400 450 500 550 600 650 700 B−ớc sóng (nm)
5.2.2. Huỳnh quang phõn giải thời gian của chấm lượng tử CIS
Cỏc mẫu CIS được dựng trong đo huỳnh quang phõn giải thời gian được nhận từ CEA (Grenoble, Phỏp). Cỏc chấm lượng tử bỏn dẫn CIS này cũng
được chế tạo bằng phương phỏp dựng dung mụi cú nhiệt độ sụi cao, như đó trỡnh bày ở phần 5.1.1. Tuy nhiờn, trong chế tạo của họ, dung mụi được sử
dụng khụng phải là diesel mà là octadecene (ODE). Cỏc mẫu được chế tạo tại 230 0C trong khoảng thời gian 10, 20, 40 và 60 phỳt, sau đú được bọc vỏ ZnS. Giản đồ nhiễu xạ tia X cho thấy CuInS2 và CuInS2/ZnS đó được hỡnh thành với cấu trỳc lập phương (Hỡnh 5.5).
Hỡnh 5.5.Giản đồ nhiễu xạ tia X của CuInS2 (230 0C, thời gian
phản ứng 40 phỳt) và CuInS2/ZnS [62]
Cỏc chấm lượng tử bỏn dẫn CIS sau chế tạo cú phõn bố kớch thước hạt thấp (<10%) (Hỡnh 5.6), phổ huỳnh quang thu được trong khoảng 550–815 nm với hiệu suất huỳnh quang khoảng 60% cho thấy sự phỏt triển của tinh thể
Hỡnh 5.6. Ảnh TEM của mẫu CIS chế tạo tại 230 0C, thời gian lấy mẫu 40 phỳt, kớch thước cỡ 3 nm [62]
Hỡnh 5.7. a) Huỳnh quang của CIS dưới ỏnh sỏng tử ngoại (đường kớnh lừi
2–4 nm tương ứng từ trỏi sang phải), b) Phổ huỳnh quang của cỏc mẫu tương
ứng (kớch thớch 470 nm) [62]
Mẫu được sử dụng trong cỏc nghiờn cứu tớnh chất quang tiếp sau chủ
phỳt (ký hiệu CIS 40) và một phần trờn mẫu CIS 10 (chế tạo tại 230 0C, thời gian phản ứng 10 phỳt).
Hỡnh 5.8.Phổ hấp thụ và phổ huỳnh quang của mẫu CIS 40
Phổ hấp thụ và phổ huỳnh quang dừng của chấm lượng tử bỏn dẫn CIS tại nhiệt độ phũng được trỡnh bày trong Hỡnh 5.8. Phổ hấp thụ cho thấy cú một đỉnh hấp thụ rộng, khụng rừ ràng tại 2,23 eV. Đỉnh hấp thụ này cú năng lượng lớn hơn độ rộng vựng cấm của CIS bỏn dẫn khối (1,53 eV): 0,7 eV, cho thấy hiệu ứng giam giữ lượng tử. Điều này được giải thớch theo Wogon [111] và đó được trỡnh bày trong chương 1 của luận ỏn, khi kớch thước chấm lượng tử giảm, độ rộng vựng cấm năng lượng mở rộng.
Phổ huỳnh quang dừng dưới kớch thớch của laser Nitơ, (bước súng kớch thớch 337,1 nm) cũng được chỉ ra trong Hỡnh 5.8 với độ bỏn rộng phổ khỏ lớn, khoảng 380 meV. Độ dịch Stokes khoảng vài trăm meV.
1.6 2.0 2.4 2.8 3.2800 700 600 500 400 800 700 600 500 400 Độ hấp thụ (đvtđ) C − ờng độ huỳ nh quang ( đ vtđ)
Năng l−ợng photon (eV)
CIS 300K
Từ cỏc đặc điểm về độ bỏn rộng vạch phổ và độ dịch Stoke ta cú thể đoỏn nhận, dải phỏt xạ quan sỏt được trờn chấm lượng tử CIS khụng phải phỏt xạ xuất phỏt từ chuyển dời của exciton. Chỳng cú khả năng xuất phỏt từ tỏi hợp điện tử và lỗ trống ở trạng thỏi bẫỵ Bởi vỡ, thứ nhất: năng lượng liờn kết exiton nhỏ hơn độ rộng vựng cấm cỡ khoảng 1,5 meV trong khi đú ảnh TEM (Hỡnh 5.6) thu nhận được cho thấy sự mở rộng đỉnh hấp thụ khụng phải do phõn bố kớch thước hạt. Vỡ vậy, sự mở rộng đỉnh hấp thụ cú thể do cỏc dịch chuyển quang liờn quan đến cỏc mức năng lượng do sai hỏng mạng gõy ra độ
dịch Stoke lớn cỡ vài trăm meV; thứ hai phỏt xạ exciton độ bỏn rộng hẹp trong khi đú độ bỏn rộng phổởđõy rất lớn.
1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 750 700 650 600 550 10ns 30ns 90ns 190ns 445ns C − ờng độ huỳnh quang (đv tđ)