Nghiên cứu đo đạc đặc trưng phát xạ của đơn hạt quantum dots (Luận văn thạc sĩ)

Nghiên cứu đo đạc đặc trưng phát xạ của đơn hạt quantum dots (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu đo đạc đặc trưng phát xạ của đơn hạt quantum dots (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu đo đạc đặc trưng phát xạ của đơn hạt quantum dots (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu đo đạc đặc trưng phát xạ của đơn hạt quantum dots (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu đo đạc đặc trưng phát xạ của đơn hạt quantum dots (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu đo đạc đặc trưng phát xạ của đơn hạt quantum dots (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu đo đạc đặc trưng phát xạ của đơn hạt quantum dots (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu đo đạc đặc trưng phát xạ của đơn hạt quantum dots (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu đo đạc đặc trưng phát xạ của đơn hạt quantum dots (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu đo đạc đặc trưng phát xạ của đơn hạt quantum dots (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu đo đạc đặc trưng phát xạ của đơn hạt quantum dots (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu đo đạc đặc trưng phát xạ của đơn hạt quantum dots (Luận văn thạc sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Hồ Đăng Thành NGHIÊN CỨU ĐO ĐẠC ĐẶC TRƯNG PHÁT XẠ CỦA ĐƠN HẠT QUANTUM DOTS LUẬN VĂN THẠC SĨ: VẬT LÝ CHẤT RẮN Hà Nội - 2019 BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Hồ Đăng Thành NGHIÊN CỨU ĐO ĐẠC ĐẶC TRƯNG PHÁT XẠ CỦA ĐƠN HẠT QUANTUM DOTS Chuyên ngành: Vật lý chất rắn Mã số: 8.44.01.04 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ CHẤT RẮN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Đinh Văn Trung Hà Nội - 2019 LỜI CAM ĐOAN Bản luận văn công trình nghiên cứu tơi, hồn thành hướng dẫn PGS TS Đinh Văn Trung Bản luận văn không chép từ tài liệu người khác mà không xin phép tham khảo trích dẫn Kết thực luận văn không chép từ kết khác Nếu vi phạm hai điều này, xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước đơn vị đào tạo pháp luật Hà Nội, tháng 10 năm 2019 Học viên Hồ Đăng Thành LỜI CẢM ƠN Lời cảm ơn đầu tiên, xin gửi tới thầy hướng dẫn mình, PGS TS Đinh Văn Trung, người giao đề tài luận văn trực tiếp hướng dẫn tơi Trong suốt q trình thực luận văn, tơi ln ln nhận hướng dẫn tận tình có điều kiện học hỏi từ kiến thức sâu rộng thầy Tôi xin cảm ơn hộ trợ đề tài khoa học công nghệ cấp Viện Hàn Lâm KHCN Việt Nam VAT.01.04/18-19 Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô, anh chị bạn công tác học tập Viện Vật lý Những người giữ cảm mến kính trọng đặc biệt Tơi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Thị Thanh Bảo giúp cho tơi làm thí nghiệm đo quang phổ hấp hụ phát xạ chấm lượng tử Với tình cảm ấm áp, tơi xin gửi tới gia đình Nơi ln chổ dựa nguồn động lực lớn Cũng này, xin gửi lời cảm ơn tới anh em, bạn bè, đồng nghiệp trường THPT Nguyễn Trãi, bạn lớp cao học vật lí chất rắn khố K2017B, người đồng chí thân u ln ln chia sẽ, giúp đỡ sống, học tập lao động Xin kính chúc tất người sức khoẻ, bình an thắng lợi MỤC LỤC PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CHẤM LƯỢNG TỬ, CƠ CHẾ VÀ ĐẶC TRƯNG PHÁT XẠ 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHẤM LƯỢNG TỬ 1.2 QUÁ TRÌNH PHÁT XẠ CỦA CHẤM LƯỢNG TỬ 11 1.2.1 Nguyên lý kỹ thuật TCSPC 12 1.2.2 Các khối chức kỹ thuật TCSPC 15 1.3 HIỆU ỨNG CHỐNG BÓ- ANTIBUNCHING 24 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ ĐO ĐẠC ĐƠN HẠT NANO 25 2.1 HỆ ĐO QUANG PHỔ ĐƠN HẠT NANO 25 2.1.1 Hệ quang học 26 2.2 THIẾT BỊ ĐO QUANG PHỔ HẤP THỤ VÀ PHÁT XẠ CHẤM LƯỢNG TỬ 27 CHƯƠNG ĐO ĐẠC ẢNH PHÁT QUANG TỪ CÁC ĐƠN HẠT CHẤM LƯỢNG TỬ VÀ HIỆU ỨNG CHỐNG BÓ 32 3.1 ĐO ĐẠC PHÁT QUANG CỦA CHẤM LƯỢNG TỬ 32 3.2 ĐO ĐẠC HIỆU ỨNG CHỐNG BÓ 33 3.3 ĐÁNH GIÁ VÀ SO SÁNH KẾT QUẢ ĐO ĐẠC 34 KẾT LUẬN 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ps: pico giây (10-12 giây) ns: nano giây (10-9 giây) nm: nano mét (10-9 mét) TCSPC: time-correlated single photon counting (đếm đơn photon tương quan thời gian) CFD: constant fraction discriminator (tách tín hiệu phần khơng đổi) TDC: time to digital converter (chuyển đổi thời gian số) PMT: photonmultiplier tube (ống nhân quang điện) MCP-PMT: microchannel plate photomultiplier tube (ống nhân quang vi kênh) TTL: transistor-transistor logic ECL: emitter-coupled logic DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 màu sắc ánh sáng phụ thuộc vào kích thước hạt Hình 1.2 Phổ hấp thụ (trái) phổ phát xạ (phải) chấm lượng tử CdTe bọc TGA (thiolglycolic acid) dung môi H2O Màu sắc chấm lượng tử thay đổi từ đỏ đến xanh ứng với giảm dần kích thước trung bình chấm lượng tử Hình 1.3 (a) Phổ hấp thụ hạt nano vàng dạng cầu rỗng (hollow gold nanosphere - HGN) với đường kính và độ dày khác (b) Màu sắc dung dịch hạt nano vàng thay đổi ứng với thay đổi đường kính và độ dày hạt (hai lọ bên trái hạt vàng dạng cầu đặc) Hình 1.4 Hàm mật đợ trạng thái chất bán dẫn khối (3D), giếng lượng tử (2D), dây lượng tử (1D) chấm lượng tử (0D) 10 Hình 1.5 Cấu trúc vùng lượng của: (a) bán dẫn khối (b) chấm lượng tử 11 Hình 1.6 So sánh phép đo quang phổ huỳnh quang trạng thái dừng (trái) quang phổ phân giải thời gian (phải) 12 Hình 1.7 Nguyên lý tổng quát kỉ thuật TCSPC: một photon tín hiệu ghi nhận tại chu kỳ xung kích thích, nhớ vào cợt thời gian (bin time), dựng lại biểu đồ tín hiệu theo thời gian (histogram) cho profile cường đợ 13 Hình 1.8 Sơ đồ tổng quát hệ TCSPC 14 Hình 1.9 (a) mD phát xung nhỏ 70 ps (FWHP) tại 370 nm với tần số lặp lại lên đến 40 MHz, (b) Các bước sóng cho phép từ LDs LEDs phát xung 16 Hình 1.10 Nguyên lý chức của: (a) PMT, (b) MCP - PMT 17 Hình 1.11 Đáp ứng điện tử đơn xung tín hiệu 17 Hình 1.12 Hai phương pháp tách tín hiệu 19 (trigger theo sườn trước xung - leading edge CFD) 19 Hình 1.13 Xung tín hiệu mợt phần làm yếu một phần làm trễ đảo ngược, xung tín hiệu tổng hai thành phần 20 Hình 1.14 Đo thời gian mợt chuỗi bợ trễ tích cực 21 Hình 1.15 Sử dụng mợt dao đợng vòng ổn định PPL cho phép đo thời gian 22 Hình 1.16 Hệ quang học thu tán sắc tín hiệu ánh sáng 23 Hình: 2.1 Sơ đồ quang học hệ đo đơn hạt nano/đơn phân tử tích hợp thiết bị dịch chuyển đợ xác nano-mét cấu hình giao thoa kế HanBurry Brown-Twiss cho phép đo hàm tương quan G2( ) hiệu ứng antibunching 25 Hình: 2.2 Máy đo quang phổ hấp thụ 27 Hình 2.3 Máy đo quang phổ phát xạ 28 Hình 2.4 Máy tính thu cho hình ảnh quang phổ hấp thụ 28 Hình 2.5 Máy tính máy quang phổ 29 Hình 2.6 Máy đo đặc trưng phát xạ quantum dot 29 Hình 2.7 Thấu kính 30 Hình 2.8 Máy đo hiệu ứng antinbunching 30 Hình 2.9 Máy đo quang phổ chấm lượng tử 31 Hình 3.1 Quang phổ phát xạ quantum dots CdTe/CdS 32 Hình 3.2 Quang phổ hấp thụ quantum dots CdTe/CdS 32 Hình 3.3 Hàm tương quan G2 (τ) phân tử chất màu Rhodamine B 33 Hình 3.4 Hàm tương quan G(2)(τ) chấm lượng tử CdTe 34 PHẦN MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Công nghệ nano mở ứng dụng to lớn hầu hết ngành khoa học tự nhiên thực tiễn Một khía cạnh hấp dẫn hữu ích vật liệu nano tính chất quang chúng Các ứng dụng dựa tính chất quang học vật liệu nano bao gồm đầu thu quang học, laser, cảm biến, ảnh, hiển thị, tế bào lượng mặt trời, quang xúc tác, quang hóa điện tử (photoelectrocheistry), y sinh, mã hóa thơng tin lượng tử, Sự phụ thuộc tính chất quang vào kích thước, hình dáng, tính chất bề mặt, kiểu cấu trúc nano đặc điểm quan trọng vật liệu nano Điển hình vật liệu bán dẫn thấp chiều như: giếng lượng tử (quantum wellsQWRs), dây lượng tử (quantum wires-QWRs), chấm lượng tử (quantum dots – QDs) hay hạt nano kim loại như: hạt nano vàng (gold nanopaticles – GNPs), hạt nano bạc (silver nanoparticles-SNPs), … Cũng giới, nhà khoa học Việt Nam quan tâm đầu tư vào nghiên cứu vật liệu Một phương pháp để tổng hợp loại vật liệu nói phương pháp hóa học Tại Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, chấm lượng tử CdTe, CdSe hạt nano vàng tổng hợp dạng keo (colloidal), phân tán tốt dung môi bọc chất hoạt động bề mặt phù hợp Các phương pháp quang phổ sử dụng rộng rãi việc nghiên cứu tính chất quang học vật liệu khác bao gồm vật liệu nano Những phương pháp thường dựa phép đo hấp thụ, tán xạ phát xạ ánh sáng có chứa thơng tin tính chất vật liệu Những phổ kế thường sử dụng phân tích quang phổ như: phổ kế hấp thụ (UV-vis), kế quang phát quang (photoluminescence-PL), kế hấp thụ hồng ngoại (IR), tán xạ Raman, tán xạ động học, hệ đo quang phổ phân giải thời gian Những phương pháp cung cấp thơng tin khác tính chất vật liệu Một phương pháp quang phổ quan trọng hàng đầu quang phổ phân giải thời gian Các phép đo quang phổ phân giải thời gian sử dụng rộng rãi, cho ta nhiều thông tin so với liệu từ quang phổ trạng thái dừng Phép đo thời gian sống phát quang qua phương pháp quang phổ phân giải thời gian có ý nghĩa quan trọng nghiên cứu số trình động học trạng thái kích thích vật liệu Có hai phương pháp đo huỳnh quang phân giải thời gian phương pháp đo miền tần số phương pháp đo miền thời gian Kỉ thuật đếm đơn photon tương quan thời gian ki thuật phổ biến phương pháp đo miền thời gian Tại Việt Nam, phép đo thời gian sống phát quang thực hệ đo phát triển Viện Khoa học Vật liệu Trung tâm Điện tử Lượng tử, Viện Vật lý Tuy nhiên hệ đo dựa kỉ thuật đo tương tự, kỉ thuật đơn giản cho độ phân giải không cao Do đó, phép đo thời gian sống phát quang thường thực phòng thí nghiệm liên kết nước Xuất phát từ thực tiễn nghiên cứu nước Trung tâm Điện tử Lượng tử, Viện Vật lý, trung tâm nghiên cứu quang phổ hàng đầu Việt Nam Đó nhu cầu sử dụng phương pháp quang phổ phân giải thời gian nghiên cứu quang phổ, nghiên cứu quang phổ vật liệu nano Chúng nghiên cứu, thiết kế xây dựng thành công hệ đo thời gian sống phát quang kỉ thuật đếm đơn photon tương quang thời gian (timecorrelated single photon counting-TCSPC) với độ phân giải 300 pico giây Với đối tượng nghiên cứu vật liệu nano, lựa chọn vật liệu chấm lượng tử CdTe/CdS hạt nano vàng Chúng sử dụng hệ TCSPC đo thời gian sống exciton chấm lượng tử CdTe/CdS bước sóng phát xạ nồng độ khác dung môi NỘI DUNG NGHIÊN CỨU  Chương Tổng quan chấm lượng tử, chế đặc trưng phát xạ  Chương Phương pháp quang phổ đo đạc đơn hạt nano  Chương Đo đạc phát quang từ đơn hạt chấm lượng tử hiệu ứng chống bó ghi truyền liệu thơng qua vi mạch có khả lập trình Khối đọc xử lý liệu card kết nối trực tiếp với máy tính thơng qua khp cắm mở rộng, cổng giao tiếp máy tính Dữ liệu thu xử lý máy tính bằng phần mềm thích hợp cho phép dựng lại biểu đo tín hiệu theo thời gian Hiện card kết nối với máy tính thơng qua chuẩn giao tiếp USB sử dụng rộng rãi kính thước nhỏ gọn, tốc độ truyền liệu cao Các vi mạch có khả lập trình họ vi điều khiển, PIC, DS-PIC hay FPGA  Hệ quang học thu nhận lọc tín hiệu ánh sáng đơn sắc Hệ quang học thu tín hiệu bao gồm thấu kính hội tụ thu tín hiệu ánh sáng Hệ tán sắc phin lọc giao thoa hay máy đơn sắc Hệ thấu kính thu thường gồm hai thấu kính hội tụ, thấu kính có tiêu cự ngắn để thu góc khối tín hiệu ánh sáng lớn nhất, thấu kính có tiêu cự dài dùng để hội tụ tín hiệu vào khe máy đơn sắc Mẫu nghiên cứu đặt tiêu cự thấu kính ngắn, tín hiệu ánh sáng sau qua thấu kính ngắn có dạng chùm song song, thấu kính dài hội tụ tín hiệu vào khe máy đơn sắc thường chọn cho có tiêu cự bằng với tiêu cự gương cầu máy đơn sắc để thị trường gương chứa toàn chùm sáng tín hiệu, điều góp phần tối ưu hiệu suất thu quang (hình 1.16) Ngồi phin lọc quang học thích hợp thay cho máy đơn sắc Hình 1.16 Hệ quang học thu tán sắc tín hiệu ánh sáng 23 1.3 HIỆU ỨNG CHỐNG BÓ- ANTIBUNCHING Hiệu ứng anti-bunching hiệu ứng lượng tử, cho thấy tính chất khác lạ photon so với hạt cổ điển Hàm tương quan bậc hai g(2)(  ) tính tốn từ cường độ huỳnh quang F1(t) F2(t) đo với APD số #1 APD số #2 cấu hình HanBurry Brown-Twiss: g ( ) ( )   F1(t ) F 2(t   )  N  1   (1  e / d )  F1(t ) F 2(t )  N N Với N số hạt nano nằm thể tích (đối tượng) đo tiêu điểm vật kính hiển vi,  d thời gian sống huỳnh quang đơn hạt nano Đối với đơn hạt (N=1) giá trị g ( 2) ( )    tương ứng lượng tử antibunching Với tập hợp nhiều hạt (N>10), hàm tương quan bậc hai g(2)(  ) có giá trị hằng số Sự xuất hiệu ứng antin-bunching hạt nano quantum dot có đặc trưng phát quang giống nguyên tử có hai mức lượng Sau bị kích thích từ trạng thái lên mức lượng cao (tạo cặp điện tử - lỗ trống) hấp thụ photon, hạt nano quantum dot phát xạ photon chuyển rời xuống trạng thái sau khoảng thời gian tương ứng với thời gian sống phát quang  d Hiệu ứng tương tự xảy với đơn phân tử chất màu Do có hai đầu thu APD nhận tín hiệu, tương ứng với hàm g ( 2) ( )    24 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ ĐO ĐẠC ĐƠN HẠT NANO 2.1 HỆ ĐO QUANG PHỔ ĐƠN HẠT NANO Sample Objective Motorized XYZ scanner Dichroic Mirror Mirror BP L1 Pinhle1 L2 IF L3 Pinhle2 L4 APD Laptop Computer c APD Beam splitter FPGA Photon counting module Hình: 2.1 Sơ đồ quang học hệ đo đơn hạt nano/đơn phân tử tích hợp thiết bị dịch chuyển đợ xác nano-mét cấu hình giao thoa kế HanBurry Brown-Twiss cho phép đo hàm tương quan G2( ) hiệu ứng antibunching 25 2.1.1 Hệ quang học Nguồn sáng kích thích hệ đo laser liên tục laser xung ngắn cỡ pico-giây tần số lặp lại cao, có ổn định cao, chất lượng chùm tốt Chùm laser từ nguồn phát qua phin lọc trung tính để giảm cường độ xuống – 100 lần (OD=0,5-2.0) Cường độ laser lớn dẫn tới hiệu ứng photobleaching mẫu Sau chùm laser dẫn qua hệ gồm hai thấu kính phẳng lồi L1 với f = 60 mm L2 với f = 150mm pinhole đường kính 20 m đặt hai thấu kính tiêu điểm hai thấu kính Hệ hai thấu kính pinhelo tạo thành lọc khơng gian (spatial filter) có tác dụng tạo chùm laser chuẩn trực dạng Gauss moden TEM00 mở rộng chùm laser tới kích thước >6 mm, phù hợp với vật kính hiển vi Gương lưỡng chiết gương điện môi băng rộng phản xạ với hiệu suất cao vùng từ 400nm đến 750nm dùng để phản xạ chùm laser tới vật kính hiển vi Vật kính hiển vi(microscope objective) loại dùng dầu Edmund Optics có độ phóng đại 100x độ số (numerical aperture, NA) = 1.25 để hội tụ chùm laser vào mẫu, đồng thời thu tín hiệu huỳnh quang phát từ mẫu (cấu hình kính hiển vi soi ngược) Tín hiệu huỳnh quang sau tách gương lưỡng chiết lọc bằng phin lọc giao thoa băng dài BP cho phép tín hiệu từ vùng 550nm trở lên qua phin lọc giao thoa băng hẹp IF nhằm loại trừ ánh sáng từ laser kích Một thấu kính phẳng lồi L3 mạ chống phản xạ vùng từ 350-700nm có f=150mm hội tụ tín hiệu huỳnh quang vào pinhole đường kính 50 m Sử dụng pinhole phần thu nhằm loại bớt phần nằm vùng hội tụ ánh sáng kích thích, giúp thu hẹp kích thước vùng quan sát Tín hiệu huỳnh quang sau chuẩn trực bằng thấu kính L4 tách thành hai chùm theo tỷ lệ 50:50 theo nguyên lý giao thoa/trùng phùng Hanburry Brown-Twiss nhờ khối tách chùm phân cực Hai chùm tín hiệu đo bằng hai detector photodiode thác lũ (avalanche photodiode – APD) hoạt động chế độ đếm photon Photodiode thác lũ có hiệu suất lượng tử cao vùng hồng ngoại (tới m ) phù hợp với việc đo đạc đơn hạt nano phát quang vùng phổ từ 600 nm đến hồng ngoại gần Hai module APD đếm photon nhóm nghiên 26 cứu, chế tạo phù hợp với yêu cầu Tín hiệu đơn photon từ APD đưa qua đếm photon nhanh cho phép xác định cường độ huỳnh quang, cường độ huỳnh quang phân giải thời gian đường tương quan huỳnh quang bậc hai G(2) ( ) Laser kích: Laser liên tục bơm laser diode phát bước sóng 532nm Laser kích chế tạo sở đầu phát laser Nd:YAG loại compact bơm bằng laser bán dẫn hãng Sinolaser (Trung Quốc) phát liên tục bước sóng 532nm, cơng suất 60Mw, đường kính chùm laser 2.5mm Laser ổn định cường độ dòng điện nuôi nhiệt độ khối bằng pin Peltier mạch điện phản hồi, đảm bảo có cường độ xạ laser ổn định trình đo đạc 2.2 THIẾT BỊ ĐO QUANG PHỔ HẤP THỤ VÀ PHÁT XẠ CHẤM LƯỢNG TỬ Hình: 2.2 Máy đo quang phổ hấp thụ 27 Hình 2.3 Máy đo quang phổ phát xạ Hình 2.4 Máy tính thu cho hình ảnh quang phổ hấp thụ 28 Hình 2.5 Máy tính máy quang phổ Hình 2.6 Máy đo đặc trưng phát xạ quantum dot 29 Hình 2.7 Thấu kính Hình 2.8 Máy đo hiệu ứng antinbunching 30 Hình 2.9 Máy đo quang phổ chấm lượng tử 31 CHƯƠNG ĐO ĐẠC ẢNH PHÁT QUANG TỪ CÁC ĐƠN HẠT CHẤM LƯỢNG TỬ VÀ HIỆU ỨNG CHỐNG BÓ 3.1 ĐO ĐẠC PHÁT QUANG CỦA CHẤM LƯỢNG TỬ Phổ hấp thụ phát xạ mẫu chấm lượng tử CdTe/CdS đo máy quang phổ kết phổ phát xạ thể hình 3.1 phổ hấp thụ thể hình 3.2 Loại chấm lượng tử phát xạ dải phổ từ khoảng 580 nm đến 660 nm có đỉnh cực đại phát xạ 625nm Phổ hấp thụ cho thấy chấm lượng tử hấp thụ mạnh vùng tử ngoại hệ số hấp thụ giảm theo bước sóng Loại chấm lượng tử có khả hấp thụ xạ laser kích thích bước sóng 532nm Cường đợ (au) Bước sóng (nm) Hình 3.1 Quang phổ phát xạ quantum dots CdTe/CdS Đợ hấp thụ (Abs) Bước sóng (nm) Hình 3.2 Quang phổ hấp thụ quantum dots CdTe/CdS 32 3.2 ĐO ĐẠC HIỆU ỨNG CHỐNG BÓ Chuẩn bị mẫu: Các mẫu chất màu Rhodamin B (RB) quantum dot loại CdTe chuẩn bị nước cất Mẫu chất màu pha loãng đạt nồng độ khoảng từ 10-7 M/l đến 10-9 M/l Mẫu quantum dot pha loãng thu mức cường độ tín hiệu tương ứng với đơn hạt Khi tiến hành đo đạc, giọt dung dịch chất màu nhỏ lên coverslip (độ dày 0.13 – 0.17mm) phép đo thực môi trường dung dịch khoảng 30 phút Kết đo cho chất màu Rhodamine B quantum dots Thời gian đo đạc tương đối dài phải thu nhận đủ số cặp photon bin thời gian nhỏ 0.5 ns để đạt tỷ số tín hiệu nhiễu chấp nhận (>10) Hình 3.3 Hàm tương quan G2 (τ) phân tử chất màu Rhodamine B 33 Hình 3.4 Hàm tương quan G(2)(τ) chấm lượng tử CdTe Hàm tương quan G(2)(τ) đo cho phân tử chất màu Rhodamine B hay chấm lượng tử cho thấy suy giảm thời gian trễ thực nghiệm τ =20 ns Đây bằng chứng thực nghiệm cho thấy xuất hiệu ứng chống bó antibunching phổ phát xạ chấm lượng tử hay chất màu 3.3 ĐÁNH GIÁ VÀ SO SÁNH KẾT QUẢ ĐO ĐẠC Kết đo đạc cho thấy có xuất hiệu ứng chống bó xạ chấm lượng tử Điều phù hợp với kết đo đạc công bố Michler et al (2000) cho thấy xạ phát từ số lượng nhỏ đơn hạt chấm lượng tử 34 KẾT LUẬN Trong luận văn tìm hiểu đặc trưng vật lý hạt quantum dot, nguyên lý phép đo tương quan cấp độ đơn hạt nano, đơn phân tử Tôi tiến hành đo đạc đặc trưng phổ hấp thụ phát xạ chấm lượng tử CdTe Thực đo đạc chấm lượng tử CdTe chất màu Rhodamine B cho thấy xuất hiệu ứng chống bó antibunching Đây đặc trưng xạ phát từ đơn hạt số lượng nhỏ chấm lượng tử 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Quantum correlation among photons from a single quantum dot at room tempearature P Michler, A Imamoglu,M.D Mason, P.J Carson, G.F Strouse, S.K.Buratto Nature, vol.406,p.968-970, 2000 2.Time-resolved confocal scanning device for ultrasensitive fluorescen detection Martin Bohmer, Francesco Pampaloni, Michael Wahl, Hans-Jurgen Rahn, Rainer Erdmann Review of scientific Instruments, vol 72, 4145, 2001 3.Counting Constituents in Molecular Complexes by Fluorescence Photon Antibunching Samantha Fore, Ted A Laurence, Christopher W Hollars, and Thomas Huser IEEE Journal of selected topics in Quantum electronics, vol 13, 996, 2007 4.Hệ đếm đơn photon ứng dụng nghiên cứu thời gian sống phát quang số vật liệu cấu trúc nano Luận văn thạc sĩ Đào Duy Thắng A Schiilzgen, J Puls, F Henneberger and V Jungnickel (1993), Physica B 185,571 A F van Driel, G Allan, C Delerue, P Lodahl, W L Vos, and D Vanmaekelbergh (2005), Phys.Rev Lett 95,236804 A F van Driel, I.S Nikolaev, P Vergeer, P Lodahl, D Vanmaekelbergh, and W L Vos (2007), Phys Rev B 75, 035329 A Wolcott D Gerion, M Visconte, J Sun, A Schwartzberg, S W Chen and J.Z Zhang (2006), J Phys Chem B 110, 5779 A.M Schwartzberg, T.Y Olson, C.E Talley and J.Z Zhang (2006), J Phys Chem B 110, 19935 10 Al L Efros and M Rosen (1996), Phys Rev B 54, 4843 36 11 B N Persson and N D Lang (1982), Phys Rev B 26, 5409 12 G Mie (1908), Ann Phys, 25, 377 13 Germar Scholegel, Jolanta Bohnenberger, Inga Potapova, and Alf Mews (2002), Phys Let 88, 137401 14 Gor L.Medintz etal (Sep 2003), Nature materials, Vol 2, 630 15 J R Lakowicz (2006), Principles of Fluorescence Spectroscopy – 3rd Ed Springer, New York, Ch 13 16 James E Martin, Lauren E Shea – Rohwer (2006), Journal of Luminescence 121, 573 17 Jelani Griffin, Anant Kumar Singh, Dulal Senapati, Patsy Rhodes, Kanieshia Mitchell, Brianca Robinson, Eugene Yu, and Paresh Chandra Ray (2009), Chem Eur J 15, 342 18 Jin Zhong Zhang (2009), Optical properties and spectroscopy of nanomaterials, World Scientific Publishing Co Pte, Singapore 37 ... Thành NGHIÊN CỨU ĐO ĐẠC ĐẶC TRƯNG PHÁT XẠ CỦA ĐƠN HẠT QUANTUM DOTS Chuyên ngành: Vật lý chất rắn Mã số: 8.44.01.04 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ CHẤT RẮN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Đinh Văn Trung... trưng phát xạ  Chương Phương pháp quang phổ đo đạc đơn hạt nano  Chương Đo đạc phát quang từ đơn hạt chấm lượng tử hiệu ứng chống bó PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CHẤM LƯỢNG TỬ, CƠ CHẾ VÀ ĐẶC... LƯỢNG TỬ 27 CHƯƠNG ĐO ĐẠC ẢNH PHÁT QUANG TỪ CÁC ĐƠN HẠT CHẤM LƯỢNG TỬ VÀ HIỆU ỨNG CHỐNG BÓ 32 3.1 ĐO ĐẠC PHÁT QUANG CỦA CHẤM LƯỢNG TỬ 32 3.2 ĐO ĐẠC HIỆU ỨNG CHỐNG BÓ