Quá trình bọc vỏ thực chất là quá trình mọc (epitaxy) các phân tử ZnS trên bề mặt của chấm lượng tử bán dẫn InP. Sau thời gian mọc đủ dài, một lớp vật liệu ZnS sẽ bọc bên ngồi các chấm lượng tử bán dẫn InP.
Hình 3.2. Sơ đồ trình tự các bước trong quy trình chế tạo chấm lượng tử
Nguồn Zinc ethylxanthate Zn(EX)2 dùng để tạo lớp vỏ ZnS được chúng tơi chế tạo theo quy trình như sau:
i) Trộn đều 20 ml ZnCl2 0,25 M với 20 ml potassium ethyl xanthogenate cĩ nồng độ 0,5 M để tạo ra Zn(EX)2 dưới dạng kết tủa trắng.
ii) Gạn, lọc và rửa các kết tủa này vài lần bằng nước cất để loại bỏ các chất dư sau phản ứng.
iii)Làm khơ sản phẩm trong chân khơng và bảo quản trong lọ kín để sử dụng lâu dài.
Dung dịch tiền chất ZnS dùng để bọc vỏ cho InP được chuẩn bị bằng cách hịa tan 0,4 mmol ZnSt2 và 0,1 mmol Zn(EX)2 trong hỗn hợp dung mơi của 3 ml ODE, 1 ml toluene và 300 µl DMF. Trong thí nghiệm này, một phân tử Zn(EX)2 phân hủy ở 150 0C cho 1 nguyên tử Zn và 4 nguyên tử S. Do vậy
Hình 3.3. Sơđồ bọc vỏ ZnS cho chấm lượng tử InP
InP ODE Bình ba cổ 230 0C N2 InP trong ODE
Nhỏ giọt Hỗn hợp dung dịch tiền
chất Zn và S
Zn-stearate
ODE+Toluene+DMF Zn-ethylxanthate
để đảm bảo cân bằng tiền chất của Zn và S trong phản ứng tạo vỏ ZnS ta cần bổ sung thêm Zn từ ZnSt2. Sơ đồ về quy trình bọc vỏ ZnS cho chấm lượng tử bán dẫn InP được trình bày trên Hình 3.3.
Các chấm lượng tử bán dẫn InP đã chế tạo ở trên được làm nguội đến nhiệt độ trong khoảng từ 235 đến 275 0C (tuỳ theo nhiệt độ chế tạo lõi InP trong khoảng nhiệt độ từ 250 0C đến 290 0C) trong mơi trường khí nitơ. Ở nhiệt độ này, dung dịch tiền chất của Zn và S được nhỏ từ từ vào bình phản ứng chứa InP lõi. Lớp vỏ ZnS được tạo thành và phát triển ở nhiệt độ bọc vỏ trong thời gian vài chục phút để nhận được độ dày lớp vỏ ZnS như mong muốn. Sau đĩ, các chấm lượng tử bán dẫn lõi InP/vỏ ZnS được làm nguội đến nhiệt độ phịng, được làm sạch rồi phân tán lại và bảo quản trong toluene.