Nghiên cứu chế tạo và khảo sát quá trình chuyển pha znszno của các cấu trúc nano zns một chiều

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Đỗ Quang Trung NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH CHUYỂN PHA ZnS/ZnO CỦA CÁC CẤU TRÚC NANO ZnS MỘT CHIỀU LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU Hà Nội - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Đỗ Quang Trung NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH CHUYỂN PHA ZnS/ZnO CỦA CÁC CẤU TRÚC NANO ZnS MỘT CHIỀU Chuyên ngành: Vật liệu quang học, quang điện tử quang tử Mã số: 62440127 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Phạm Thành Huy TS Trần Ngọc Khiêm Hà Nội - 2014 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án nhờ vào công lao lớn hai người thầy hướng dẫn PGS.TS Phạm Thành Huy TS Trần Ngọc Khiêm hướng dẫn tận tình giúp đỡ tơi nhiều q trình thực luận án Viện Tiên tiến Khoa học Công nghệ Bằng tận đáy lịng, tơi xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Thầy Phạm Thành Huy, người tận tình giúp đỡ cho tơi ý tưởng, định hướng nghiên cứu tạo điều kiện thuận lợi trình làm thực nghiệm giúp đỡ vật chất lẫn kiến thức cho trình học tập nghiên cứu trường Đại học Bách khoa Hà Nội Tôi xin chân thành cảm ơn nhiều tới Ban Lãnh đạo Viện AIST, ITIMS nhiệt tình giúp đỡ tạo điều kiện cho làm thực nghiệm nghiên cứu thời gian qua Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến Thầy cô giáo cán Viện AIST giúp đỡ tận tình suốt trình nghiên cứu học tập Tôi xin cảm ơn đến TS Nguyễn Duy Hùng, ThS Nguyễn Tư giúp cho đo phép đo huỳnh quang xin cảm ơn đến GS TS Nguyễn Đức Chiến, PGS TS Trần Kim Anh, TS Trịnh Xuân Anh TS Đào Xuân Việt có nhiều ý kiến đóng góp cho luận án Trong q trình nghiên cứu, tơi cịn nhận giúp đỡ Phòng ban chức ĐHBK HN, Phịng thí nghiệm Viện Khoa học Vật liệu–Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, Trung tâm Khoa học Vật liệu – ĐHKHTN - HN, Phịng thí nghiệm Hiển vi điện tử - Viện Vệ sinh Dịch tể Trung ương, Phịng thí nghiệm Lumilab Khoa khoa học chất rắn - Đại học Gent - Bỉ phịng thí nghiệm Saito – Đại học Nagoya – Nhật Tôi xin chân thành cảm ơn đến giúp đỡ Tôi xin cảm ơn đến Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Công nghiệp Quảng Ninh, Ban Chủ Nhiệm Khoa Khoa Khoa học Cơ bản, Bộ môn Vật lý tạo điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu bảo vệ luận án tiến sĩ Hà Nội Đồng thời, xin gửi lời cám ơn đến tất bạn học viên NCS - AIST, ITIMS, bạn bè hết lịng động viên tinh thần tơi thời gian thực luận án Cuối cùng, xin cảm ơn tới gia đình, họ hàng người thân tơi, người động viên tinh thần giúp đỡ vật chất Tơi khơng biết nói ngồi lời cảm ơn sâu sắc, chân thành tới người thân yêu Nội dung nghiên cứu luận án nằm khuôn khổ thực đề tài NAFOSTED mã số 103.02.102.09 đề tài Nghiên cứu định hướng ứng dụng mã số DTDL.5-2011-NCCB Tác giả Đỗ Quang Trung i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các kết nêu luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình Tác giả Đỗ Quang Trung ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC HÌNH VẼ viii MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC CẤU TRÚC NANO TINH THỂ MỘT CHIỀU ZnS, ZnO VÀ CÁC CẤU TRÚC NANO DỊ THỂ MỘT CHIỀU ZnS/ZnO 1.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1.1 Giới thiệu 1.1.1.1 Vật liệu nano 1.1.1.2 Hiệu ứng giam giữ lượng tử 1.1.1.3 Hiệu ứng bề mặt 1.1.2 Các cấu trúc nano chiều 10 1.1.2.1 Giới thiệu 10 1.1.2.2 Cơ chế hình thành cấu trúc nano 1D từ pha 11 1.1.3 Các cấu trúc nano dị thể chiều 15 1.2 CÁC CẤU TRÚC NANO TINH THỂ MỘT CHIỀU ZnS, ZnO 16 1.2.1 Các cấu trúc nano tinh thể chiều ZnS 16 1.2.1.1 Tổng hợp cấu trúc nano chiều ZnS 16 1.2.1.2 Tính chất quang cấu trúc nano chiều ZnS 20 1.2.2 Các cấu trúc nano tinh thể chiều ZnO 26 1.2.2.1 Hình thái cấu trúc nano tinh thể chiều ZnO 26 1.2.2.2 Tính chất quang 27 1.3 CÁC CẤU TRÚC NANO DỊ THỂ MỘT CHIỀU ZnS/ZnO 33 1.3.1 Các cấu trúc nano phức tạp 33 1.3.2 Các cấu trúc nano dị thể đồng trục (lõi /vỏ) 33 1.3.3 Tính chất quang cấu trúc nano dị thể chiều ZnS/ZnO 37 1.4 CÁC PHƢƠNG PHÁP KHẢO SÁT CÁC THUỘC TÍNH CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU SAU CHẾ TẠO 38 iii CHƢƠNG NGHIÊN CỨU SỰ HÌNH THÀNH CẤU TRÚC NANO MỘT CHIỀU ZnS/ZnO TỪ CÁC CẤU TRÚC NANO MỘT CHIỀU ZnS BẰNG PHƢƠNG PHÁP BỐC BAY NHIỆT KẾT HỢP VỚI ƠXY HĨA NHIỆT TRONG MƠI TRƢỜNG KHƠNG KHÍ Tóm tắt 41 2.1 GIỚI THIỆU 42 2.2 THỰC NGHIỆM 42 2.3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 45 2.3.1 Đánh giá tính chất dây nano ZnS chế tạo phương pháp bốc bay nhiệt 45 2.3.2 Nghiên cứu trình chuyển pha ZnSZnO mơi trường khơng khí 47 2.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG 58 CHƢƠNG SỰ HÌNH THÀNH CẤU TRÚC NANO DỊ THỂ ZnS/ZnO MỘT CHIỀU TỪ CÁC CẤU TRÚC NANO MỘT CHIỀU ZnS BẰNG PHƢƠNG PHÁP BỐC BAY NHIỆT KẾT HỢP VỚI ƠXY HĨA NHIỆT TRONG MƠI TRƢỜNG KHÍ ÔXY TRONG KHI NUÔI VÀ SAU KHI NUÔI 60 Tóm tắt 60 3.1 GIỚI THIỆU 61 3.2 THỰC NGHIỆM 64 3.3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 65 3.3.1 Sự hình thành cấu trúc nano chiều ZnS phương pháp bốc bay nhiệt bột ZnS lên đế Si/Au theo chế - lỏng - rắn (VLS) 65 3.3.1.1 Hình thái bề mặt đặc tính cấu trúc nano tinh thể chiều ZnS nhận sau nuôi 65 3.3.1.2 Tính chất quang dây nano, đai nano ZnS nhận sau nuôi 67 3.3.2 Các cấu trúc nano dị thể chiều ZnS/ZnO trình chuyển pha ZnS  ZnO phương pháp ơxy hóa nhiệt mơi trường khí ơxy sau nuôi nuôi 74 3.3.2.1 Nghiên cứu trình chuyển pha ZnS  ZnO phương pháp ơxy hóa nhiệt ni 74 3.3.2.2 Nghiên cứu trình chuyển pha ZnS  ZnO phương pháp ơxy hóa nhiệt sau ni mơi trường khí ơxy 79 3.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG 84 iv CHƢƠNG NGHIÊN CỨU SỰ HÌNH THÀNH CẤU TRÚC NANO MỘT CHIỀU ZnS/ZnO BẰNG PHƢƠNG PHÁP BỐC BAY NHIỆT THEO CƠ CHẾ HƠI - RẮN VÀ Q TRÌNH CHUYỂN PHA ZnSZnO BẰNG PHƢƠNG PHÁP ƠXY HĨA NHIỆT 85 Tóm tắt 85 4.1 GIỚI THIỆU 86 4.2 THỰC NGHIỆM 87 4.3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 88 4.3.1 Các cấu trúc nano chiều ZnS nhận sau nuôi phương pháp bốc bay nhiệt theo chế VS 88 4.3.2 Nghiên cứu q trình chuyển pha ZnSZnO mơi trường khơng khí nguồn ngốc đỉnh phát xạ màu xanh lục (green)trong cấu trúc chiều ZnS 93 4.3.3 Nghiên cứu cấu trúc nano dị thể chiều ZnS/ZnO trình chuyển pha ZnS  ZnO phương pháp ơxy hóa nhiệt sau ni mơi trường khí ơxy 100 4.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG 107 CHƢƠNG CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA CÁC CẤU TRÚC NANO MỘT CHIỀU ZnS, ZnS/ZnO PHA TẠP Mn2+ 109 Tóm tắt 109 5.1 GIỚI THIỆU 110 5.2 THỰC NGHIỆM 111 5.2.1 Chế tạo cấu trúc chiều ZnS pha tạp Mn sau nuôi 112 5.2.2 Chế tạo cấu trúc chiều ZnS pha tạp Mn cách bốc bay đồng thời ZnS MnCl2 112 5.3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 114 5.3.1 Các cấu trúc nano chiều ZnS:Mn2+ chế tạo phương pháp bốc bay nhiệt kết hợp với khuếch tán nhiệt mơi trường khí Ar 114 5.3.2 Khảo sát cấu trúc, tính chất quang cấu trúc nano chiều ZnS pha tạp Mn2+ phương pháp bốc bay nhiệt đồng thời nguồn vật liệu ZnS MnCl2 120 5.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG 127 KẾT LUẬN LUẬN ÁN 129 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 131 TÀI LIỆU THAM KHẢO 132 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu aB D3, D2, D1, D0 E Ec ED, EA Eexc Eg(∞) Eg(NPs) Ep Ev EW f I (hν) Kx, Ky, Kz me mh U(0) α ΔE λ, λexc, λem μ ν Chữ viết tắt A CB CNT CRT CVD D DA, DD EDX Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt Bohr exciton radius Density of states Bán kính Bohr exciton Mật độ trạng thái vật rắn 3, 2, chiều Energy Năng lượng Conduction band edge Năng lượng đáy vùng dẫn Energy of donor and acceptor Năng lượng mức đono, acepto level Energy of exciton Năng lượng exciton Bandgap of bulk semiconductor Năng lượng vùng cấm bán dẫn khối Bandgap energy of a Năng lượng vùng cấm hạt nano nanoparticles Energy of photon Năng lượng photon Valence band edge Năng lượng đỉnh vùng hóa trị Energy of electron in a potential Năng lượng điện tử giếng well Exciton oscillator strength Lực dao động exciton Intensity of luminescence Cường độ huỳnh quang Wave vector Vectơ sóng trục x, y, z Effective mass of electron Khối lượng hiệu dụng điện tử Effective mass of hole Khối lượng hiệu dụng lỗ trống Overlap factor between Hệ số chồng chập hàm sóng điện eclectron and hole wave tử lỗ trống functions Absorption coefficient Hệ số hấp thụ Transition energy Năng lượng chuyển tiếp Wavelength, Excitation and Bước sóng, bước sóng kích thích emission Wavelength phát xạ Transition dipole moment Môment lưỡng cực chuyển tiếp Frequency Tần số Tên tiếng Anh Acceptor Conduction band Carbon nano-tubes Cathode ray tube Chemical vapor deposition Donor Deep Acceptor, Deep Donor Energy dispersive x-ray vi Tên tiếng Việt Acepto Vùng dẫn Ống nano cacbon Ông tia catốt Lắng đọng pha hóa học Đono Acepto sâu, Đono sâu Phổ tán sắc lượng tia x FCC FESEM GB GO HOMO LO LUMO NBE PL CL PLE RE RT TEM TM TO VB VLS VS XRD spectroscopy Face center cubic Field emission scanning electron microscopy Green-Blue Green-Orange Highest occupied molecular orbital Longitude optical Lowest unoccupied molecular orbital Near Band Edge emission Photoluminescence spectrum Cathodoluminescence Photoluminescence excitation spectrum Rare Earth Room temperature Transmission electron microscope Transition metal Transverse optical Valence band Vapor liquid solid Vapor solid X-ray Diffraction vii Lập phương tâm mặt Hiển vi điện tử quét phát xạ trường Xanh lục-Xanh lam Xanh lục- Cam Quỹ đạo phân tử bị chiếm cao Phonon quang dọc Quỹ đạo phân tử không bị chiếm thấp Phát xạ bờ vùng Phổ huỳnh quang Phổ huỳnh quang catốt Phổ kích thích huỳnh quang Đất Nhiệt độ phòng Hiển vi điện tử truyền qua Kim loại chuyển tiếp Phonon quang ngang Vùng hóa trị Hơi-lỏng-rắn Hơi-rắn Nhiễu xạ tia x DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Mối liên hệ kích thước số nguyên tử bề mặt Bảng 1.2 Bảng thống kê công nghệ chế tạo cấu trúc dây/thanh nano ZnS, vùng nhiệt độ phản ứng tài liệu tham khảo tương ứng 17 Bảng 1.3 Bảng thống kê phương pháp chế tạo cấu trúc nano ZnS dạng đai, băng, nano, nhiệt độ phản ứng tài liệu tham khảo tương ứng 20 Bảng 1.4 Bảng thống kế số phương pháp thực nghiệm tính chất quang vật liệu theo chế kích thích khác 20 Bảng 1.5 Bảng tổng hợp số thơng tin tính chất huỳnh quang cấu trúc nano chiều ZnS tài liệu tham khảo tương ứng 24 Bảng 1.6 Các tính chất huỳnh quang catốt cấu trúc nano ZnS chiều 26 Bảng 1.7 Vị trí nguồn gốc đề xuất phát xạ liên kết exciton ZnO (tại nhiệt độ thấp) 29 Bảng 1.8 Vị trí nguồn gốc phát xạ huỳnh quang nhiệt độ phòng ZnO tài liệu tham khảo tương ứng 32 Bảng 1.9 Các phương pháp chế tạo cấu trúc chiều đồng trục lõi vỏ ZnS tài liệu tham khảo tương ứng 36 Bảng 1.10 Các phương pháp chế tạo cấu trúc dị thể chiều cạnh - cạnh ZnS (ZnS-side-by-side heterostructures) 37 Bảng 3.1 Một số tính chất vật lý ZnS ZnO 61 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Các loại vật liệu nano: (0D) hạt nano hình cầu, cụm nano; (1D) dây, nano; (2D) màng, đĩa lưới nano; (3D) vật liệu khối Hình 1.2 Mật độ trạng thái nano tinh thể bán dẫn Mật độ trạng thái bị gián đoạn vùng bờ Khoảng cách HOMO-LUMO tăng nano tinh thể bán dẫn kích thước nhỏ Hình 1.3 Sơ đồ minh họa hình thái khác cấu trúc nano 1D thuật ngữ thường sử dụng để mô tả chúng: (a) dây nano (NWS), sợi nano, (b) nano (NRs); (c) đai (NBS) dải nano (d) ống nano (NT) 10 Hình 1.4 Giản đồ minh họa trình mọc dây Si từ giản đồ pha nhờ giọt hợp kim xúc tác Au-Si (a) Giọt hợp kim Au-Si hình thành đế Si đóng vai trò xúc tác mọc dây; (b) Giản đồ pha Au-Si; (c) trình khuếch tán hình thành dây nano vật liệu nguồn qua giọt lỏng 12 Hình 1.5 Các mơ hình khuếch tán khác cho nguyên tử vật liệu nguồn kết hợp trình mọc dây nano (a) Cơ chế VLS cổ điển; (b) Giọt hợp kim lỏng trạng thái nóng chảy phần, bề mặt giao diện trạng thái lỏng bên lõi trạng thái rắn; (c) Kim loại xúc tác trạng thái rắn bề mặt giao diện trạng thái lỏng 13 Hình 1.6 Sơ đồ mơ hình minh họa q trình mọc (a) dây nano (b) đai nano ZnO 14 viii DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 1) Đỗ Quang Trung, Phạm Thành Huy, Nguyễn Đức Trung Kiên, Đỗ Vân Nam, Lê Anh Tuấn, Nguyễn Thành Huy, CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA CẤU TRÚC NANO MỘT CHIỀU ZnS/ZnO Hội nghị Vật lý chất rắn Khoa học vật liệu toàn quốc lần thứ (SPMS-2009) - Đà Nẵng 8-10/11/2009, Tr 313-317 2) V Nam Do, N.T Tuan, D.Q Trung, N.D.T Kien, N.D Chien, P.T Huy, Onedimensional protuberant optically active ZnO structure fabricated by oxidizing ZnS nanowires Materials Letters, Vol 64, pp 1650 – 1652 (2010) (SCI IF 2.2) 3) Do Quang Trung, Pham Thanh Huy, Nguyen Duy Hung, Nguyen Tu, Le Thi Thu Huong, Trinh Xuan Anh, and Tran Ngoc Khiem, Cathodoluminescence mapping study of ZnS/ZnO heterostructures, International Conference on Advanced Materials and Nanotechnology (ICAMN), ISBN: 978-604-911-247-8, Hanoi, (2012), pp 153-158 4) Do Quang Trung, Pham Thanh Huy, Nguyen Duy Hung, Nguyen Tu, Le Thi Thu Huong, Trinh Xuan Anh, and Tran Ngoc Khiem, Fabrication and optical properties of ZnO one-dimensional nanostructures by thermal evaporation ZnS powder and in situ oxidation, International Conference on Advanced Materials and Nanotechnology (ICAMN), ISBN: 978-604-911-247-8, Hanoi, (2012), pp 201-205 5) Do Quang Trung, Pham Thanh Huy, Nguyen Duy Hung, Nguyen Tu, Le Thi Thu Huong, Trinh Xuan Anh, and Tran Ngoc Khiem, Tổng hợp tính chất quang cấu trúc nano ZnS/ZnO chiều, Advances in Optics, Photonics, Spectroscopy&Applications VII, ISSN 1895-4271, tr 713-718 (2012) 6) D Q Trung, N T Tuan, H.V Chung, P H Duong, and P.T Huy, On the origin of green emission in zinc sulphide nanowires prepared by thermal evaporation method, Journal of Luminescence 153 (2014) 321–325, (SCI IF 2.144) 7) Đỗ Quang Trung, Nguyễn Tư, Nguyễn Duy Hùng, Phạm Thành Huy, Nghiên cứu chế tạo tính chất quang nano dị thể ZnS/ZnO phương pháp bốc bay nhiệt theo chế – rắn, Tạp Chí Khoa học Công nghệ trường Đại học Kỹ thuật, ISSN 0868 - 3980, số 98, tr 73-79 (2014) 8) Đỗ Quang Trung, Nguyễn Thị Thanh Hà, Nguyễn Tư, Nguyễn Duy Hùng, Phương Đình Tâm Phạm Thành Huy, Nghiên cứu chế tạo tính chất quang cấu trúc nano chiều ZnS, ZnS/ZnO phương pháp bốc bay nhiệt kết hợp với oxi hóa nhiệt mơi trường khí oxi, Tạp chí hóa học Việt nam, ISSN 0866-7144, T 52(4) 468-473 (8/2014) 9) Đỗ Quang Trung, Nguyễn Tư, Nguyễn Duy Hùng, Trịnh Xuân Anh, Trần Ngọc Khiêm, Phạm Hữu Thành, Nguyễn Trí Tuấn and Phạm Thành Huy, Tổng hợp tính chất quang dây nano ZnS pha tạp Mn phương pháp bốc bay nhiệt, Kỷ yếu Hội nghị Vật lý chất rắn Khoa học vật liệu toàn quốc lần thứ (SPMS-2013) – Thái Ngun 4-6/11/2013 (đang q trình in ấn) CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ HỒN THÀNH VÀ ĐANG TRONG Q TRÌNH PHẢN BIỆN 1) D Q Trung, N Tu, N D Hung, V Nam Do and P T Huy, Probing the origin of green emission in one-dimensional ZnS nanostructures, Submitted on Nanoletter (7-2014) 131 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Thái Hoàng (2012) Vật liệu nanocompozit khoáng sét - nhựa dẻo NXB Khoa học tự nhiên Công nghệ Phùng Hồ, Phan Quốc Phô (2008) Giáo trình Vật liệu bán dẫn NXB Khoa học Kỹ thuật Trương Văn Tân (2009) Khoa học Công nghệ nano Nhà xuất Trí Thức Phạm Thị Thủy (2013) Nghiên cứu chế tạo số chế kích thích chuyển hố lượng vật liệu bán dẫn hợp chất III-P cấu trúc nano Luận án tiến sĩ Khoa học vật liệu, Viện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Nguyễn Trí Tuấn (2012) Nghiên cứu tổng hợp khảo sát tính chất quang nano tinh thể bán dẫn ZnS pha tạp Cu Mn Luận án tiến sĩ Khoa học vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội Trần Thị Quỳnh Hoa (2012) Nghiên cứu chế tạo số tính chất Vật liệu cấu trúc nano ZnS Luận án Tiến sĩ Vật lý chất rắn, Đại học KHTN Hà Nội TIẾNG ANH 10 11 12 13 A Bera and D Basak (2010), Photoluminescence and Photoconductivity of ZnSCoated ZnO Nanowires, Applied materials & Interfaces, Vlo No.2., pp.408-412 A Teke, Ü Özgür, S Doğan, X Gu, H Morkoỗ, B Nemeth, J Nause, H.O Everitt (2004), Excitonic fine structure and recombination dynamics in single-crystalline ZnO, Phys Rev B, 70 (19), p 195207 (1–10) A Umar, Y.H Im, and Y.B Hahn (2006), Evolution of ZnO nanostructures on silicon substrate by vapor-solid mechanism: Structural and optical properties, Journal of Electronic Materials, Vol 35, No A van Dijken, E.A Meulenkamp, D Vanmaekelbergh, A Meijerink (2000), The Kinetics of the Radiative and Nonradiative Processes in Nanocrystalline ZnO Particles upon Photoexcitation, J Phys Chem B, 104 (8), pp 1715–1723 A.A Bol, A Meijerink (2001), Luminescence Quantum Efficiency of Nanocrystalline ZnS:Mn2+ Surface Passivation and Mn2+Concentration, J Phys Chem B, 105, pp 10197-10202 A.B Djurisic, A.M.C Ng, X.Y Chen, Review ZnO nanostructures for optoelectronics: Material properties and device applications, Progress in Quantum Electronics 34 (2010) 191–259 A.B Djurišić, W.C.H Choy, V.A.L Roy, Y.H Leung, C.Y Kwong, K.W Cheah, T.K Gundu Rao, W.K Chan, H.F Lui, C Surya (2004), Photoluminescence and Electron Paramagnetic Resonance of ZnO Tetrapod Structures, Adv Funct Mater., 14 (9), pp 856–864 132 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 A.B Djurišić, Y.H Leung (2006), Optical Properties of ZnO Nanostructures, Small, (8–9), pp 944–961 A.N Yazici, M Oztas , M Bedir (2007), The thermoluminescence properties of copper doped ZnS nanophosphor, Optical Materials 29, pp 1091–1096 A.P Alivisatos (1996), Perspectives on the Physical Chemistry of Semiconductor Nanocrystals, J Phys Chem, 100(31), pp 13226-13239 B Liu, L Hu, C Tang, L Liu, S Li, J Qi, Y Liu (2011), Self-assembled highly symmetrical ZnS nanostructures and their cathodoluminescence, Journal of Luminescence 131, pp 1095–1099 B.J Lawrie, R.F Haglund Jr, and R Mu (2009), Enhancement of ZnO photoluminescence by localized and propagating surface plasmons, OPTICS EXPRESS 2565, Vol 17, No B.K Meyer, H Alves, D.M Hofmann, W Kriegseis, D Forster, F Bertram, J Christen, A Hoffmann, M Strassburg, M Dworzak, U Haboeck, A.V Rodina (2004) Bound exciton and donor–acceptor pair recombinations in ZnO, Phys Stat Sol B, 241 (2), pp 231–260 B.Q Cao, W.P Cai, F.Q Sun, and L.D Zhang (2005), Ultraviolet-light-emitting ZnO nanosheets prepared by a chemical bath deposition method, Nanotechnology, 16, 1734–1738 B.Y Geng, X.W Liu, Q.B Du, X.W Wei, L.D Zhang, Structure and optical properties of periodically twinned ZnS nanowires, Appl Phys Lett, 88 (2006), p 163104 C Boemare, T Monteiro, M.J Soares, J.G Guilherme, E Alves (2001), photoluminescence studies in ZnO samples, Physica B, 308–310, pp 985–988 C Bouvy and B.L Su (2008), ZnO@porous media, their PL and laser effect, J Mater Sci Technol., 24, 495–511 C Jin, Y Cheng, X Zhang, W Zhong, Y Deng, C Au, X Wua and Y Du (2009), Catalytic growth of clusters of wurtzite ZnS nanorods through co-deposition of ZnS and Zn on Au film, Cryst., Eng., Comm 11, pp 2260–2263 C Zhang, F Zhang, T Xia, N Kumar, J.I Hahm, J Liu, Z.L Wang, and J Xu (2009), Low-threshold two-photon pumped ZnO nanowire lasers, OPTICS EXPRESS, Vol 17, No 10, PP 7893-7900 C.H Liang, Y Shimizu, T Sasaki, H Umehara, N Koshizaki (2004), Au-mediated growth of wurtzite ZnS nanobelts, nanosheets, and nanorods via thermal evaporation, J Phys Chem B, 108, pp 9728–9733 C.J Barrelet, Y Wu, D.C Bell, C.M Lieber (2003), Synthesis of CdS and ZnS nanowires using single-source molecular precursors, J Am Chem Soc, 125, pp 11498–11499 C.L Yan, D.F Xue (2006), Conversion of ZnO Nanorod arrays into ZnO/ZnS nanocable and ZnS nanotube arrays via an in situ chemistry strategy, J Phys Chem B, 110, pp 25850–25855 C.W Sun, J.S Jeong, J.Y Lee (2006), Microstructural analysis of ZnO/ZnS nanocables through Moiré fringe induced by overlapped area of ZnO and ZnS, J 133 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 Cryst Growth, 294, pp 162–167 Chenglin Yan and Dongfeng Xue (2007), Mild solution-based fabrication of highquality device-dependent ZnO nanoarrays and ZnS nanotube arrays, Phys Scr T129, pp 288-292 D Li, Y.H Leung, A.B Djurišić, Z.T Liu, M.H Xie, S.L Shi, S.J Xu, W.K Chan (2004), Different origins of visible luminescence in ZnO nanostructures fabricated by the chemical and evaporation methods, Appl Phys Lett., 85 (9), pp 1601–1603 D Moore, Z L Wang (2006), Growth of anisotropic one-dimensional ZnS nanostructures, J Mater Chem., 16, pp.3898-3905 D.C Reynolds, D.C Look, B Jogai, C.W Litton, T.C Collins, W Harsch, G Cantwell (1998), Neutral-donor–bound-exciton complexes in ZnO crystals, Phys Rev B, 57 (19), pp 12151–12155 D.D.D Ma, S.T Lee, P Mueller, S.F Alvarado (2006), Scanning tunneling microscope excited cathodoluminescence from ZnS nanowires, Nano Lett, 6, pp 926–929 D.J Gargas, H Gao, H Wang, and P Yang (2011), High Quantum Efficiency of Band-Edge Emission from ZnO Nanowires, Nano Lett., , 11 (9), pp 3792–3796, DOI: 10.1021/nl201850k E Comini, C Baratto, G Faglia, M Ferroni, A Vomiero, G Sberveglieri (2009), Quasi-one dimensional metal oxide semiconductors:Preparation, characterization and application as chemical sensors, Progress in Materials Science 54, pp 1–67 G Rani, P D Sahare (2013), Study of the structural and morphological changes during the phase transition of ZnS to ZnO, Appl Phys A, DOI 10.1007/s00339-0138173-6 G Salviati1, F Fabbri, F Detto, F Rossi, L Lazzarini, T Sekiguchi (2013), Chapter 13 – Cathodoluminescence of Self-assembled Nanosystems: The Cases of Tetrapods, Nanowires, and Nanocrystals, Characterization of Semiconductor Heterostructures and Nanostructures (Second Edition), ISBN: 978-0-444-59551-5 G.H Yue, P.X Yan, D Yan, X.Y Fan, M.X Wang, D.M Qu et al (2006), Hydrothermal synthesis of single-crystal ZnS nanowires, Appl Phys A, 84, pp 409– 412 G.Z Shen, Y Bando, D Golberg, C.W Zhou (2008), Heteroepitaxial growth of orientation-ordered ZnS nanowire arrays, J Phys Chem C, 112, pp 12299–12303 H Alves, D Pfisterer, A Zeuner, T Riemann, J Christen, D.M Hofmann, B.K Meyer (2003), Optical investigations on excitons bound to impurities and dislocations in ZnO, Opt Mater., 23 (1–2), pp 33–37 H Chander (2005), Development of nanophosphors—A review, Materials Science and Engineering R 49, pp 113–155 H Hu, W Zhang (2006), Synthesis and properties of transition metals and rare-earth metals doped ZnS nanoparticles,Optical Materials, 28, pp 536-550 H Mao, K Yu, J Wang, J Yu, and Z Zhu (2009), Photoluminescence eigenmodes in a single ZnO nanobelt covering the ultraviolet and visible band, OPTICS EXPRESS 11860, Vol 17, No 14 134 45 H Masato, K Osamu, Y Akira, S Kenichiro, N Hajime, N Shigeru, and F Akihito (2002), Optical characteristics of infrared translucent closely-packed ZnS sintered body, Sumitomo Electric Technical Review, 160, 73–80 46 H Moon, C Nam, C Kim, B Kim (2006), Synthesis and photoluminescence of zinc sulfide nanowires by simple thermal chemical vapor deposition, Mater Res Bull, 41, pp 2013–2017 47 H Y Lu, S Y Chu, and C C Chang (2005), Synthesis and optical properties of well-aligned ZnS nanowires on Si substrate, J Crys Gro 280, 173 48 H Yan, J Johnson, M Law, R He, K Knutsen, J.R McKinney, J Pham, R Saykally, P Yang (2003), ZnO nanoribbon microcavity lasers, Adv, Mater No 22, pp.1907-1911 49 H Yang, C Huang, X Su, A.D Tang (2005), Microwave-assisted synthesis and luminescent properties of pure and doped ZnS nanoparticles, Journal of Alloys and Compounds, 402, pp 274-277 50 H Zhang, R.G Xie, T Sekiguchi, X.Y Ma, D.R Yang (2007), Cathodoluminescence and its mapping of flower-like ZnO, ZnO/ZnS core–shell and tube-like ZnS nanostructures, Mater Res Bull, 42, pp 1286–1292 51 52 53 54 55 56 57 58 59 H.C Liao, P.C Kuo, C.C Lin, S.Y Chen (2006), Synthesis and optical properties of ZnO–ZnS core–shell nanotube arrays, J Vac Sci Technol B, 24, pp 2198–2201 H.J Fan, B Fuhrmann, R Scholz, C Himcinschi, A Berger, H Leipner, et al (2006) Vapour-transport-deposition growth of ZnO nanostructures: switch between c-axial wires and a-axial belts by indium doping Nanotechnology;17: S231–9 H.J Yuan, S.S Xie, D.F Liu, X.Q Yan, Z.P Zhou, L.J Ci, J.X Wang, Y Gao, L Song, L.F Liu, W.Y Zhou, G Wang (2003), Characterization of zinc oxide crystal nanowires grown by thermal evaporation of ZnS powders, Chemical Physics Letters, Vol 371, No 3–4, pp 337-3417 H.J Yuan, X.Q Yan, Z.X Zhang, D.F Liu, Z.P Zhou, L Cao, J.X Wang, Y Gao, L Song, L.F Liu, X.W Zhao, X.Y Dou, W.Y Zhou, S.S Xie (2004), Synthesis, optical, andmagnetic properties of Zn1-xMnxS nanowires grown by thermal evaporation, Journal of Crystal Growth 271, pp 403–408 H.L Pan, T Yang, B.Yao, R Deng, R.Y Sui, L.L Gao, D.Z Shen (2010), Characterization and properties of ZnO1−xSx alloy films fabricated by radio-frequency magnetron sputtering, Applied Surface Science 256, pp 4621–4625 H.S Nalwa (2000), Handbook of Nanostructured Materials and Nanotechnology, Optical Properties, 4, Academic press H.Y CHEN, X.L YANG, D.D HOU, and Y.K LIU (2009), Synthesis and photoluminescence properties of Mn-doped ZnS nanobelts, Optoelectron Lett Vol.5 No.3 H.Y Lu, S.Y Chu, S.H Cheng (2005), The vibration and photoluminescence properties of one-dimensional ZnO nanowires, Journal of Crystal Growth 274, pp 506–511 H.Y Yang, S.F Yu, G P Li, T Wu (2010), Random lasing action of randomly 135 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 assembled ZnO Nanowires with MgO coating, OPTICS EXPRESS, Vol 18, No 13, PP 13647-54 HY Yang, SF Yu, J Yan, LD Zhang (2010), Random Lasing Action from Randomly Assembled ZnS Nanosheets, Nanoscale Research Letters , PP.809-812 I Shalish, H Temkin, V Narayanamurti (2004), Size-dependent surface luminescence in ZnO nanowires, Phys Rev B, 69 (24), p 245401 (1–4) J Li, G.J Fang, C Li, L.Y Yuan, L Ai, N.S Lui, D.S Zhao, K Ding, G.H Li, X.Z.Zang (2008), Synthesis and photoluminescence, field emission properties of stalactite- like ZnS-ZnO composite nanostructures.Applied Physics A 90, 759-763 J Cao, J Yang, Y Zhang, L Yang, Y Wang, D Wang, M Gao,Y Liu, X Liu, Z Xie (2010), Multifunctional Zn0.99-xMn0.01CuxS nanowires: Structure, luminescence and magnetism, Materials Research Bulletin 45, pp 705–709 J Gutowski, N Presser, I Broser (1988), Acceptor-exciton complexes in ZnO: A comprehensive analysis of their electronic states by high-resolution magneto-optics and excitation spectroscopy, Phys Rev B, 38 (14), pp 9746–9758 J Jiang, H.B Xu, L.P Zhu, W Niu, Y.M Guo, Y Li, L Hu, H.P He, Z.H Ye (2014), Structural and optical properties of ZnSO alloy thin films with different S contents grown by pulsed laser deposition, Journal of Alloys and Compounds 582, p.535–539 J Lu, X Zeng, H Liu, W Zhang, J Cui, C Hu (2013), Effects of Au catalysts for synthesis of ZnS microstructures on the sapphire substrate, Materials Letters 93, pp 337-340 J X Ding, J A Zapien, W W Chen, Y Lifshitz, S T Leeb (2004), Lasing in ZnS nanowires grown on anodic aluminum oxide templates, Appl Phys Lett., Vol 85, No 12, , PP 2361-2363 J Yan, X.S Fang, L.D Zhang, Y Bando, U.K Gautam, B Dierre et al (2008), Structure and cathodoluminescence of individual ZnS/ZnO biaxial nanobelt heterostructures, Nano Lett, 8, pp 2794–2799 J Yang, B Wang, J Cao, D Han, B Feng, M Wei, L Fan, C Kou, Q Liu, T Wang (2013), Controllable photoluminescent–magnetic dual-encoded wurtzite ZnS:Cu2+ Mn2+nanowires modulated by Cu2+and Mn2+ions, Journal of Alloys and Compounds 574, pp 240–245 J Zhang, Y Yang, F Jiang, J Li, B Xu, X Wang, S Wang (2006), Fabrication, structural characterization and photoluminescence of Q-1D semiconductor ZnS hierarchical nanostructures, Nanotechnology 17 , pp 2695-2700 J Zhao, L Qin, L Zhang (2009), Fabrication of ZnS/ZnO hierarchical nanostructures by two-step vapor phase method Meterials Research Bulletin 44 pp 1003-1008 J.C Johnson, H Yan, P Yang, R.J Saykally (2003), Optical cavity effects in ZnO nanowire lasers and waveguides, J Phys Chem B 107, pp 8816-8828 J.H He, Y.Y Zhang, J Liu, D Moore, G Bao, and Z.L Wang (2007), ZnS/Silica nanocable field effect transistors as biological and chemical nanosensors, J Phys Chem C, 111, 12152–12156 136 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 J.H Li, D.X Zhao, X.Q Meng, Z.Z Zhang, J.Y Zhang, D.Z Shen et al (2006), Enhanced ultraviolet emission from ZnS-coated ZnO nanowires fabricated by selfassembling method, J Phys Chem B, 110, pp 14685–14687 J.P Ge, J Wang, H.X Zhang, X Wang, Q Peng, Y.D Li (2005), Halide-Transport Chemical Vapor Deposition of Luminescent ZnS:Mn2+ One-Dimensional Nanostructures, Adv Funct Mater 15, pp 303-308 J.Q Hu, Y Bando, J.H Zhan, Y.B Li, T Sekiguchi (2003), Two-dimensional micrometer-sized single-crystalline ZnO thin nanosheets, Appl Phys Lett, 83, pp 4414–4416 J.T Hu, G.Z Wang, C.X Guo, D.P Li, L.L Zhang, J.J Zhao (2007), Au-catalyst growth and photoluminescence of zinc-blende and wurtzite ZnS nanobelts via chemical vapor deposition, J Lumin, 122–123, pp 172–175 J.Y Chen , C.J Pan, F.C Tsao, C.H Kuo, G.C Chi, B.J Pong, C.Y Chang, D.P Norton, S.J Pearton (2009), Characterization of ZnO nanowires grown on Si (100) with and without Au catalyst, Vacuum 83, pp 1076–1079 J.Z Liu , P.X Yan , G.H Yue , L.B Kong , R.F Zhuo , D.M Qu (2006), Synthesis of doped ZnS one-dimensional nanostructures via chemical vapor deposition, Materials Letters 60, pp 3471–3476 Jeong-Yeon Hwang, Sung Youl Park, Jong-Ho Park, Jong-Nam Kim, Sang Man Koo, Chang Hyun Ko ( 2012), Control of ZnO thin film surface by ZnS passivation to enhance photoluminescence, Thin Solid Films, Vol 520, No 6, pp 1832-18361 K Thonke, T Gruber, N Teofilov, R Schönfelder, A Waag, R Sauer (2001), Donor-acceptor pair transitions in ZnO substrate material, Physica B, 308–310, pp 945–948 K.M Sulieman, X.T Huang, J.P Liu, M Tang (2007), One-step growth of ZnO/ZnS core–shell nanowires by thermal evaporation, Smart Mater Struct, 16, pp 89–92 L Cao, B Zou, C Li, Z Zhang, S Xie, G Yang (2004), Laser emission of lowthreshold excitation from ZnO nanowires, Europhys Let., 68 (5), pp 740-745 L Chen, J Zhang, H Zhao, X Wang (2007), Hydrothermal synthesis and luminescence properties of microtubes constructed by fluffy ZnS: Mn2+ with nanostructures, Journal of Nanoscience and Nanotechnology, Vol 8, pp.1-4 L Shi, Y.M Xu, Q Li (2009), Shape-selective synthesis and optical properties of highly ordered one-dimensional ZnS nanostructures, Cryst Growth Des, 9, pp 2214–2219 L Yu, X.F Yu, Y Qiu, Y Chen, S Yang (2008), Nonlinear photoluminescence of ZnO/ZnS nanotetrapods, Chemical Physics Letters 465, pp 272–274 L.D Sun, C.H Liu, C.S Liao, and C.H Yan (1999), ZnS nanoparticles doped with Cu(I) by controlling coordination and precipitation in aqueous solution, J Mater Chem., 9, 1655–1657 L.D Zhang and X.S Fang (2008), Controlled growth and characterization methods of semiconductor nanomaterials, J Nanosci Nanotechnol., 8, 149–201 L.E Brus (1986),Electronic wave functions in semiconductor clusters: experiment 137 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 and theory, J Phys Chem, 90, pp 2555-2560 L.L Chai, J Du, S.L Xiong, H.B Li, Y.C Zhu, Y.T Qian (2007), Synthesis of wurtzite ZnS nanowire bundles using a solvothermal technique,J Phys Chem C, 111, pp 12658–12662 M Hafeez, T Zhai, A.S Bhatti, Y Bando, D Golberg (2012), Enhanced field emission and optical properties of controlled tapered ZnS nanostructures, J Phys Chem C 116, 8297-8304 M Lin, T Sudhiranjan, C Boothroyd, K.P Loh (2004), Influence of Au catalyst on the growth of ZnS nanowires, Chemical Physics Letters 400, pp 175–178 M Wang, G.T Fei, X.G Zhu, B Wu, M.G Kong, L.D Zhang (2009), Densitycontrolled homoepitaxial growth of ZnS nanowire arrays, J Phys Chem C, 113, pp 4335–4339 M.H Huang, S Mao, H Feick, H.Q Yan, Y.Y Wu, H Kind, E Weber, R Russo, and P.D Yang (2001), Room-temperature ultraviolet nanowire, Science, 292, 1897– 1899 M.K Patra, K Manzoor, M Manoth, S.P Vadera, N Kumar (2008), Studies of luminescence properties of ZnO and ZnO:Zn nanorods prepared by solution growth technique, J Lumin., 128 (2), pp 267–272 M.W Murphy, P.S Grace Kim, X.T Zhou, J.G Zhou, M Coulliard, G.A Botton et al (2009), Biaxial ZnO–ZnS nanoribbons heterostructures, J Phys Chem C, 113, pp 4755–4757 M.W Murphy, X.T Zhou, J.Y.P Ko, J.G Zhou, F Heigl, T.K Sham (2009), Optical emission of biaxial ZnO–ZnS nanoribbon heterostructures, J Chem Phys, 130, p 084707 Michelle J.S Spencer (2012), Gas sensing applications of 1D-nanostructured zinc oxide: Insights from density functional theory calculations, Progress in Materials Science 57, pp 437–486 N Q Liem, V X Quang, D X Thanh, J I Lee, D Kim (2001), Temperture dependence of biexciton luminescence in cubic ZnS single crystals, Solid state communications 117 pp 255-259 100 N.Wang,Y.Cai, R.Q.Zhang (2008),Growth of nanowires, A Review Journal,pp.151 101 N.Y Garces, L Wang, L Bai, N.C Giles, L.E Halliburton, G Cantwell (2002), Role of copper in the green luminescence from ZnO crystals, Appl Phys Lett., 81 (4), pp 622–624 102 P Mandal, A Singh, S Kasture, A V Gopal, A S Vengurlekar (2011), Plasmon assisted intense blue-green emission from ZnO/ZnS nanocrystallites, Optical Materials 33, pp 1786-1791 103 P.A Hu, Y.Q Liu, L Fu, L.C Cao, D.B Zhu (2004), Self-assembled growth of ZnS nanobelt networks, J Phys Chem B, 108, pp 936–938 P.K Ghosh, Sk.F Ahmed, S Jana, K.K Chattopadhyay (2007), Photoluminescence and field 104 emission properties of ZnS: Mn nanoparticles synthesized by rf-magnetron sputtering technique, Optical Materials 29, pp 1584–1590 138 105 P.K Ghosh, U.N Maiti, S Jana, K.K Chattopadhyay (2006), Field emission from ZnS nanorods synthesized by radio frequency magnetron sputtering technique, Appl Surf Sci, 253, pp 1544–1550 106 P.R Sajanlal, T.S Sreeprasad, A.K Samal and T Pradeep (2011), , Anisotropic nanomaterials: structure, growth, assembly, and functions, Nano Reviews 2: 5883 107 P.V Radovanovic, C.J Barrelet, S Gradec, F Qian and C.M Lieber 2005, General Synthesis of Manganese-Doped II−VI and III−V Semiconductor Nanowires, Nano Lett., Vol 5, No 108 Q Li, C.R Wang (2003), Fabrication of wurtzite ZnS nanobelts via simple thermal evaporation, Appl Phys Lett 83, 359 109 Q Pan, D Yang, Y Zhao, Z Ma, G Dong, J Qiu (2013), Facile hydrothermal synthesis of Mn doped ZnS nanocrystals and luminescence properties investigations, Journal of Alloys and Compounds 579, pp 300–304 110 Q.H Xiong, G Chen, J.D Acord, X Liu, J.J Zengel, H.R Gutierrez et al (2004), Optical properties of rectangular cross-sectional ZnS nanowires, Nano Lett, 4, pp 1663–1668 111 Q.J Feng, D.Z Shen, J.Y Zhang, H.W Liang, D.X Zhao, Y.M Lu et al (2005) Highly aligned ZnS nanorods grown by plasma-assisted metalorganic chemical vapor deposition, J Cryst Growth, 285, pp 561–565 112 Q.X Zhao, P Klason, M Willander, H.M Zhong, W Lu, J.H Yang (2005), Deeplevel emissions influenced by O and Zn implantations in ZnO, Appl Phys Lett., 87 (21), p 211912 (1–3) 113 R Chen, D Li, B Liu, Z Peng, G.G Gurzadyan, Q Xiong, H Sun (2010), Optical and Excitonic Properties of Crystalline ZnS Nanowires: Toward Efficient Ultraviolet Emission at Room Temperature, Nano letter 10, pp 4956-4961 114 R.B.M Cross, M.M De Souza, E Sankara Narayanan (2005), A low temperature combination method for the production of ZnO nanowires, Nanotechnology, 16 (10), pp 2188–2192 115 R.F Zhuo, H.T Feng, D.Yan, J.T Chen, J.J Feng, J.Z Liu, P.X Yan (2008), Rapid growth and photoluminescence properties of doped ZnS one-dimensional nanostructures, Journal of Crystal Growth 310, pp 3240– 3246 116 R.M Wang, W Liu (2012), Synthesis and characterization of ZnS tetrapods and ZnO/ZnS heterostructures, Thin Solid Films 522, pp 40–44 117 R.N Bhargava, D Gallagher, X Hong, A Nurmikko (1994), Optical properties of manganese-doped nanocrystals of ZnS, Physical Review Letters, Vol 72, 3, pp.416419 118 R.N Bhargava, D Haranath and A Mehta (2008), Bandgap Engineering and Doping of ZnO and ZnOS Nanocrystals, Journal of the Korean Physical Society, Vol 53, No 119 R.S Knox (1963), Theory of Excitons, Solid state Physics supplements, Academic Press, New York 120 R.S.Wagner, W.C Ellis (1964), Vapor–liquid–solid mechanism of single crystal 139 growth,Appl Phys Lett 4, 89 121 S Barth, F.H Ramirez, J.D Holmes, A.R Rodriguez (2010), Synthesis and applications of one-dimensional semiconductors, Progress in Materials Science 55, pp 563–627 122 S Biswas, S Kar (2008), Fabrication of ZnS nanoparticles and nanorods with cubic and hexagonal crystal structures: a simple solvothermal approach, Nanotechnology, 19, p 045710 123 S Biswas, T Ghoshal, S Kar, S Chakrabarti, S Chaudhuri (2008), ZnS nanowire arrays: synthesis, optical and field emission properties,Cryst Growth Des, 8, pp 2171–2176 124 S Kar, S Chaudhuri (2005), Controlled synthesis and photoluminescence properties of ZnS nanowires and nanoribbons, J Phys Chem B, 109, pp 3298– 3302 125 S Kar, S Chaudhuri (2005), Synthesis and optical properties of single and bicrystalline ZnS nanoribbons, Chem Phys Lett, 414, pp 40–46 126 S Mathur, R von Hagen, R Müller (2013), 4.12 – One-Dimensional Inorganic Nanomaterials for Energy Storage and Production, Solid-State Materials, Pages 317–341 127 S P Lau, H Y Yang, S F Yu, H D Li, M Tanemura, T Okita, H Hatano, H H Hng (2005), Laser action in ZnO nanoneedles selectively grown on silicon and plastic substrates, Applied Physics Letters 87, pp 013104-06 128 S Park, C Jin, H Kim, C Hong, C Lee (2012), Enhanced violet emission from ZnS nanowires annealed in an oxygen atmosphere, Journal of Luminescence 132, pp.231– 235 129 S Ummartyotin, N Bunnak, J Juntaro, M Sain, H Manuspiya (2012), Synthesis and luminescence properties of ZnS and metal (Mn, Cu)-doped-ZnS ceramic powder, Solid State Sciences 14, pp 299-304 130 S.C Ray, J.W Chiou, W.F Pong, and M.H Tsai (2006), The electronic properties of nanomaterials elucidated by synchrotron radiation based spectroscopy, Crit Rev Solid State Mater Sci., 31, 91–110 131 S.K Chan, S.K Lok, G Wang, Y Cai, N Wang, K.S Wong et a l(2008).MBEgrowth cubic ZnS nanowires, J Electron Mater, 37, pp 1433–1437 132 S.K Panda, A Dev, S Chaudhuri (2007), Fabrication and luminescent properties of c-Axis oriented ZnO–ZnS core–shell and ZnS nanorod arrays by sulfidation of aligned ZnO nanorod arrays, J Phys Chem C, 111, pp 5039–5043 133 S.L Ji and C.H Ye, Synthesis (2008), Growth mechanism, and applications of zinc oxide nanomaterials, J Mater Sci Technol., 24, 457–472 134 S.S Lin, J.H Song, Y.F Lu and Z L Wang (2009), Identifying individual n- and ptype ZnO nanowires by the output voltage sign of piezoelectric nanogenerator, Nanotechnology 20, 365703 (5pp) 135 S.S Mao (2004), Nanolasers: Lasing from nanoscale quantum wires, Int J of Nanotechnology, Vol 1, Nos 1/2 136 T N Lin, C P Huang, G W Shu, J L Shen, C S Hsiao, and S Y Chen, Influence 140 of pulsed laser annealing on the optical properties of ZnO nanorods (2012), Phys Status Solidi A, 1–6 137 T Taguchi, T Yokogawa, H Yamashita (1984), Excitonic and time-resolved edge emissions of iodine-doped cubic ZnS crystals excited by an excimer laser, Solid state communications, vol 49, No 6, pp 551-554 138 T.G Kryshtab, V.S Khomchenko, V.P Papusha, M.O Mazin, Yu.A Tzyrkunov (2002), Thin ZnS:Cu,Ga and ZnO:Cu,Ga film phosphors, Thin Solid Films 403 –404, pp 76–80 139 T.Y Zhai, X.S Fang, M.Y Liao, X.J Xu, H.B Zeng, Y Bando et al (2009) A comprehensive review of one-dimensional metal–oxide nanostructure photodetectors, Sensors, 9, pp 6504–6529 140 T.Y Zhai, X.S Fang, Y Bando, B Dierre, B.D Liu, H.B Zeng et al (2009), Characterization, cathodoluminescence, and field-emission properties of morphology-tunable CdS micro/nanostructures,Adv Funct Mater, 19, pp 2423– 2430 141 T.Y Zhai, Z.J Gu, H.B Fu, Y Ma, J.N Yao (2007), Synthesis of single-crystal ZnS nanoawls via two-step pressure-controlled vapor-phase deposition and their optical properties, Cryst Growth Des, 7, pp 1388–1392 142 U Flesch, R.-A Hoffmann, R Ras (1970), Exciton luminescence of cubic ZnS crystals, Journal of Luminescence 3, pp 137-142 143 U Kaiser, L Chen, S Geburt, C Ronning, W Heimbrod (2011), Defect induced changes on the excitation transfer dynamics in ZnS/Mn nanowires, Nanoscale Research Letters 6:228, pp 1-5 144 Ü Özgür,Ya I Alivov, C Liu, A Teke,M A Reshchikov, S Doğan,V Avrutin,S.J Cho, and H Morkoỗ (2005), A comprehensive review of ZnO materials and devices, JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 98, 041301 145 U.K Gautam, L.S Panchakarla, B Dierre, X.S Fang, Y Bando, T Sekiguchi et al (2009), Solvothermal synthesis, cathodoluminescence, and field-emisision properties of pure and N-doped ZnO nanobullets, Adv Funct Mater, 19, pp 131– 140 146 U.K Gautam, X.S Fang, Y Bando, J.H Zhan, and D Golberg (2008), Synthesis, structure and multiply enhanced field-emission properties of branched ZnS nanotube In nanowire core-shell heterostructures, ACS Nano, 2, 1015–1021 147 U.K Gautam, Y Bando, L Bourgeois, X.S Fang, P.M.F.J Costa, J.H Zhan, and D Golberg (2009), Synthesis of metal-semiconductor heterojunctions inside carbon nanotubes, J Mater Chem., 19, 4414–4420 148 W Liu, R Wang, N Wang (2010), From ZnS nanobelts to ZnS/ZnO heterostructures: Microscopy analysis and their tunable optical property, Appl Phys Lett 97, 041916 149 W Q Yang, L Dai, L P You, and G G Qin (2008), Color tuning of photoluminescence from ZnS nanobelts synthesized with Cu and Mn doping and without intentionally doping, Phys Lett A 372, 4831 150 W Wang, F Huang, Y Xia, A Wang (2008), Photophysical and photoluminescence properties of co-activated ZnS:Cu,Mn phosphors, Journal of Luminescence 128, pp 141 610–614 151 W.J Miao (2008), Electrogenerated chemiluminescence and its biorelated applications, Chem Rev, 108, pp 2506–2553 152 X F Fan, Z X Shen, Y M Lu and J.L Kuo (2009), A theoretical study of thermal stability and electronic properties of wurtzite and zincblende ZnOxS1−x, New Journal of Physics 11 093008 153 X Fan, M.L Zhang, I Shafiq, W.J Zhang, C.S Lee, S.T Lee (2009), ZnS/ZnO heterojunctions nanoribbons, Adv Mater, 21, pp 2393–2396 154 X Fan, Y Kong, I Shafiq, S.T Lee, F Li, X Meng, L Jiang (2011), ZnO and ZnS composited tri-crystal nanorions Matterials Letters 65, pp 1621-1624 155 X Fang , T Zhai, U.K Gautamb, L Li,L Wu, Y Bando, D Golberg (2011), ZnS nanostructures: From synthesis to applications, Progress in Materials Science 56, pp 175–287 156 X Liu, X Wu, H Cao, R.P.H Chang (2004), Growth mechanism and properties of ZnO nanorods synthesized by plasma-enhanced chemical vapor deposition, J Appl Phys., 95 (6), pp 3141–3147 157 X W SUN, S.F.YU, C.X.XU, C.YUEN, B.J.CHEN, S LI (2003), RoomTemperature Ultraviolet Lasing from Zinc Oxide Microtubes, Jpn J Appl Phys Vol 42 pp L 1229–L 1231 158 X Wang, J Shi, Z Feng, M Li and C.Li (2011), Visible emission characteristics from different defects of ZnS nanocrystals, Phys Chem Chem Phys., ,13, pp 47154723 159 X Wanga, Q Zhanga, B Zou, A Lei, P Rena (2011), Synthesis of Mn-doped ZnS architectures in ternary solution and their optical properties, Applied Surface Science 257 pp 10898–10902 160 X Zhang, S Xie, Y Fan, Z Wang, H Zhang, M Zhao (2011), Structural and electronic properties of ZnS/ZnO heteronanotubes, Physica E 43, pp.1522–1527 161 X Zhang, Y Zhang, Y Song, Z Wang, and D Yu (2005), Optical properties of ZnS nanowires synthesized via simple physical evaporation, Physica E 28, 162 X.D Wang, P.X Gao, J Li, C.J Summers, Z.L Wang (2002), Rectangular porous ZnO–ZnS nanocables and ZnS nanotubes, Adv Mater, 14, pp 1732–1735 163 X.J Chen, H.F Xu, N.S Xu, F.H Zhao, W.J Lin, G Lin et al (2003) Kinetically controlled synthesis of wurtzite ZnS nanorods through mild thermolysis of a covalent organic–inorganic network, Inorg Chem, 42, pp 3100–3106 164 X.J Xu, G.T Fei, W.H Yu, X.W Wang, L Chen, L.D Zhang (2006), Preparation and formation mechanism of ZnS semiconductor nanowires made by the electrochemical deposition method, Nanotechnology, 17, pp 426–429 165 X.M Meng, J Liu, Y Jiang, W.W Chen, C.S Lee, I Bello et al (2003), Structure- and size-controlled ultrafine ZnS nanowires, Chem Phys Lett, 382, pp 434–438 166 X.M Zhang, M.Y Lu, Y Zhang, L.J Chen, and Z L Wang (2009), Fabrication of a High-Brightness Blue-Light-Emitting Diode Using a ZnO-Nanowire Array Grown on p-GaN Thin Film, Adv Mater 21, pp 2767–2770 142 167 X.S Fang and L.D Zhang (2006), Controlled growth of one-dimensional oxide nanomaterials, J Mater Sci Technol., 22, 1–18 168 X.S Fang and L.D Zhang (2006), One-dimensional (1D ZnS nanomaterials and nanostructures, J Mater Sci Technol., 22, 721–736 169 X.S Fang, C.H Ye, L.D Zhang, Y.H Wang, Y.C Wu (2005), Temperaturecontrolled catalytic growth of ZnS nanostructures by the evaporation of ZnS nanopowders, Adv Funct Mater, 15, pp 63–68 170 X.S Fang, C.H Ye, X.S Peng, Y.H Wang, Y.C Wu, L.D Zhang (2004), Largescale synthesis of ZnS nanosheets by the evaporation of ZnS nanopowders, J Cryst Growth, 263, pp 263–268 171 X.S Fang, U.K Gautam, Y Bando, B Dierre, T Sekiguchi, D Golberg (2008), Multiangular branched ZnS nanostructures with needle-shaped tips: potential luminescent and field-emitter nanomaterial, J Phys Chem C, 112, pp 4735–4742 172 X.S Fang, Y Bando, C.H Ye, D Golberg (2007), Crystal orientation-ordered ZnS nanobelt quasi-arrays and their enhanced field-emission,Chem Commun, pp 3048–3050 173 X.S Fang, Y Bando, D Golberg (2008), Recent progress in one-dimensional ZnS nanostructures, J Mater Sci Technol, 24, pp 512–519 174 X.S Fang, Y Bando, G.Z Shen, C.H Ye, U.K Gautam, P.M.F.J Costa et al (2007) Ultrafine ZnS nanobelts as field emitters, Adv Mater, 19, pp 2593–2596 175 X.S Fang, Y Bando, M.Y Liao, U.K Gautam, C.Y Zhi, B Dierre et al (2009).Single-crystalline ZnS nanobelts as ultraviolet-light sensors, Adv Mater, 21, pp 2034–2039 176 X.S Fang, Y Bando, U.K Gautam, T.Y Zhai, Gradečk, D Golberg (2009), Heterostructures and superlattices in one-dimensional nanoscale semiconductors, J Mater Chem, 19, pp 5683–5689 177 X.S Fang, Y.S Bando, U.K Gautam, T.Y Zhai, H.B Zeng, X Xu, M Liao, D Golberg (2009),ZnO and ZnS Nanostructures: Ultraviolet-Light Emitters, Lasers, and Sensors, Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences, 34: pp.190–223 178 X.T Zhang, Y.C Liu, Z.Z Zhi, J.Y Zhang, Y.M Lu, W Xu, D.Z Shen, G.Z Zhong, X.W Fan, X.G Kong (2002), High intense UV-luminescence of nanocrystalline ZnO thin films prepared by thermal oxidation of ZnS thin films, Journal of Crystal Growth, Vol 240, No 3–4, pp 463-466 179 X.T Zhou, P.S.G Kim, T.K Sham, S.T Lee (2005), Fabrication, morphology, structure, and photoluminescence of ZnS and CdS nanoribbons, J Appl Phys, 98, p 024312 180 X.W Sun, J.X Wang, and A Wei (2008), Zinc oxide nanostructured biosensor for glucose detection, J Mater Sci Technol., 24, 649–656 181 X.Y Wang, Y.C Zhu, H Fan, M.F Zhang, B.J Xi, H.Z Wang et al (2008) Growth of ZnS microfans and nanosheets: controllable morphology and phase, J Cryst Growth, 310, pp 2525–2531 182 Y Ding, X.D Wang, Z.L Wang (2004), Phase controlled synthesis of ZnS nanobelts: zinc blende vs wurtzite, Chem Phys Lett, 398, pp 32–36 143 183 Y Huang, Y Cai, H Liu (2011), Hydrothermal synthesis and optical properties of Zn1-xMnxS nanorods, Particuology 9, pp 533-536 184 Y Jiang, X.M Meng, J Liu, Z.Y Xie, C.S Lee, S.T Lee, Hydrogen-assisted thermal evaporation synthesis of ZnS nanoribbons on a large scale, Adv Mater, 15 (2003), pp 323–327 185 Y Kayanuma (1988), Quantum-size effects of interacting electrons and holes in semiconductor microcrystals with spherical shape, Phys Rev B, 38, pp 9797-9805 186 Y Yang, W.J Zhang (2004), Preparation and photoluminescence of zinc sulfide nanowires, Mater Lett, 58, pp 3836–3838 187 Y.B He , L Zhang, L.H Wang, M.K Li, X.H Shang, X Liu, Y.M Lu, B.K Meyer (2014), Structural and optical properties of single-phase ZnO1-xSx alloy films epitaxially grown by pulsed laser deposition, Journal of Alloys and Compounds 587, pp 369–373 188 Y.C Zhu, Y Bando, D.F Xue (2003), Spontaneous growth and luminescence of zinc sulfide nanobelts, Appl Phys Lett, 82, pp 1769–1771 189 Y.C Zhu, Y Bando, D.F Xue, D Golberg (2004), Oriented assemblies of ZnS onedimensional nanostructures, Adv Mater, 16, pp 831–834 190 Y.C Zhu, Y Bando, L.W Yin (2004), Design and fabrication of BN-sheathed ZnS nanoarchitectures, Adv Mater, 16, pp 331–334 191 Y.F Lin, Y.J Hsu, S.Y Lu, W.S Chiang (2006), One-step formation of core–shell sulfide–oxide nanorod arrays from a single precursor, Nanotechnology, 17, pp 4773–4782 192 Y.G Liu, P Feng, X.Y Xue, S.L Shi, X.Q Fu, C Wang et al (2007) Roomtemperature oxygen sensitivity of ZnS nanobelts, Appl Phys Lett, 90, p 042109 193 Y.P Zhang, W Liu, B.D Liu, R.M Wang (2014), Morphology–structure diversity of ZnS nanostructures and their optical properties, Rare Met 33(1):1–15 194 Y.Q Chang, M.W Wang, X.H Chen, S.L Ni, W.J Qiang (2007), Field emission and photoluminescence characteristics of ZnS nanowires via vapor phase growth, Solid state Commun, 142, pp 295–298 195 Y.W Tao, X.J Zheng, W Liu, S.T Song, H Zheng (2013), Determination of the mechanical constants of ZnS nanobelt by combining nanoindentation test and finite element method, International Journal of Solids and Structures 50, pp 487–497 196 Y.W Wang, L.D Zhang, C.H Liang, G.Z Wang, X.S Peng (2002), Catalytic growth and photoluminescence properties of semiconductor single-crystal ZnS nanowires, Chem Phys Lett, 357, pp 314–318 197 Yu V Gorelkinskii* and G D Watkins (2004), Defects produced in ZnO by 2.5MeV electron irradiation at 4.2 K: Study by optical detection of electron paramagnetic resonance, PHYSICAL REVIEW B 69, 115212 198 Z Deng, L.Tong, M Flores, S Lin, J.X Cheng, H Yan, and Y Liu (2011), HighQuality Manganese-Doped Zinc Sulfide Quantum Rods with Tunable Dual-Color and Multiphoton Emissions, J Am Chem Soc., 133, pp 5389–5396 199 Z He, Y Su, Y Chen, D Cai, J Jiang, L Chen (2005), Self-catalytic growth and photoluminescence properties of ZnS nanostructures, Materials Research Bulletin 40, 144 pp 1308–1313 200 Z.G Chen, J Zou, D.W Wang, L.C Yin, G Liu, Q.F Liu et al (2009), Field emission and cathodoluminescence of ZnS hexagonal pyramids of zinc blende structured single crystals, Adv Funct Mater, 19, pp 484–490 201 Z.G Chen, J Zou, G Liu, H.F Lu, F Li, G.Q Lu, and H.M Cheng (2008), Siliconinduced oriented ZnS nanobelts for hydrogen sensitivity, Nanotechnology, 19, 055710 202 Z.G Chen, J Zou, G Liu, X.D Yao, F Li, X.L Yuan et al (2008), Growth, cathodoluminescence and field emission of ZnS tetrapod tree-like heterostructures, Adv Funct Mater, 18, pp 3063–3069 203 Z.G Chen, J Zou, G.Q Lu, G Liu, F Li, H.M Cheng (2007), ZnS nanowires and their coaxial lateral nanowire heterostructures with BN, Appl Phys Lett, 90, p 103117 204 Z.L Wang (2004), Zinc oxide nanostructures: Growth, properties and applications, J Phys Condens Matter, 16, R829–R858 205 Z.L Wang (2009), ZnO nanowire and nanobelt platform for nanotechnology, Materials Science and Engineering R 64 33–71 206 Z.L Wang, and J.H Song(2006), Piezoelectric nanogenerators based on zinc oxide nanowire arrays, Science, 312, 242–246 207 Z.M Liao, H.Z Zhang, Y.B Zhou, J Xu, J.M Zhang, D.P Yu (2008), Surface effects on photoluminescence of single ZnO nanowires, Physics Letters A 372 pp.4505–4509 208 Z.Q Wang, X.D Liu, J.F Gong, H.B Huang, S.L Gu, S.G Yang (2008), Epitaxial growth of ZnO nanowires on ZnS Nanobelts by metal organic chemical vapor deposition, Cryst Growth Des, 8, p 3911 209 Z.W Wang, L.L Daemen, Y.S Zhao, C.S Zha, R.T Downs, X.D Wang et al (2005) Morphology-tuned wurtzite-type ZnS nanobelts, Nat Mater, 4, pp 922–927 210 Z.X Zhang, J.X Wang, H.J Yuan, Y Gao, D.F Liu, L Song et al (2005) Lowtemperature growth and photoluminescence properties of ZnS nanoribbons, J Phys Chem B, 109, pp 18352–18355 211 Xiuli Wang, Jianying Shi, Zhaochi Feng, Mingrun Li, Can Li (2011), Visible emission characteristics from different defects of ZnS nanocrystals, Phys Chem Chem Phys.,13, pp 4715-4723 145 ... 1.8 Các loại cấu trúc dị thể chiều [36, 73, 121] 1.2 CÁC CẤU TRÚC NANO TINH THỂ MỘT CHIỀU ZnS, ZnO 1.2.1 Các cấu trúc nano tinh thể chiều ZnS 1.2.1.1 Tổng hợp cấu trúc nano chiều ZnS Hình 1.9 Một. .. PHÁP KHẢO SÁT CÁC THUỘC TÍNH CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU SAU CHẾ TẠO 38 iii CHƢƠNG NGHIÊN CỨU SỰ HÌNH THÀNH CẤU TRÚC NANO MỘT CHIỀU ZnS/ ZnO TỪ CÁC CẤU TRÚC NANO MỘT CHIỀU ZnS BẰNG PHƢƠNG... tài nghiên cứu Đề tài luận án ? ?Nghiên cứu chế tạo khảo sát trình chuyển pha ZnS/ ZnO cấu trúc nano ZnS chiều? ?? lựa chọn đặt mục tiêu nghiên cứu cụ thể nhƣ sau: - Nghiên cứu phát triển công nghệ chế