Để khảo sát tính chất huỳnh quang của mẫu ZnS và ZnS sau khi pha tạp Mn ở cá tỷ lệ khác nhau, chúng tôi đã tiến hành phép đo phổ huỳnh quang.
Để thuận tiên cho việc khảo sát vật liệu nano ZnS và ZnS:Mn, phổ kích thích huỳnh quang được đưa ra nhằm tìm ra năng lượng kích thích phù hợp nhất trong đó vật liệu sẽ hấp thụ và bức xạ ra ánh sáng có cường độ huỳnh quang lớn nhất.
Phổ kích thích huỳnh quang đối với mẫu ZnS ở bước sóng cho thấy các đỉnh phổ phát quang ở bước sóng 338 nm, 495 nm, và 506 nm, trong đó đỉnh phổ ở 338 nm có cường độ phát quang mạnh nhất. Điều đó chứng tỏ rằng đối với bước sóng 338 nm thì số lượng các electron di chuyển lên vùng dẫn là cao nhất. Từ đó phổ huỳnh quang của ZnS được khảo sát dùng bước sóng kích thích là 335nm.
Hình 3.2: Phổ kích thích huỳnh của mẫu ZnS ở bước sóng 315 nm
Ngoài ra, trong phổ kích thích huỳnh quang, đỉnh phổ ở 495 nm và 506 nm được gán cho sự kích thích trực tiếp ion Mn2+ từ mức năng lượng cơ bản 6A1 lên mức năng lượng kích thích 4T2 và 4T1 tương ứng. Những sự dịch chuyển này là các spin cấm (spin forbidden) nên cường độ rất nhỏ so với đỉnh kích thích của chính mạng ZnS ở bước sóng 338nm [27,28].
Sau khi xác định được bước sóng kích thích phù hợp nhất, phổ huỳnh quang của các mẫu ZnS và ZnS:Mn được khảo sát ở bước sóng 335 nm với yêu cầu là các mẫu có nồng độ tương đương nhau.
Hình 3.3: (a).Phổ huỳnh quang của các mẫu ZnS và ZnS:Mn ở bước sóng 335nm. (b) Giản đồ tách mức năng lượng của ZnS:Mn
Phổ phát quang này gồm 2 đám: đám xanh lam với cực đại ở khoảng 438 nm do các tâm sai hỏng tự kích hoạt hình thành bởi các nút khuyết của kẽm bên trong mạng tinh thể ZnS và đám da cam – vàng với cực đại khoảng 580 nm đặc trưng dịch chuyển bức xạ từ 4T16A1 trong lớp vỏ điện tử 3d5 của các ion Mn2+ [27,28]. Hai đám này nằm ở hai vùng khá xa nhau. Khi tăng dần nồng độ Mn thì cường độ của đám xanh lam tăng chậm còn cường độ của đám da cam – vàng tăng nhanh.
thích hợp cho việc ứng dụng hạt nano ZnS:Mn vào trong đánh dấu tế bào như mục tiêu của luận văn. Theo phổ huỳnh quang, nhóm nghiên cứu đã chọn ra mẫu ZnS :Mn với tỷ lệ tạp là 10% để tiếp tục sử dụng để chế tạo hạt đa chức năng cùng với hạt nano sắt Fe3O4.
3.2. Phân tích cấu trúc các hạt ZnS:Mn 10%, Fe3O4 và hạt đa chức năng qua phổ nhiễu xạ tia X