực nghiên cứu mới, vô hạn Từ nguyên liệu tới lượng, môi trường, y học, điện tử, nông nghiệp,… nano tinh thể bán dẫn làm cho thứ hiệu hơn, tăng sức đề kháng, rẻ gây nhiễm [13] Đối với ứng dụng y sinh, chấm lượng tử (nano tinh thể bán dẫn có kích thước 10nm, hạt tải bị giam giữ theo ba chiều không gian) trở thành chất dán nhãn huỳnh quang quan trọng dùng cảm biến sinh học ảnh Với nhiều ưu điểm trội so với chất đánh dấu hữu truyền thống độ bền quang tốt, thời gian sống phát quang dài, độ chói cao khơng bị tẩy quang, chúng thích hợp đáp ứng ứng dụng thí nghiệm sinh học kéo dài [2] Do việc nghiên cứu chế tạo chấm lượng tử bước tiến quan trọng Hiện nay, bán dẫn chọn nghiên cứu rộng rãi hợp chất A IIBVI Ở Việt Nam, nghiên cứu công nghệ chế tạo ứng dụng bắt đầu hàng chục năm, nhiên tồn nhiều vấn đề phương pháp nghiên cứu ứng dụng [3] Trong q trình thực khóa luận, tơi nhóm nghiên cứu lựa chọn bán dẫn CdS để chế tạo nên chấm lượng tử Vật liệu bán dẫn CdS có vùng cấm thẳng, độ rộng vùng cấm bán dẫn khối 2,5 eV (tương đương bước sóng ~ 500 nm) phát xạ ánh sáng vùng xanh Do có khả điều chỉnh đặc trưng quang học theo kích thước nên chấm lượng tử CdS đưa vào sản xuất nguồn laser thiết bị phát sáng Bên cạnh CdSe CdTe quan tâm nghiên cứu nhiều bán dẫn có vùng cấm thẳng, độ rộng vùng cấm bán dẫn khối CdSe 1,8 eV CdTe 1,5 eV; nên kích thước nano mét, bán dẫn phát xạ bước sóng vùng nhìn thấy Ngồi có ZnS quan tâm chất bán dẫn có vùng cấm thẳng, độ rộng vùng cấm lớn hợp chất bán dẫn A IIBVI ( Eg ≈ 3,68eV nhiệt độ phòng ) có độ bền nhiệt độ cao… Để nghiên cứu cho mục đích ứng dụng, chấm lượng tử dựa loại bán dẫn thường chế tạo dạng cấu trúc lõi/vỏ CdSe/CdS, CdTe/CdS, CdS/ZnS bán dẫn ZnS, CdS có độ rộng vùng cấm lớn CdSe CdTe lệch mạng chúng không đáng kể [4] Các chấm lượng tử cấu trúc lõi/vỏ có huỳnh quang trạng thái bề mặt so với chấm lượng tử lõi, giảm ảnh hưởng mơi trường bên ngồi tạo độ bền cho chấm lượng tử Với lý từ điều kiện thực tế, đề tài khóa luận lựa chọn phù hợp là: “Chế tạo hạt nano phân tán môi trường nước sở chất bán dẫn CdS” Mục tiêu nghiên cứu Chế tạo hạt nano chấm lượng tử sở chất bán dẫn CdS bao gồm hệ chấm lượng tử CdSe/CdS CdS/ZnS phân tán môi trường nước với nồng độ chất hoạt động bề mặt citrate khác Đối tượng nghiên cứu: Các chấm lượng tử CdSe/CdS, CdS/ZnS Nội dung phương pháp nghiên cứu - Chế tạo chấm lượng tử CdSe/CdS CdS/ZnS trực tiếp môi trường nước phương pháp hóa ướt - Nghiên cứu đặc điểm tính chất quang chấm lượng tử hạt nano silica chứa chấm lượng tử chế tạo phép đo hiển vi truyền qua (TEM) phép đo phổ hấp thụ phổ huỳnh quang Ý nghĩa khoa học thực tiễn Hiện chấm lượng tử thương phẩm sử dụng làm chất đánh dấu đánh dấu huỳnh quang nói chung sinh học nói riêng chất bán dẫn phát quang dải từ 400 – 1000 nm CdS, CdSe, CdTe hay InGaP… Tuy nhiên, việc sử dụng chấm lượng tử thương phẩm nước ta nhiều khó khăn khâu vận chuyển, bảo quản, giá thành cao Do vậy, việc chế tạo nghiên cứu tính chất quang nano tinh thể bán dẫn nói chung chấm lượng tử nói riêng cho ứng dụng đánh dấu sinh học Việt nam cần thiết Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung chấm lượng tử (nano tinh thể bán dẫn) Các hệ bán dẫn thấp chiều vật liệu bán dẫn có kích thước chiều giảm xuống tới mức so sánh với bước sóng De Broglie hạt tải vật liệu, làm hạn chế chuyển động hạt [1,3] Việc giảm số chiều chuyển động hạt làm thay đổi rõ rệt tính chất vật lý vật liệu như: tính chất quang, tính chất động học (tán xạ điện tử-phonon, tán xạ điện tử-tạp chất, tán xạ bề mặt, v.v…) Việc giam giữ hạt tải, thường hạt electron lỗ trống dẫn đến thay đổi đáng kể mật độ trạng thái theo lượng chúng Dựa vào việc giảm số chiều chuyển động hạt tải vật liệu, bán dẫn chia thành loại: Bán dẫn khối (cấu trúc chiều), giếng lượng tử (cấu trúc chiều), dây lượng tử (cấu trúc chiều) chấm lượng tử (cấu trúc chiều) [12] Chấm lượng tử loại hạt có kích cỡ nm (10 -9m) chứa khoảng 1-1000 nguyên tử, hạt tải bị giới hạn theo chiều không gian chuyển động tự Các mức lượng bị gián đoạn theo chiều không gian Hình 1.1 Mơ tả đồ thị lượng mật độ trạng thái theo lượng bán dẫn chiều (chấm lượng tử): a/ Vật rắn bị co lại chiều đến kích thước cỡ bước sóng de Broglie electron; b/ Vì hiệu ứng giam giữ, tất trạng thái gián đoạn biểu diễn điểm không gian k ba chiều; c/ Chỉ có mức lượng gián đoạn phép; d/ Mật độ trạng thái ρ0d (E) hàm δ tương ứng với trạng thái riêng biệt [12] Chấm lượng tử bị kích thích ánh sáng với lượng photon thích hợp electron vùng hóa trị nhảy lên vùng dẫn để lại lỗ trống mang điện dương vùng hóa trị Tương tác Coulomb kéo chúng lại gần tạo nên cặp exciton (giả hạt) Các exiton tương đối bền vững (thời gian sống từ ps – ns) Trong exiton, electron có xu hướng chuyển động quanh lỗ trống khối lượng lỗ trống lớn hơn, exiton có cấu trúc tương tự nguyên tử hydro, chấm lượng tử chứa exciton thường gọi “nguyên tử nhân tạo” Giống nguyên tử, mức lượng chấm lượng tử bị lượng tử hóa hồn tồn Tuy nhiên chấm lượng tử có ưu điểm bật thay đổi kích thước, hình dạng số điện tử Chấm lượng tử có tính chất quang thú vị: chúng hấp thụ ánh sáng nhanh chóng phát xạ với màu sắc khác tương ứng với kích thước khác Vì kích thước nhỏ nên cần điều kích thước chút khả hấp thụ phát xạ ánh sáng chấm thay đổi rõ ràng, chấm lượng tử có độ nhạy khả phát quang cao nhiều so với vật liệu khối tạo Chấm lượng tử chế tạo cho có quang phổ tối ưu với màu sắc theo mong muốn độ rộng vùng cấm phụ thuộc vào kích thước (hình 1.7) Người ta điều chỉnh để chấm lượng tử hấp thụ ánh sáng cho trước dải phổ rộng, cần dùng nguồn sáng đơn giản đèn LASER, đèn LED, để làm nguồn kích thích cho chấm lượng tử Ngược lại, từ trường thích hợp ta lại điều khiển chấm lượng tử hấp thụ phát xạ ánh sáng phổ hẹp Hình 1.2 Hình ảnh hạt nano đám nano vật liệu bán dẫn 10 sáng truyền qua Gương phản xạ ánh sáng có bước sóng nhỏ giá trị bước sóng chuyển pha truyền qua ánh sáng có bước sóng lớn giá trị Chính tính chất mà gương có tên gọi lưỡng sắc hay màu (dichroic, two color) Trong điều kiện lý tưởng, bước sóng chuyển pha gương lưỡng sắc chọn bước sóng kích thích phát xạ Ánh sáng kích thích có bước sóng nhỏ giá trị bước sóng chuyển pha nên phản xạ bề mặt gương lưỡng sắc tới vật kính Ánh sáng huỳnh quang có bước sóng lớn giá trị bước sóng chuyển pha nên truyền qua gương lưỡng sắc tới thị kính hệ thống đầu thu Dung dịch chấm lượng tử chế tạo nhỏ lên lam kính quan sát kính hiển vi huỳnh quang với bước sóng kích thích 480 nm 34 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết chế tạo tính chất quang chấm lượng tử CdSe/CdS 3.1.1 Kết chế tạo hạt nano chấm lượng tử CdSe/CdS Các chấm lượng tử CdSe CdSe/CdS chế tạo trực tiếp môi trường nước sử dụng citrate làm chất bẫy bề mặt Các mẫu chế tạo dung dịch suốt đồng suốt (là hỗn hợp nước dung dịch đệm tris- HCl), phát xạ huỳnh quang với màu sắc tùy thuộc vào kích thước hạt CdSe Các chấm lượng tử CdSe CdSe/CdS chế tạo với tỷ lệ số mol nCd : nSe : nS : nCitrate thay đổi Các nghiên cứu cho thấy mẫu chấm lượng tử chế tạo với tỷ lệ 5:1:1:20 cho hiệu suất phát xạ huỳnh quang lớn Do đề tài thực khảo sát kết nghiên cứu chế tạo mẫu chấm lượng tử CdSe/CdS với giá trị tương ứng cho phổ phát xạ huỳnh quang màu da cam Hình 3.1 trình bày ảnh chụp mẫu dung dịch chấm lượng tử CdSe/CdS ánh sáng đèn tử ngoại Hình 3.2 trình bày ảnh TEM chấm lượng tử CdSe/CdS chế tạo Ảnh TEM cho thấy, chấm lượng tử CdSe/CdS có dạng chấm nhỏ phân tán dung dịch Hình 3.1 Ảnh mẫu chấm lượng tử Hình 3.2 Ảnh TEM chấm lượng tử CdSe/CdS ánh sáng đèn tử ngoại phát CdSe/CdS xạ màu cam Phương pháp tán xạ Raman sử dụng để xác định cấu trúc hóa học chấm lượng tử Hình 3.3 trình bày phổ tán xạ Raman hạt nano CdSe/CdS chế tạo với tỷ lệ đo máy micro-Raman LABRAM kích thích laser Argon 488nm nhiệt độ phòng Phổ có cực đại số sóng 206 cm -1, 297 cm-1 tương 35 ứng với dao động tinh thể CdSe CdS [9].Với quan sát vạch phổ này, khẳng định cấu trúc hóa học chấm lượng tử gồm lớp, lõi CdSe vỏ CdS Cấu trúc hạt nano dạng lõi/vỏ khẳng định thêm kết đo phổ huỳnh quang phần sau C êng ®é ( ®.v.t.y) 60 CdS 297 40 CdSe 206 20 100 200 300 -1 400 500 Sè sãng(cm ) Hình 3.3 Phổ tán xạ micro Raman hạt nano CdSe/CdS 3.1.2 Phổ hấp thụ chấm lượng tử CdSe/CdS Phổ hấp thụ chấm lượng tử CdSe/CdS khảo sát để đánh giá kích thước hạt nano CdSe Phổ hấp thụ quang học phương pháp quan trọng nhanh để đánh giá hình thành ước tính kích thước nano tinh thể Do hiệu ứng giam giữ lượng tử, độ rộng vùng cấm hiệu dụng chấm lượng tử mở rộng lớn so với độ rộng vùng cấm vật liệu khối thành phần Độ rộng tăng lên kích thước hạt giảm Do quan sát dịch bờ hấp thụ phía lượng cao (hay bước sóng ngắn hơn) so với vị trí độ rộng vùng cấm bán dẫn khối Kết nghiên cứu nhóm cho thấy phổ hấp thụ chấm lượng tử CdSe/CdS có bờ hấp thụ khơng đổi so với bờ hấp thụ lõi CdSe với kích thước lõi (được chế tạo với tỷ lệ) Do từ bờ hấp thụ hạt nano CdSe/CdS suy độ rộng vùng cấm lõi CdSe tương ứng, từ đánh giá kích thước hạt CdSe 36 Hình 3.4 trình bày phổ hấp thụ mẫu dung dịch chấm lượng tử CdSe/CdS với tỷ lệ Bờ hấp thụ xác định ~ 575 nm, dịch nhiều phía sóng ngắn so với bờ hấp thụ CdSe khối, (λCdSe khối ≈ 690 nm) chứng tỏ hạt nano chế độ giam giữ lượng tử mạnh § é hÊp thơ (®.v.t.y.) 0.4 0.3 0.2 575 nm 0.1 0.0 400 500 600 B í c sãng(nm) Hình 3.4 Phổ hấp thụ chấm lượng tử CdSe/CdS chế tạo với tỷ lệ 5:1:1:20 Bờ hấp thụ quan sát thấy phổ hấp thụ tương ứng với dải hấp thụ thứ trình chuyển dời hấp thụ để đưa điện tử từ mức lượng vùng hóa trị lên mức lượng cao nằm vùng dẫn hay chuyển dời hấp thụ ứng với lượng thấp Chuyển dời hấp thụ với lượng thấp gọi chuyển dời hấp thụ Từ chuyển dời này, kích thước của hạt nano CdSe ước tính theo phương pháp gần khối lượng hiệu dụng cách sử dụng công thức Kayanuma (1.4): E1s1s h2 π e2 = Eg + - 0.248R *y - 1.786 2μa εa E1s1s Hay e2  aB  * = E g + π  ÷ R y - 1.786 - 0.248R *y  aεa 37 Trong đó, E1s1s lượng bờ hấp thụ, E g độ rộng vùng cấm bán dẫn khối, R*y lượng Rydberg exciton, a B bán kính Bohr exciton, a bán kính chấm lượng tử Phương trình miêu tả dịch chuyển bờ hấp thụ hiệu ứng giam giữ lượng tử dạng không phụ thuộc vào thông số vật liệu, lượng đặt thang đơn vị R*y chiều dài đo theo đơn vị aB Đối với chấm lượng tử CdSe sử dụng số liệu sau: aB = 5,3 nm Độ rộng vùng cấm bán dẫn khối CdSe: Eg = 1,8 eV Hằng số điện môi: ε 9,4 Khối lượng hiệu dụng điện tử lỗ trống: me* = 0,13mo ; mh* = 0,45 mo Khối lượng điện tử tự do: mo = 9,1.10-31 kg * y R = eπ 2εa B = 0,017 eV Năng lượng Rydberg: Từ cơng thức này, bán kính hạt CdSe ước tính cỡ a = 3,5 nm 3.1.3 Phổ huỳnh quang chấm lượng tử CdSe/CdS Hình 3.5 trình bày phổ huỳnh quang chấm lượng tử CdSe/CdS chế tạo với bước sóng kích thích 480 nm nhiệt độ phòng Phổ huỳnh quang có cực đại phát xạ bước sóng ~ 595 nm, tương ứng với màu phát xạ vàng cam quan sát kính hiển vi huỳnh quang C êng ®é huúnh quang (®.v.t.y) 40 595 30 20 10 500 550 600 650 B í c sãng (nm) 38 700 Hình 3.5 Phổ huỳnh quang chấm lượng tử CdSe/CdS chế tạo với tỷ lệ 5:1:1:20 C êng® échuÈn hãa ∆Stockes= 20 nm 575 nm 595 nm 450 500 550 600 650 B í c sãng(nm) Hình 3.6 Độ dịch Stockes chấm lượng tử CdSe/CdS chế tạo với tỷ lệ 5:1:1:20 Từ bờ hấp thụ đỉnh phổ huỳnh quang, độ dịch Stockes chấm lượng tử CdSe/CdS khảo sát đánh giá Đối với chất bán dẫn, dịch Stockes dịch phía sóng dài đỉnh phổ huỳnh quang so với đỉnh phổ hấp thụ Vấn đề nêu lý thuyết huỳnh quang: đỉnh phổ phát xạ lệch phía sóng dài so với đỉnh phổ hấp thụ điện tử phục hồi từ trạng thái kích thích trở trạng thái bản, chúng truyền phần lượng cho dao động mạng (phonon) Thực nghiệm quan sát mẫu chấm lượng tử CdSe/CdS thấy rõ dịch Stockes Hình 3.6 trình bày phổ huỳnh quang phổ hấp thụ chấm lượng tử CdSe/CdS chuẩn hóa với cường độ huỳnh quang độ hấp thụ bờ hấp thụ 1, thể độ dịch Stockes mẫu 20 nm, lớn nhiều so với độ dịch Stockes chất màu hữu (thường vài nm) Độ dịch Stockes theo tài liệu tham khảo ∆Stockes = Sħω, với S số Huang-Rhys đặc trưng cho lượng liên kết exciton-phonon [9], ω tần số phonon vật liệu Đối với nano tinh thể bán dẫn, hiệu ứng giam giữ lượng tử mạnh (tức kích thước tinh thể nhỏ) lượng liên kết exciton – phonon tăng Như độ dịch Stockes nano tinh thể bán dẫn lớn so với bán dẫn khối 39 3.2 Kết chế tạo tính chất quang chấm lượng tử CdS/ZnS 3.2.1 Kết chế tạo chấm lượng tử CdS/ZnS Đối với chấm lượng tử CdS/ZnS, đề tài thực chế tạo với tỷ lệ nCd : nZn : nS : nCitrate (1:1:5:20) , cho dung dịch mẫu có màu vàng nhạt đồng nhất, phát xạ huỳnh quang màu xanh ánh sáng đèn tử ngoại Hình 3.7 trình bày ảnh TEM chấm lượng tử CdS/ZnS chế tạo; hình 3.8 trình bày ảnh mẫu dung dịch chấm lượng tử CdS/ZnS phân tán nước ánh sáng đèn tử ngoại, phát xạ huỳnh quang vùng xanh Ảnh hiển vi điện tử truyền qua cho thấy hạt nano đơn phân tán nước có dạng chấm nhỏ, nhiên, mật độ hạt Các chấm lượng tử phân tán nước bảo vệ chất hoạt động bề mặt citrate bám xung quanh hạt chấm lượng tử Hình 3.7 Ảnh TEM chấm lượng tử Hình 3.8 Ảnh chụp mẫu dung dịch chấm CdS/ZnS chế tạo với tỷ lệ 1:1:5:20 lượng tử CdS/ZnS ánh sáng đèn tử ngoại 3.2.2 Phổ hấp thụ chấm lượng tử CdS/ZnS Hình 3.9 trình bày phổ hấp thụ mẫu dung dịch chấm lượng tử CdS/ZnS chế tạo với tỷ lệ số mol chất Bờ hấp thụ quan sát thấy ~ 435 nm, dịch nhiều phía sóng ngắn so với bờ hấp thụ CdS khối, (λ CdSe khối ≈ 500 nm) chứng tỏ hạt nano chế tạo chế độ giam giữ lượng tử mạnh 40 § é hÊp thơ (® v t y ) 2.0 1.5 1.0 435 nm 0.5 0.0 300 350 400 450 500 550 600 B í c sãng (nm) Hình 3.9 Phổ hấp thụ hạt nano CdS/ZnS chế tạo với tỉ lệ 1:1:5:20 Coi việc bọc vỏ ZnS không làm ảnh hưởng đến tính chất hấp thụ bán dẫn CdS, phổ hấp thụ chấm lượng tử CdS/ZnS sử dụng để đánh giá kích thước hạt CdS Kích thước hạt nano lõi CdS ước tính theo cơng thức Kayanuma chấm lượng tử CdSe: E1s1s e a  = E g + π  B ÷ R *y - 1.786 - 0.248R *y aεa   Trong đó, E1s1s lượng đỉnh hấp thụ thứ bờ hấp thụ, E g độ rộng vùng cấm bán dẫn khối, R *y lượng Rydberg exciton, a B bán kính Bohr exciton, a bán kính hạt nano Đối với hạt nano CdS sử dụng số liệu sau: aB = 3,1 nm; Độ rộng vùng cấm bán dẫn khối CdS: Eg = 2,5 eV Hằng số điện môi: ε 9,4 Khối lượng hiệu dụng điện tử lỗ trống: me* = 0,21mo ; mh* = 0,68 mo Khối lượng điện tử tự do: mo = 9,1.10-31 kg Năng lượng Rydberg: Bán kính hạt lõi CdS ước tính ~ 2,5 nm 41 3.2.3 Phổ huỳnh quang chấm lượng tử CdS/ZnS Mẫu dung dịch chấm lượng tử CdS/ZnS tiến hành phổ huỳnh quang bước sóng kích thích 350nm đèn Xenon Phổ huỳnh quang quan sát thấy hình 3.10 có cực đại phát xạ bước sóng ~ 482 nm Phát xạ bị dịch phía sóng ngắn nhiều so với bờ hấp thụ bán dẫn CdS khối Phát xạ 482 nm mẫu CdS/ZnS phát xạ lõi hạt nano CdS, khơng phải vỏ ZnS bán dẫn ZnS có độ rộng vùng cấm nhiệt độ phòng 3,54 eV cấu trúc tinh thể lập phương (tương đương với bước sóng 350 nm) 3,91 eV cấu trúc tinh thể lục giác (tương đương với bước sóng 317 nm) Tuy nhiên, phổ huỳnh quang chấm lượng tử CdS/ZnS quan sát thấy phát xạ bề mặt vùng sóng dài Do đó, cần phải có thêm nhiều nghiên cứu để có mẫu chấm lượng tử CdS/ZnS với C êng ®é huúnh quang (®.v.t.y) chất lượng tốt 482 12500 10000 7500 5000 2500 415 450 485 520 555 590 B í c sãng (nm) Hình 3.10 Phổ huỳnh quang chấm lượng tử CdS/ZnS chế tạo tỷ lệ 1:1:5:20 Độ dịch Stockes xác định 47 nm (hình 3.11), lớn nhiều so với độ dịch Stockes bán dẫn khối thành phần Điều chứng tỏ lượng liên kết exciton – phonon tinh thể bán dẫn CdS lớn lượng bán dẫn khối hiệu ứng giam giữ lượng tử mạnh 42 Hình 3.11 Độ dịch Stockes chấm lượng tử CdS/ZnS chế tạo với 1:1:5:20 43 KẾT LUẬN Chế tạo thành công chấm lượng tử phân tán nước sử dụng chất bẫy citrate với tỷ lệ 5:1:1:20 (với CdSe/CdS) 1:1:5:20 (với CdS/ZnS) Các mẫu chế tạo dung dịch đồng nhất, suốt, phát xạ huỳnh quang màu phát xạ bán dẫn lõi CdSe CdS Khảo sát tính chất quang lí hạt nano bán dẫn CdSe/CdS, CdS/ZnS thơng qua phổ hấp thụ phổ huỳnh quang Các chấm lượng tử CdSe/CdS phát xạ màu vàng cam bước sóng 595 nm, chấm lượng tử CdS/ZnS phát xạ màu xanh dương bước sóng 482 nm Các hạt có kích thước vài nano mét Độ dịch Stockes mẫu CdSe/CdS 20 nm; độ dịch Stockes mẫu CdS/ZnS 47 nm Các độ dịch lớn độ dịch Stockes chất màu hữu tương tác exciton - phonon tinh thể Các mẫu chứa chấm lượng tử đồng đều, phân tán tốt môi trường nước, độ bền cao, thích hợp hứa hẹn khả ứng dụng cao đánh dấu sinh học 44 CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI KHĨA LUẬN Chu Viet Ha, Ngo Van Hoang, Chu Anh Tuan, Pham Thuy Anh, Nguyen Ngoc Le, Vu Thi Kim Lien, Blue -Green Emission of CdS Quantum Dots Dispersed In Citrate Aqueous Solution, Proceedings Hội nghị Vật lý Chất rắn KHVL toàn quốc 2017, trang 276-279 Nguyễn Ngọc Lê, Nguyễn Thị Thanh Xoan, Phạm Thùy Anh, Vũ Thị Thanh Hương chế tạo hạt nano phát quang phân tán dung dịch sở chấm lượng tử AIIBVI, Giải Nhì Giải thưởng SVNCKH Tồn quốc 2018, Kỷ yếu SVNCKH Toàn quốc 2018 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Nguyễn Trung Minh, Dỗn Đình Hùng, Thắng, Trần Minh Đức: Kết nghiên cứu điện zeta, radon, U-TH mẫu nước lưu vực sông Ba sông Đồng Nai khu vực Tây nguyên, Hội thảo quốc tế hợp tác khoa học cơng nghệ phát triển bền vững nông nghiệp Lâm Đồng - Tây Nguyên, 316-323, 2014 TIẾNG ANH [2] Gregor P.C.Drummen: Quantum Dots - From Synthesis to Applications in Biomedicine and Life Sciences, Int J Mol Sci, 11, 154-163; doi:10.3390/ijms11010154, 2010 [3] M Kuno, Introduction to Nanoscience and Nanotechnology: a Workbook, CreateSpace Independent Publishing Platform, 246 pages, ISBN-13: 9781505583236, 2014 [4] Jifeng Wang, Isshiki, II–IV Semiconductors for Optoelectronics: CdS, CdSe, CdTe, Springer Handbook of Electronic and Photonic Materials, pp 829-842, 2006 [5] Shu-Hao Chang, Yu-Tung Tsai, Guo-An Li, Shao-Lou Jheng, Tzu-Lun Kao and Hsing-Yu Tuan: Uniform silica coating of isoprene-passivated germanium nanowires via Stöber method, RSC Advances, 4, 40146-40151, 2014 [6] Nanda J., Kuruvilla B A and Sarma D D., Phys Rev B 59, 7473, 1999 [7] Chu Viet Ha, Hoang Thi Hang, Nguyen Thi Bich Ngoc, Ngo Thi Huong, Vu Thi Kim Lien, Tran Hong Nhung : Synthesis of CdSe/CdS and CdSe/CdS/SiO2 nanoparticles via wet chemical method, Journal of Science,, Mathematical and Physical Sci., Vol 60, No 7, pp 75-80, 2015 [8] S.T Selvan, T.T Tan, J.Y Ying, Robust, Adv Mater, 17,1620, 2005 [9] Palmer D.W: The properties of the II-VI compound semiconductors, www.semiconductors.co.uk, 2002.06 [10] Tianyou Zhai et al, One-dimensional CdS nanostructures: synthesis, properties, and applications, J Phys Chem B 111, 8, 1911-1915 46 TRANG WEB THAM KHẢO [11].https://www.sigmaaldrich.com/technical-documents/articles/materials science/nanomaterials/quantum-dots.html [12].http://khotailieu.com/luan-van-do-an-bao-cao/ky-thuat-cong-nghe/cong-nghehoa-hoc/che-tao-va-khao-sat-tinh-chat-phat-quang-cua-hat-nano-cds.html [13] https://www.youtube.com/watch?v=2LYgmQcADUI 47 HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Tên đề tài: CHẾ TẠO CÁC HẠT NANO PHÂN TÁN TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC TRÊN CƠ SỞ CHẤT BÁN DẪN CdS Xác nhận Chủ tịch hội đồng: Thái Nguyên, ngày… tháng 05 năm 2019 Xác nhận người hướng dẫn TM Hội đồng nghiệm thu khóa luận CHỦ TỊCH PGS.TS Chu Việt Hà PGS.TS Phạm Hữu Kiên 48 ...TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH SƯ PHẠM VẬT LÝ CHẾ TẠO CÁC HẠT NANO PHÂN TÁN TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC TRÊN CƠ SỞ CHẤT BÁN DẪN CdS Xác nhận người hướng dẫn. .. chế tạo hạt nano CdS/ ZnS tương tự quy trình chế tạo hạt nano CdSe /CdS Các lõi nano CdS chế tạo trước với lượng dư ion S 2tương tự chế tạo lõi CdSe làm dư lưu huỳnh Lượng ion dư dùng để chế tạo. .. cứu Chế tạo hạt nano chấm lượng tử sở chất bán dẫn CdS bao gồm hệ chấm lượng tử CdSe /CdS CdS/ZnS phân tán môi trường nước với nồng độ chất hoạt động bề mặt citrate khác Đối tượng nghiên cứu: Các