C ềơ ks ỡ
H nh 4.32 Ba đường cong Q tắt dần của mẫu nano tinh thể CdSe được
dần của mẫu nano tinh thể CdSe được đo tại cỏc nhiệt độ từ 4,5 K, 12 K và 31 K, kt = 400 nm, phõn tớch tại bước súng của đỉnh phỏt xạ.
Chỳng tụi cũng đó đo thời gian sống phỏt xạ trong cỏc mẫu chấm lƣợng tử CdSe/ZnS2,5ML hệ mẫu 9-1a . Hỡnh 4.33 là cỏc đƣờng cong HQ tắt dần của đỉnh phỏt xạ tại 567 nm dƣới kớch thớch xung 400 nm, ở bốn nhiệt độ khỏc nhau là 4 K, 14 K, 21 K và 40 K, của mẫu CdSe với cấu trỳc l i v . Chỳng tụi cũng thấy sự ngắn
đi của thời gian sống phỏt xạ khi t ng nhiệt độ mẫu. Thời gian sống phỏt xạ của c p điện tử – lỗ trống trong chấm lƣợng tử CdSe ZnS2,5ML này tại 4 K là 220 ns, c n tại nhiệt độ 14 K là 88 ns và ở nhiệt độ ph ng là c > 30 ns. Nhƣ đó viết ở phần trờn, từ đo HQ tắt dần, ta c thể biết đƣợc thời gian sống của c p điện tử - lỗ trống (exciton), từ đƣờng cong tắt dần HQ. 0 100 200 300 400 500 1E-4 1E-3 0.01 0.1 1 0.029e-t/220 4K 14K 21K 40K C-ờ ng độ chuẩ n hó a Thời gian (ns) KT=400nm anal=567nm 0.075*e-t/88 CdSe/ZnS2,5ML (9-1a)
H nh 4.33. Bốn đường cong HQ tắt dần của mẫu nano tinh thể CdSe/ZnS2,5ML được đo tại cỏc nhiệt độ là 4 K, 14 K, 21 K và 40 K. được đo tại cỏc nhiệt độ là 4 K, 14 K, 21 K và 40 K.
Chỳng tụi cũng đó đo hiệu suất lƣợng tử của một số mẫu chế tạo đƣợc, giỏ trị của chỳng và cỏc giỏ trị thời gian sống phỏt xạ đƣợc đƣa ra trong bảng 4.1 nhƣ sau:
ảng 4.1. Bảng hiệu suất lượng tử và thời gian sống của một số mẫu chấm lượng tử.
Tờn mẫu Hiệu suất lƣợng tử (%) Thời gian sống (ns)
CdSe (N88) 6,3 24,7
CdSe/ZnS 1 ML (N88-1) 9,5 21
CdSe/ZnS 1,6 ML (N88-2) 22,7 18,6
Ta biết r ng hiệu suất lƣợng tử QY cú quan hệ tuyến tớnh với thời gian sống của trạng thỏi kớch thớch, thụng qua tốc độ tắt dần phỏt xạ, đ là QY = τ. phƣơng trỡnh 4.8). Tuy nhiờn, từ bảng 4.1, ta thấy r ng hai giỏ trị này trong hệ cỏc mẫu của chỳng tụi khụng t ng tuyến tớnh với nhau. Thời gian sống ngắn đi và hiệu suất lƣợng tử t ng cao hơn đó đƣợc quan sỏt thấy, chỳng tụi ngh r ng trong trƣờng hợp này, r ng tốc độ tỏi hợp phỏt xạ đƣợc t ng lờn, nhƣ đƣợc Fisher nờu trong luận ỏn của mỡnh [29].
4.6. Kết luận
Cỏc kết quả đƣợc trỡnh bày ở chƣơng 4 này cho thấy:
1. Đó khảo sỏt đƣợc cỏc tớnh chất quang nhƣ phổ hấp thụ và phỏt xạ của chấm lƣợng tử CdSe ở nhiệt độ thƣờng, dƣới cỏc bƣớc s ng kớch thớch tại 400 nm và 488 nm. Đó chế tạo đƣợc cỏc mẫu c hấp thụ và phỏt xạ HQ trong toàn bộ vựng nhỡn thấy. 2. Đó khảo sỏt ảnh hƣởng của độ dày lớp v tới tớnh chất quang của CdSe l i, nhƣ một lớp v ZnS với chiều dầy khỏc nhau từ 1 ML tới 13 ML và nhiều lớp v với cấu trỳc CdSe ZnSe ZnS và CdSe CdS ZnS. Đỉnh hấp thụ đầu tiờn 1Sh3/21Se của chấm lƣợng tửCdSe sau khi đƣợc bọc cỏc lớp v thỡ đều bị dịch về phớa bƣớc s ng cỏc bƣớc s ng dài hơn. Khi độ dày của lớp v ZnS càng t ng thỡ đỉnh hấp thụ càng dịch về phớa s ng dài. Với cấu trỳc nhiều lớp v với lớp v ngoài dày, sự dịch đỉnh cũng tƣơng tự. Hiện tƣợng này đƣợc giải thớch là do hai nguyờn nhõn: Sự trải rộng của hàm s ng điện tử ra phớa lớp v tinh thể bờn ngoài và sự thay đổi vị trớ của cỏc dải h a trị và dải dẫn của cấu trỳc l i v dày so với cỏc vị trớ của cỏc dải này của chất bỏn dẫn l i band alignment , dẫn đến làm thay đổi kiểu giam giữ, nhƣ giả thiết đƣợc S. Nie nờu ra [75].
3. Nghiờn cứu phỏt xạ HQ tại cỏc nhiệt độ thấp khỏc nhau, từ 4 K tới 300 K đó đƣợc thực hiện. Đó quan sỏt đƣợc thay đổi về tớnh chất phỏt xạ của c p điện tử – lỗ trống trong nano tinh thể CdSe và CdSe ZnS theo nhiệt độ. Cƣờng độ phỏt xạ mạnh nhất, vạch h p nhất, đạt đƣợc tại 4 K. Chỳng tụi mụ tả tƣơng tỏc exciton-phonon ảnh hƣởng mạnh bởi sự giam giữ lƣợng tử, với sự t ng tƣơng tỏc với cỏc phonon õm và
giảm tƣơng tỏc với cỏc phonon quang dọc LO . Chỳng tụi quan sỏt thấy xu hƣớng về sự dịch vị trớ đỉnh phổ HQ tại nhiệt độ thấp 4 K về phớa cỏc bƣớc súng dài hơn tại 300 K c 20 nm trong cỏc mẫu đó khảo sỏt. Vị trớ đỉnh phổ HQ hầu nhƣ khụng thay đổi, giữ nguyờn tại cỏc nhiệt độ từ 4 K tới 60 K, sau đ mới bắt đầu dịch chuyển. Cỏc giỏ trị này đều thu đƣợc đối với tất cả cỏc mẫu đo khỏc nhau của l i CdSe, CdSe/ZnS2,5ML, CdSe/ZnSe2ML, CdSe/ZnSe2ML/ZnS19ML.
4. Đó phõn tớch cỏc đƣờng cong huỳnh quang tắt dần của chấm lƣợng tử CdSe và CdSe ZnS trong khoảng nhiệt độ từ 4 K đến 300 K. Cỏc đƣờng cong tắt dần này khụng tuõn theo hàm mũ đơn giản mà khớp theo nhiều hàm e mũ. Điều này cho thấy tớnh phức tạp của quỏ trỡnh: di chuyển của điện tử sau khi nhận n ng lƣợng kớch thớch, quỏ trỡnh di chuyển của cả điện tử và lỗ trống trong chấm lƣợng tử sau thời điểm nhận n ng lƣợng là photon kớch thớch ở chế độ giam giữ mạnh về phớa biờn hạt, r i quay trở lại tỏi hợp với lỗ trống, r i quỏ trỡnh phục h i và tỏi hợp phỏt xạ của c p điện tử – lỗ trống trong nano tinh thể CdSe và CdSe ZnS. Chỳng tụi đó phõn tớch cỏc đƣờng HQ tắt dần của chấm lƣợng tử CdSe và CdSe/ZnS trong khoảng nhiệt độ từ 4 K đến 300 K. Thời gian sống trong khoảng 4,5 K đến 300 K trong cả hai trƣờng hợp CdSe và CdSe ZnS với CdSe l i c cấu trỳc lập phƣơng giả kẽm thỡ tƣơng tự nhau. Chỳng tụi nhận thấy thành phần thời gian sống dài phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ. Tại 4 K, thời gian sống phỏt xạ rad là dài nhất trong cả hai trƣờng hợp CdSe và CdSe ZnS, tuy nhiờn, trờn 60 K, nhiệt độ khụng ảnh hƣởng nhiều đến cỏc đƣờng HQ tắt dần.
CHƢƠNG 5
TÍNH CHẤT QUANG CỦA CÁC CHẤM LƢỢNG TỬ CdSe VỚI CẤU TRÚC LếI/VỎ Đ ĐƢỢC IẾN ĐỔI Ề MẶT