400 450 500 550 600 650 700 B−ớc sóng (nm)
5.2.1. Phổ hấp thụ và phổ huỳnh quang dừng của chấm lượng tử CIS
Hỡnh 5.2 là phổ hấp thụ của chấm lượng tử bỏn dẫn CuInS2 chế tạo ở
nhiệt độ 230 0C theo thời gian phản ứng khỏc nhaụ Đỉnh hấp thụ của chấm lượng tử bỏn dẫn CIS tại 490, 508, 528 và 556 nm tương ứng với thời gian lấy mẫu 5, 15, 30 và 60 phỳt. Phổ hấp thụ cho thấy khi thời gian phản ứng ngắn (5, 15, 30 phỳt) đỉnh hấp thụ khỏ rừ ràng.
Tuy nhiờn, khi thời gian phản ứng tăng lờn, tương ứng với kớch thước hạt lớn hơn, đỉnh hấp thụ bị mở rộng, dịch về phớa súng dài và trở nờn khụng rừ ràng. Sự mở rộng đỉnh hấp thụ này chủ yếu do quỏ trỡnh Ostwald ripening (quỏ trỡnh bồi lở Ostwald), trong đú những hạt mầm nhỏ bị tan ra trong dung mụi, trở thành nguồn cung cấp nguyờn liệu để phỏt triển cỏc hạt lớn hơn, kết quả là phõn bố kớch thước mở rộng, đặc biệt là về phớa cỏc hạt kớch thước lớn.
500 550 600 650 700 750 800 850
C
−
ờng độ huỳnh quang (đvtđ)
B−ớc sóng (nm)
Mẫu CIS chế tạo tại 230 0C 5, 15, 30, 60 phút
Hỡnh 5.3. Phổ huỳnh quang của chấm lượng tử CuInS2 chế tạo ở nhiệt
Hỡnh 5.3 là phổ huỳnh quang của chấm lượng tử CIS chế tạo ở 230 0C với cỏc thời gian phản ứng khỏc nhaụ Khi kộo dài thời gian phản ứng, đỉnh huỳnh quang dịch về phớa súng dài tương ứng với kớch thước hạt tinh thể nano CIS tăng. Đỉnh huỳnh quang dịch chuyển từ ~628, 666, 682 đến 712 nm khi tăng thời gian phản ứng từ 5, 15, 30 đến 60 phỳt.
Như vậy, bước súng phỏt xạ của cỏc chấm lượng tử bỏn dẫn phụ thuộc vào kớch thước tinh thể, do đú cú thể điều chỉnh kớch thước hạt để nhận được bước súng phỏt xạ.
Vỡ độ bỏn rộng của phổ huỳnh quang khoảng 100 nm và sự dịch của phổ
huỳnh quang so với phổ hấp thụ (Stokes shift) khỏ lớn khoảng 140 nm nờn cú thể đoỏn nhận, dải phỏt xạ quan sỏt được trờn chấm lượng tử bỏn dẫn CIS cú khả năng xuất phỏt từ tỏi hợp điện tử và lỗ trống ở trạng thỏi bẫỵ Vấn đề này sẽ được nghiờn cứu chi tiết hơn trong phần tiếp theo khi nghiờn cứu huỳnh quang phõn giải thời gian.
Cho tới nay, cỏc kết quả cụng bố về huỳnh quang của CIS đều cú bản chất tỏi hợp điện tử–lỗ trống ở cỏc trạng thỏi sai hỏng mạng, chủ yếu là dạng donor–acceptor [22], [62]. Dải phổ huỳnh quang trờn cú độ bỏn rộng phổ lớn, thường là do sự chồng chập một số thành phần phổ cú nguồn gốc tỏi hợp điện tử–lỗ trống khỏc nhaụ Nghiờn cứu huỳnh quang phõn giải thời gian cho phộp tỏch biệt những thành phần phổ này và ảnh hưởng của cỏc trạng thỏi bề mặt, vai trũ của chỳng trong cỏc tõm tỏi hợp phỏt quang, sẽ được làm rừ trong cỏc nghiờn cứu tiếp sau trờn mẫu CIS nhận được tại CEA (Phỏp).
Song song với việc nghiờn cứu sự phụ thuộc kớch thước hạt theo thời gian lấy mẫu, chỳng tụi cũng tiến hành khảo sỏt huỳnh quang và kớch thước hạt theo nhiệt độ phản ứng. Hỡnh 5.4 là phổ huỳnh quang của chấm lượng tử
Độ bỏn rộng của cỏc đỉnh phổ lớn, khoảng 100 nm, Khi nhiệt độ phản ứng tăng thỡ cực đại phỏt xạ dịch chuyển về phớa súng dài và độ bỏn rộng phổ
tăng. Mẫu CIS chế tạo ở 210 0C phỏt quang tại 679 nm cú độ bỏn rộng phổ
110 nm và ở 230 0C phỏt quang tại 734 nm cú độ bỏn rộng phổ là 136 nm, phự hợp với kết quả kớch thước hạt tăng theo nhiệt độ phản ứng.
550 600 650 700 750 800 850 210, 220, 230 0C B−ớc sóng (nm) C − ờng độ huỳnh quang ( đ vtđ)
Hỡnh 5.4. Phổ huỳnh quang của chấm lượng tử CuInS2 chế tạo ở nhiệt
độ khỏc nhau: 210, 220, 230 o C (thời gian lấy mẫu 30 phỳt)
Như vậy, chấm lượng tử bỏn dẫn CuInS2 được chế tạo trong dung mụi diesel trong khoảng nhiệt độ 210–230 0C. Một số điều kiện cụng nghệ chế
tạo: nhiệt độ phản ứng, thời gian phản ứng tới chất lượng và phõn bố kớch thước của cỏc chấm lượng tử CuInS2 sản phẩm đó được khảo sỏt. Kết quả
nghiờn cứu giản đồ nhiễu xạ tia X cho thấy tinh thể CuInS2 đó hỡnh thành, cú kớch thước hạt nhỏ. Cỏc kết quả hấp thụ và huỳnh quang cho thấy vật liệu chế
tạo được cú chất lượng so sỏnh được với vật liệu chế tạo trong dung mụi octadecene, đó cụng bố trờn cỏc tạp chớ quốc tế.