Mục đích của đề tài là chế tạo vật liệu nano ZnS, ZnS pha tạp Cu và ZnS pha tạp Co. Nghiên cứu tính quang và cấu trúc của vật liệu nano ZnS, ZnS pha tạp với nồng độ tạp chất thay đổi. Nghiên cứu tính chất quang và cấu trúc của vật liệu nano ZnS và ZnS pha tạp với thời gian bọc TG (thioglycelrol) khác nhau.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Thị Hoa TÍNH CHẤT QUANG CỦA ZnS PHA TẠP LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Thị Hoa TÍNH CHẤT QUANG CỦA ZnS PHA TẠP Chun ngành: Vật lý chất rắn Mã số: 60 44 07 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. LÊ THỊ THANH BÌNH Hà Nội 2012 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành sâu sắc đến PGS.TS. Lê Thị Thanh Bình, ngườ i đã tận tình chỉ bảo, hướ ng dẫn và tạ o mọi điều kiện thu ận l ợi nh ất để tơi hồn thành luận văn này Tơi xin chân thành cảm ơn các thầy cơ trong Khoa Vật lý, Bộ mơn Vật lý Chất rắn, Bộ mơn Vật lý đại cương, đã truyền đạt, dìu dắt tơi trong suốt thời gian học ở trường và đã tạo điều kiện tốt cho tơi học tập, nghiên cứu khoa học Tơi cũng xin gửi lời cảm ơn đến TS.Trần Thị Quỳnh Hoa, người ln giúp đỡ tơi trong q trình làm thí nghiệm, góp phần giúp tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp Cuối cùng, tơi xin cảm ơn, gia đình bạn bè. Những người ln gần gũi, động viên, giúp đỡ, chia sẻ những khó khăn trong q trình học tập, nghiên cứu và hồn thiện luận văn Tác giả Nguyễn Thị Hoa i MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ v MỞ ĐẦU 1 1.1. Vật liệu nano các hiệu ứng và những ứng dụng [6] 3 1.1.1. Vật liệu nano 3 1.1.2. Các hiệu ứng 4 1.1.3. Ứng dụng 5 1.2. Cấu trúc của ZnS 6 1.2.1. Cấu trúc tinh thể của ZnS [2] 6 1.2.2. Cấu trúc vùng năng lượng của ZnS 8 1.2.2.1. Cấu trúc vùng năng lượng của mạng lập phương giả kẽm [4] 8 1.2.2.2. Cấu trúc vùng năng lượng của mạng wurtzite [4] 9 1.3. Tính chất quang của ZnS và ZnS pha tạp 10 1.3.1. Tổng quan về các cơ chế hấp thụ ánh sáng 10 1.3.3. Tính chất huỳnh quang của bán dẫn [1] 17 1.3.4. Một số kết quả nghiên cứu tính chất huỳnh quang của ZnS cấu trúc nano pha tạp . 19 1.4. Một số phương pháp chế tạo 25 1.4.1. Phương pháp thủy nhiệt [3] 25 1.4.2. Phương pháp Solgel [3] 28 1.4.3. Phương pháp hóa học [17] 28 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 30 2.1. Tổng hợp ZnS và ZnS pha tạp Cu bằng phương pháp hóa học 30 2.1.1. Dụng cụ cần thiết 30 Lò nung cửa ngang có hẹn giờ 30 ii 2.1.2. Hóa chất 30 2.1.3. Cân khối lượng các chất 30 2.1.4. Tiến hành thí nghiệm 31 2.2. Tổng hợp ZnS và ZnS pha tạp Co bằng phương pháp thủy nhiệt 32 2.2.1. Dụng cụ thí nghiệm 32 2.2.2. Hóa chất 33 2.2.3. Tiến hành thí nghiệm 33 2.2. Các phép đo khảo sát tính chất của mẫu 34 2.2.1. Phép đo phổ nhiễu xạ tia X 35 2.2.2. Kính hiển vi điện tử truyền qua 36 2.2.3. Phổ huỳnh quang và kích thích huỳnh quang 38 2.2.4. Phổ hấp thụ 40 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42 3.1. Kết quả của mẫu ZnS pha tạp Cu 42 3.1.1. Cấu trúc tinh thể và hình thái học của mẫu ZnS và ZnS pha tạp Cu 42 3.1.2. Tính hấp thụ của ZnS và ZnS pha tạp Cu 47 3.1.3. Tính chất huỳnh quang của ZnS và ZnS pha tạp Cu 52 3.1.3.1. Khảo sát tính chất huỳnh quang theo thời gian bọc TG 52 3.1.3.2. Khảo sát tính chất huỳnh quang của mẫu ZnS pha tạp Cu theo nồng độ tạp 56 3.2. Kết quả của mẫu ZnS pha tạp Co 59 3.2.1. Cấu trúc tinh thể và hình thái học của mẫu ZnS pha tạp Co 59 3.2.2. Tính chất hấp thụ của mẫu ZnS và ZnS pha tạp Co 60 3.2.3. Tính chất huỳnh quang của mẫu ZnS và ZnS pha tạp Co 63 KẾT LUẬN 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 iii iv DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Cấu trúc lập phương giả kẽm (zinc blende)[2] 7 Hình 1.2. Cấu trúc hexagonal wurtzite [2] 8 Hình 1.3. Cấu trúc vùng năng lượng của tinh thể ZnS dạng lập phương giả kẽm [4] 9 Hình 1.4. Cấu trúc vùng năng lượng của ZnS dạng Wurtzite [4] 10 Hình 1.5. Các chuyển mức điện tử vẽ trong khơng gian [2] 12 Hình 1.6. Sơ đồ chuyển mức điện tử khi hấp thụ ánh sáng [2] 13 Hình 1.7. Phổ hấp thụ của các mẫu ZnS và ZnS pha tạp Co 16 của nhóm P.kumbhakar[13] 16 Hình 1.8. Phổ hấp thụ của mẫu ZnS pha tạp Co 0,4%, do nhóm Dezhin Qin nghiên cứu [10] 17 Hình 1.9. Mơ tả các q trình tái hợp [1] 18 Hình 1.10. Phổ huỳnh quang của các mẫu ZnS:Cu,Cl/ZnS 19 khi nồng độ tạp thay đổi [7] 20 Hình 1.11. Phổ huỳnh quang của các mẫu ZnS:Cu và ZnS:Cu,Al [16] 21 Hình 1.12. Phổ huỳnh quang của mẫu ZnS:Cu,Al với mẫu Cu,Al 0,1% mol [16] 21 Hình 1.13. Phổ huỳnh quang của các mẫu ZnS:Co với nồng độ Co 22 lần lượt là a0,02%, b 0,04%, c 0,2%, d 0,4%, e 0,8% [10] 22 Hình 1.14. Phổ huỳnh quang của các mẫu ZnS và ZnS pha tạp Co 23 đỉnh huỳnh quang bị dập tắt 96% [13] 23 v Hình 1.15. Phổ huỳnh quang và huỳnh quang kích thích của mẫu ZnS pha tạp Co với nồng độ tạp là 5% [18] 24 Hình 1.16. Phổ huỳnh quang của các mẫu ZnS pha tạp Co với nồng độ tạp 25 lần lượt là 1%, 3%, 5%, 6% [18]. 25 Hình 1.17. Sự phụ thuộc áp suất hơi vào nhiệt độ trong phòng điều kiện 27 đẳng tích (Đường chấm chấm chỉ áp suất phụ thuộc vào nhiệt độ khi nồi hấp đựng một lượng nước ứng với phần trăm thể tích nồi)[3] 27 Hình 1.18. Bình thép dùng để tổng hợp thủy nhiệt 27 (nồi hấp dùng để nuôi đơn tinh thể)[3] 27 Hình 2.1. Sơ đồ chế tạo mẫu ZnS:Cu bẳng phương pháp hóa học 32 Hình 2.2. Sơ đồ q trình chế tạo mẫu ZnS:Co bằng phương pháp thủy nhiệt 34 Hình 2.3. Máy đo phổ nhiễu xạ tia X 36 Hình 2.4. Kính hiển vi điện tử truyền qua JEM1010 (JEOL). Ảnh: Quang Huy 38 Hình 2.5. Hệ đo phổ huỳnh quang FL322 tại Trung tâm Khoa học Vật liệu . 39 Hình 2.6. Hệ đo phổ hấp thụ UVVIS 2450 của hãng Shimadzu tại 40 Trung tâm Khoa học Vật liệu 41 Hình 3.1. Phổ nhiễu xạ tia X của các mẫu ZnS pha tạp Cu 42 với nồng độ khác nhau 42 Hình 3.2. Ảnh TEM của mẫu ZnS pha tạp Cu khơng bọc TG 45 với nồng độ tạp Cu là 2% 45 Hình 3.3. Ảnh TEM của mẫu ZnS pha tạp Cu, nồng độ tạp Cu là 2%, thời gian bọc TG là 60 phút 46 vi Từ kết quả chụp ảnh TEM cho thấy mẫu ZnS pha tạp Cu của chúng tơi tổng hợp bằng phương pháp hóa học có đặc điểm sau: các hạt kết thành đám, điều này có thể do dung dịch mang đi chụp ảnh TEM đặc. Thứ hai, các hạt có kích thước siêu nhỏ cỡ vài nm, điều đó chứng tỏ các tính tốn kích thước hạt từ phổ nhiễu xạ tia X là phù hợp với kết quả chụp ảnh TEM. 46 Hình 3.4. Phổ hấp thụ của các mẫu ZnS với thời gian bọc TG khác nhau 47 Hình 3.5. Đồ thị sự phụ thuộc của ( h )2 theo h đối với mẫu ZnS khơng bọc TG và ZnS có bọc TG 48 Hình 3.6. Phổ hấp thụ của mẫu ZnS pha tạp Cu với nồng độ Cu 1,5% 49 và thời gian bọc TG thay đổi 49 Hình 3.7. Đồ thị sự phụ thuộc của hàm ( h )2 theo h đối với mẫu ZnS pha tạp 1,5% Cu với thời gian bọc TG thay đổi 50 Hình 3.8. Phổ hấp thụ của mẫu ZnS pha tạp Cu với nồng độ tạp khác nhau 50 Hình 3.9. Đồ thị sự phụ thuộc của ( h )2 theo h của các mẫu ZnS:Cu/TG 51 với nồng độ tạp khác nhau 51 Hình 3.10. Phổ huỳnh quang được kích thích tại bước sóng λ exc= 402 nm và phổ kích thích huỳnh quang tại bước sóng đỉnh phát xạ λ em= 509 nm của mẫu ZnS 53 Hình 3.11. Phổ huỳnh quang của các mẫu ZnS, thời gian bọc TG khác nhau, kích thích ở bước sóng 402 nm 53 Hình 3.12. Phổ huỳnh quang với λ exc=362 và phổ huỳnh quang kích thích 54 tương ứng của mẫu ZnS pha tạp Cu 1,5% thời gian bọc TG là 30 phút 54 Hình 3.13. Phổ huỳnh quang với bước sóng kích thích 362 nm của mẫu ZnS pha tạp Cu với thời gian bọc TG khác nhau 55 vii Từ phổ các huỳnh quang trên hình 3.14 có thể thấy rằng khi nồng độ tạp tăng lên thì đỉnh huỳnh quang dịch về phía bước sóng dài. Trong phổ huỳnh quang của mẫu ZnS khơng pha tạp xuất hiện đỉnh 445 nm và một gờ ở vị trí 482 nm. Cường độ huỳnh quang tại vị trí 482 nm này tăng lên thành đỉnh đối với mẫu ZnS:Cu 0,5%. Khi nồng độ tạp Cu thay đổi từ 1,5% đến 2,5% thì phổ phát xạ có đỉnh tại 445 nm và các đỉnh xung quanh vị trí 571 nm. Các đỉnh xung quanh vị trí 571 nm có thể do tạp Cu gây ra. Mẫu ZnS:Cu với nồng độ tạp Cu 2%, thời gian bọc TG là 60 phút thì có khả năng phát quang mạnh nhất Để phân tích xem khi nồng độ tạp Cu thay đổi thì tạp Cu đóng vai trò như thế nào nên chúng tơi sử dụng phép phân tích phổ huỳnh quang bằng phép fit theo hàm Gauss 2.0x10 1.8x10 cuong (pcs) 1.6x10 483 nm 1.4x10 1.2x10 433 nm 1.0x10 8.0x10 6.0x10 4.0x10 2.0x10 0.0 400 450 500 550 600 650 700 buoc song (nm) Hình 3.15. Phổ huỳnh quang của mẫu ZnS thời gian bọc TG là 60 phút, với bước sóng kích thích huỳnh quang là 362 nm 57 3.0x10 492 nm cuong (pcs) 2.5x10 2.0x10 441 nm 1.5x10 574 nm 1.0x10 5.0x10 0.0 400 450 500 550 600 650 700 buoc song (nm) Hình 3.16. Phổ huỳnh quang của mẫu ZnS pha tạp Cu với nồng độ tạp 0,5% và thời gian bọc TG là 60 phút, với bước sóng kích thích huỳnh quang là 362 nm 572 nm 3.5x10 cuong (cps) 3.0x10 2.5x10 2.0x10 1.5x10 1.0x10 440 nm 469 nm 5.0x10 0.0 400 450 500 550 600 650 700 Buoc song (nm) Hình 3.17. Phổ huỳnh quang của mẫu ZnS pha tạp Cu với nồng độ tạp 2% và thời gian bọc TG là 60 phút, với bước sóng kích thích huỳnh quang là 362 nm Từ các phép phân tích phổ ở trên ta thấy rằng: cả mẫu ZnS và ZnS pha tạp Cu đều xuất hiện các đỉnh xung quanh hai vị trí 440 nm và 480 nm. Tuy nhiên, đối với hai mẫu ZnS pha tạp Cu với nồng độ tạp là 0,5% và 2% thì thấy xuất hiện thêm đỉnh 572 nm và 574 nm. Điều này chứng tỏ rằng 2 đỉnh này do tạp Cu gây ra. Các 58 đỉnh xung quanh vị trí 440 nm thường được quy cho các sai hỏng bề mặt của kẽm hoặc lưu huỳnh gây ra [16]. So sánh với các nghiên cứu trên thế giới ta thấy: Đối với mẫu ZnS khơng tạp nhóm Jin Z.Zhang [7] cũng quan sát thấy đỉnh huỳnh quang ở xung quanh bước sóng 445 nm. Nhóm Zhang Yun Hui [20] cũng quan sát thấy đỉnh mẫu ZnS:Cu cũng xuất hiện đỉnh 482 nm, đỉnh này được quy cho do hiệu ứng giam giữ lượng tử. Còn đỉnh xung quanh vị trí 571 nm thì nhóm nghiên cứu Nguyễn Trí Tuấn và đồng tác giả cũng quan sát thấy đỉnh 570 nm trong mẫu ZnS pha tạp Cu 3.2. Kết quả của mẫu ZnS pha tạp Co 3.2.1. Cấu trúc tinh thể và hình thái học của mẫu ZnS pha tạp Co 1300 % Co % Co 1200 1100 1000 800 700 600 cuong 900 500 400 300 200 100 10 20 30 40 50 60 70 theta (do) Hình 3.18. Phổ nhiễu xạ tia X của mẫu ZnS và ZnS pha tạp Co với nồng độ tạp là 1% Từ phổ nhiễu xạ tia X của các mẫu ZnS và ZnS pha tạp Co 1% thấy rằng: tinh thể tạo thành có cấu trúc mạng lục giác wurtzite. Các cực đại nhiễu xạ xuất hiện tương ứng với vị trí góc 2θ lần lượt là: 28,62 o, 47,72 o, 56,62 o. Từ đó, chúng tơi có 59 thể tính được kích thước tinh thể và hằng số mạng của ZnS và ZnS pha tạp Co tương tự như hệ mẫu ZnS pha tạp Cu trong bảng dưới đây: Bảng 3.2: Các kết quả tính tốn được từ phổ nhiễu xạ tia X Vị trí đỉnh FWHM dhkl A L (độ) (độ) (Å) (Å) (nm) 111 28,62 0,72 3,12 5,40 11.45 220 47,72 0,77 1,90 5,39 11,25 311 56,63 0,67 1,62 5,39 13,38 111 28,65 0,70 3,11 5,40 11,70 220 47,74 0,76 1,90 5,38 11,40 311 56,64 0,73 1,62 5,39 12,33 Mẫu Mặt 0% Co 1% Co 3.2.2. Tính chất hấp thụ của mẫu ZnS và ZnS pha tạp Co Để nghiên cứu tính hấp thụ của vật liệu ZnS pha tạp Co chúng tơi tiến hành đo phổ hấp thụ của các mẫu trên, sau đó tính năng lượng vùng cấm của mẫu này tương tự như đối với ZnS pha tạp Cu 0% 0,5% 1% cuong (a.u) 200 300 400 500 600 nang luong (eV) 60 700 800 Hình 3.19. Phổ hấp thụ của các mẫu ZnS:Co bọc TG trong 30 phút với nồng độ tạp Co lần lượt là 0%, 0,5%, 1% Từ phổ hấp thụ trên hình 3.19 chúng tơi có thể tính được năng lượng vùng cấm của các mẫu bằng việc vẽ đồ thị sự phụ thuộc của (αhν)2 theo (hν) chúng ta có thể tính được năng lượng vùng cấm như các đồ thị dưới đây: 100 80 ( h 60 40 20 3, 754 e V nang luong (eV) Hình 3.20. Đồ thị sự phụ thuộc của (αhν)2 theo (hν), của mẫu ZnS bọc TG trong 30 phút 61 140 120 100 ( h 80 60 40 20 , 74 e V nang luong Hình 3.21. Đồ thị sự phụ thuộc của (αhν)2 theo (hν), của mẫu ZnS với nồng độ tạp Co là 0,5% bọc TG trong 30 phút 150 ( h 100 50 3, 78 e V 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 nang luong (eV) Hình 3.22. Đồ thị sự phụ thuộc của (αhν)2 theo (hν), của mẫu ZnS với nồng độ tạp Co là 1% bọc TG trong 30 phút 62 Như vậy, ta có thể thấy rằng năng lượng vùng cấm của các mẫu ZnS pha tạp Co khoảng 3,75 eV, giá trị này lớn hơn so với bán dẫn khối khoảng 0,5 eV. Điều này có thể do hiệu ứng kích thước lượng tử 3.2.3. Tính chất huỳnh quang của mẫu ZnS và ZnS pha tạp Co Chúng tơi nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ tạp và thời gian bọc TG lên tính chất huỳnh quang của vật liệu nano ZnS pha tạp Co. Đầu tiên giống với hệ mẫu ZnS pha tạp Cu, chúng tơi cũng xét ảnh hưởng của thời gian bọc TG lên tính chất huỳnh quang của ZnS. Dưới đây phổ huỳnh quang của ZnS với thời gian bọc TG thay đổi 5x10 421 nm phút phút 120 phút 5 3x10 cuong (pcs) 4x10 2x10 1x10 350 400 450 500 550 600 buoc song (nm) Hình 3.23. Phổ huỳnh quang của các mẫu ZnS với thời gian bọc TG thay đổi với bước sóng kích thích 296 nm Từ đồ thị ta thấy đối với mẫu ZnS khơng pha tạp có đặc điểm như sau: xuất hiện đỉnh huỳnh quang ở vị trí 421 nm, thời gian bọc TG tăng 0 phút đến 120 phút thì cường độ huỳnh quang tăng. 63 60000 42 2 nm 0% Co 1% Co cuong do(pcs) 50000 40000 30000 20000 10000 300 350 400 450 500 550 buoc song (nm) Hình 3.24. Phổ huỳnh quang của mẫu ZnS và ZnS pha tạp Co với nồng độ tạp 1%, bọc TG trong 120 phút, kích thích ở bước sóng 296 nm 3.5x10 3.0x10 2.5x10 2.0x10 1.5x10 1.0x10 5.0x10 43 5 n m 0% 0,5% 1% 41 5 nm 5 nm cuong (pcs) 4.0x10 0.0 300 350 400 450 500 550 buoc song (nm) Hình 3.25. Phổ huỳnh quang của mẫu ZnS pha tạp Co với nồng độ tạp lần lượt là 0%, 0,5%, và 1%, khơng bọc TG, kích thích ở bước sóng 276 nm Từ đồ thị trên ta thấy xuất hiện các đỉnh ở các vị trí 422 nm, 415 nm, 435 nm khi nồng độ tạp tăng từ 0 đến 1% thì cường độ huỳnh quang giảm. Trong đó đối với 64 mẫu khơng bọc TG khi nồng độ tạp tăng nên thì vị trí đỉnh huỳnh quang dịch về phía bước sóng ngắn. Còn đối với mẫu bọc TG trong thời gian 120 phút vị trí đỉnh huỳnh quang gần như khơng thay đổi. Điều đó chứng tỏ tạp Co và TG đã ảnh hưởng nên tinh chất huỳnh quang của ZnS Chúng tơi cũng quan sát thấy đỉnh ở vị trí 490 nm đối với mẫu ZnS pha tạp Co 1% như hình vẽ dưới đây: 4.0x10 490 nm 3.5x10 6 2.5x10 2.0x10 cuong (pcs) 3.0x10 1.5x10 1.0x10 5.0x10 0.0 400 450 500 550 600 650 700 buoc song (nm) Hình 3.26. Phổ huỳnh quang của mẫu ZnS với nồng độ tạp Co là 1%, kích thích ở bước sóng 379 nm Ngồi các đỉnh huỳnh quang quan sát thấy ở trên thì chúng tơi cũng đã quan sát thấy hai đỉnh nhỏ ở các vị trí 684 nm, 690 nm lần lượt tương ứng với hai mẫu ZnS pha tạp Co 0,5% và 1% khi kích thích ở bước sóng 549 nm. Như hình vẽ dưới đây: 65 50000 cuong (pcs) kich thich huynh quang huynh quang 539 nm 690 nm 450 500 550 600 650 700 750 buoc song (nm) Hình 3.27. Phổ huỳnh quang với bước sóng kích thích huỳnh quang 539 và phổ kích thích huỳnh quang với bước sóng huỳnh quang là 690 nm của mẫu ZnS pha tạp Co với nồng độ tạp Co là 1% + 50000 50000 0,5% Co % Co cuong (pcs) 684 nm 690 nm 640 660 680 700 720 740 buoc song (nm) Hình 3.28. Phổ huỳnh quang của các mẫu ZnS pha tạp Co với nồng độ tạp Co là 0,5% và 1%, kích thích ở bước sóng 539 nm 66 Ta thấy rằng, hai đỉnh 684 nm và 690 nm khơng thấy xuất hiện mẫu ZnS và mẫu ZnS pha tạp Cu. Điều đó chứng tỏ rằng đỉnh này có thể do Co gây ra với chuyển mức trong nội bộ tâm Co2+ trong mạng nền ZnS 67 KẾT LUẬN 1. Đã thành cơng trong việc chế tạo các mẫu ZnS và ZnS pha tạp Cu bọc TG bằng phương pháp hóa học tại nhiệt độ phòng Các hạt ZnS:Cu/TG có kích thước thay đổi từ 1,01 3,34 nm Đối với mẫu ZnS pha tạp Cu khi nồng độ tạp Cu tăng thì bờ hấp thụ dịch về phía bước sóng dài. Giá trị năng lượng vùng cấm của các mẫu ZnS:Cu/TG 0%, 1,5%, 2,5% lần lượt là: 4,26 eV, 4 eV, 3,72 eV. Các giá trị này đều lớn hơn năng lượng vùng cấm của ZnS khối (3,7 eV). Bờ hấp thụ của các mẫu ZnS và ZnS:Cu đều dịch về phía sóng dài khi được bọc TG Thời gian bọc TG khác nhau thì năng lượng vùng cấm gần như khơng thay đổi Huỳnh quang của các mẫu ZnS khơng pha tạp có đỉnh miền 450 nm ứng với cơ chế tái hợp cặp donor acceptor Huỳnh quang của các mẫu ZnS pha tạp Cu có đỉnh miền 570 nm ứng với cơ chế tái hợp vùng tạp chất Cường độ huỳnh quang tăng khi thời gian bọc TG thay đổi từ 0 đến 60 phút và khi nồng độ tạp chất tăng từ 0 đến 2% 2. Đã chế tạo được các mẫu ZnS và ZnS pha tạp Co bằng phương pháp thủy nhiệt với chế độ ủ thủy nhiệt 200oC trong 24 giờ Các hạt nano tinh thể ZnS:Co có cấu trúc mạng lục giác wurtzite tuy nhiên pha tinh thể của ZnO có xuất hiện trong các mẫu. Năng lượng vùng cấm của mẫu ZnS pha tạp Co được xác định vào khoảng 3,75 eV Các mẫu ZnS:Co phát huỳnh quang ở dải 420 ÷ 435 nm khi nồng độ tạp Co thay đổi từ 0 đến 2%. Dải huỳnh quang này liên quan đến các trạng thái bề mặt hạt 68 nano. Ngồi ra đỉnh 690 nm cũng quan sát được trong các mẫu ZnS:Co. Đỉnh này có thể liên quan đến chuyển mức trong nội bộ tâm Co2+ trong mạng nền ZnS TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt 1. Lê Thị Thanh Bình, (1996), Chế tạo và nghiên cứu một số tính chất của màng mỏng bán dẫn dung dịch rắn A2B6, Luận án Phó Tiến Sĩ Khoa học Tốn Lý, Hà Nội 2. Phùng Hồ, Phan Quốc Phơ, (2001), Giáo trình vật lý bán dẫn, NXB Khoa học và Kỹ thuật, tr 311 348, tr 459 464 3. Phan Văn Tường, (2007), Các phương pháp tổng hợp vật liệu gốm, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, tr 58 62 4. Hồng Anh Tuấn (2009), Nghiên cứu và chế tạo một số tính chất quang của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni, Luận văn thạc sỹ, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 5. http://e mlabnihe.blogspot.com Trần Quang Huy, Nguyễn Thanh Thủy, khái quát về vi điện tử trong nghiên cứu 6. http://vi.wikipedia.org/wiki Công nghệ nano Tài liệu tiếng Anh 7. Carley Corrado, a Morgan Hawker,a Grant Livingston, a Scott Medling, b Frank Bridgesb and Jin Z Zhang*a, ”Enhenced Cu emission in ZnS:Cu,Cl/ZnS coreshell nanocrystals”, Nanoscale, 2(2010), 12131221. Jeongmi Hwang, MiOk Oh, I1 Kim, Jinkooklee, Changsik Ha (2005), ”Prepairation and characterization of ZnS based nanocrystalline perticles for polymer lightemitting diodes”, ScienceDirect, Current Applied Physics 5 (2005) 3134 69 9. Landolt Bornstein (1987), Numerical data and functional relationships on science technology, Springer Verlag, Berlin, New York 10. Li Zhang, DeZhi Qin*, Guang Yui Yang, QiuXia Zhang (2012),”In vestigation on synthesis and optical properties of ZnS:Co nanocrystals by using hydrothermal method”, Chalcogenide letters,vol.9, No.3, p9398 11 Lun Ma and Wei Chen (2010),” ZnS:Cu,Co watersoluble afterglow nanoparticles: synthesis, luminescence and potential applications”, Nanotechnology, (21) 385604 12. P. Peka, HJ Schulz, Physica B, vol 193, issue 1, (1994), 5765 13 P.Kumbhakar*, R.Sarkar and A.K Mitra (2010), “Synthesis and optical properties of L cystine capped ZnS:Co Nanoparticles” NSTI Nanotech 2010, ISBN 9781439834015 Vol. 1, 2010, pp. 530533 14 Ping Yang, Mengkai Lua, Guangjun Zhoub, DuoRong Yuana, Dong Xua (2001), “Photoluminescence characteristics of ZnS nanocrystallites codoped with Co2+ and Cu2+ ”, Inorganic Chemistry Communication, Volume 4, Issue 12, Page 734 737 15 S.J.Xua and S.J.Chua, B.Lin, L.M.Gan, Ctt.chen, and G.Q.Xu,(1998), “Luminescence characteristics of imparities activated ZnS nanocrystals prepared in micro emulsion with hydrother mol treatment, applied physics letters, vol.73, 478 480 (đỉnh 507 nm) 16 Tri Tuan Nguyen1, Xuan Anh Trinh2, Le Hung Nguyen1 and Thanh Huy Pham2 (2011), “Photonuminescence characteristics of as synthesized and annealed ZnS:Cu,Al crystals”, Advances In Natural Science and Technology, 2(2011) 035008 (4pp), p.14 70 17 W.Q.Peng, G.WCong, S.C.Qu, Z.G Wang (2006), “Synthesis and photonuminescence of ZnS:Cu nanoparticles”, ScienceDirect, Optical materials 29 (2006), 313317 18 Yang Xu, Shou Hong, Shen Bin, Zhang Ling (2010), “Synthesis and optoelectrochemical properties of ZnS:Co Semiconductor quantum dots”, Actas Phys. chim, 26(1), 244248 19 Yang Xu1, Zhou Hong Shen Pin1*, Zhang Ling (2010), “Synthesis and optoelectrochemical properties of ZnS:Co Semi conductor Quantum dots, acta phys – chim”, 26(1), 244 248 20 Zhang Yunhui, Li Lei (2002), “Prepairation and Optical properities of copperDoped ZnS Nanoparticles”,Transactions of Tianjin University, vol No 3 2002, p. 153155 71 ... Mục đích của đề tài là chế tạo vật liệu nano ZnS, ZnS pha tạp Cu và ZnS pha tạp Co. Nghiên cứu tính quang và cấu trúc của vật liệu nano ZnS, ZnS pha tạp với nồng độ tạp chất thay đổi. Nghiên cứu tính chất quang và cấu trúc của vật liệu nano ... sensor quang học Do đó, tính chất quang của chúng được đặc biệt chú ý. Vì thế chúng tơi quyết định chọn đề tài: Tính chất quang của ZnS pha tạp Để chế tạo vật liệu nano ZnS và ZnS pha tạp, có thể dùng rất nhiều phương... ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Thị Hoa TÍNH CHẤT QUANG CỦA ZnS PHA TẠP Chuyên ngành: Vật lý chất rắn Mã số: 60 44 07 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC