Để một lần nữa khẳng định việc ứng dụng của phổ PL trong việc nghiên cứu vật liệu nano bán dẫn là nhanh và tiện lợi, chúng tôi tiếp tục tiến hành khảo sát màng TiO2 – CdSe được nung tại 3000C. Từ Hình 3.11(b), chúng tôi nhận thấy phổ PL thực nghiệm cho một đỉnh phát quang tại bước sóng 670nm (~1.85eV) .Đỉnh phát quang này cũng được quy cho là phát quang của CdSe [17],[18]. Còn độ dịch Stokes giữa đỉnh phổ UV-Vis và đỉnh phổ PL thực nghiệm là nhỏ, khoảng 580meV. Do đó, chúng tôi sử dụng chương trình mô phỏng phổ PL mà kết quả được chúng tôi trình bày như trên Hình 3.11(a).
Từ Hình 3.11(a), ta thấy phổ PL mô phỏng khớp khá tốt so với phổ PL thực nghiệm. Điều này cho thấy sự phát quang xảy ra do cơ chế tái hợp bức xạ trực tiếp của cặp e-h.Kết quả mô phỏng cho kích thước hạt khoảng 11.8 nm , độ phân bố kích thước hạt khoảng 7%.
Luận Văn Thạc Sĩ Vật Lý GVHD : TS. Lâm Quang Vinh 47
Hình 3.11. (a)Giao diện mô phỏng phổ PL của màng TiO2 – CdSe. (b)Phổ UV -Vis và phổ PL (thực nghiệm và mô phỏng) của
màngTiO2 – CdSe. (a) 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 0 2 0 4 0 P L th u c n g h ie m P L m o p h o n g U V - V is th u c n g h ie m B u o c s o n g (n m ) Cu ong do 0 .0 0 .2 0 .4 0 .6 Do ha p thu (b)
Luận Văn Thạc Sĩ Vật Lý GVHD : TS. Lâm Quang Vinh 48
Kết quả mô phỏng phổ PL được chúng tôi so sánh với phép đo phổ XRD được trình bày như trên Hình 3.12.
Các mẫu phân tích phổ XRD có dạng bột mịn. Phổ XRD được khảo sát bằng điện cực Cu-Kα bước sóng λ = 1.54056 A0, góc nhiễu xạ 2θ từ 200 đến 600 tại Viện Khoa Học Vật Liệu,Viện Khoa Học và Công Nghệ Việt Nam.
Từ phổ XRD, chúng tôi thấy có 3 đỉnh nhiễu xạ của tinh thể CdSe pha cấu trúc dạng lập phương (zinc blende) với các mặt mạng (111),(220),(311) [2],[10],[11].Tuy nhiên, chỉ có đỉnh nhiễu xạ ứng với mặt mạng (111) cho vạch nhiễu xạ mạnh nhất và rõ nét nhất tại góc 2θ ≈250. Vì vậy, áp dụng công thức Scherrer (2.13) với 2θ ≈250, Δ(2 ) 2θ ≈ 0
Luận Văn Thạc Sĩ Vật Lý GVHD : TS. Lâm Quang Vinh 49
chúng tôi nhận được kích thước hạt vào khoảng 12.4 nm, có thể so sánh với kích thước 11.8 nm nhận được từ việc mô phỏng phổ PL.
Kết luận: Qua việc khảo sát màng TiO2 – CdSe được chế tạo tại nhiệt độ phòng và được nung ở 3000C, chúng tôi thấy rằng nếu sự phát quang xảy ra do sự tái hợp bức xạ trực tiếp của cặp e-h ở vùng dẫn và vùng hóa trị thì việc mô phỏng phổ PL để xác định kích thước hạt và sự phân bố kích thước hạt là rất hợp lí, cho ta kết quả nhanh và chính xác so với các phương pháp nghiên cứu khác. Các kết quả mà chúng tôi thu nhận được từ việc mô phỏng phổ PL để xác định kích thước hạt và sự phân bố kích thước hạt hoàn toàn phù hợp với kết quả phân tích ảnh vi hình thái TEM và phép đo phổ XRD. Vì vậy, chúng ta có thể sử dụng chương trình mô phỏng phổ PL này để xác định kích thước hạt, sự phân bố kích thước hạt cho các chất bán dẫn khác bằng cách thay đổi các thông số như: độ rộng vùng cấm của vật liệu khối (Eg ), khối lượng hiệu dụng của electron và lỗ trống(me, mh ), hằng số điện môi(ε), độ bán rộng vạch phổ (FWHM) sao cho tương ứng với vật liệu mà chúng ta cần nghiên cứu. Ngoài ra, dựa vào phổ PL ta có thể nghiên cứu tính chất quang của vật liệu nano.
Luận Văn Thạc Sĩ Vật Lý GVHD : TS. Lâm Quang Vinh 50