Hỡnh 3.8 là phổ nhiễu xạ tia X của cỏc NC hợp kim CdSe1-xTex.
20 30 40 50 60 CdSe0.2Te0.8 CdSe0.4Te0.6 CdSe 0.6Te 0.4 Cubic CdSe1-xTex (311) (311) (220) (220) (111) CdTe CdSe0.8Te0.2 C -ờng độ (đ. v. t. y) 2 theta (độ) CdSe (111)
Hỡnh 3.8. Phổ nhiễu xạ tia X của cỏc NC CdSe1-xTex (0x1).
Cú thể quan sỏt thấy rừ ràng ba đỉnh nhiễu xạ của CdSe1-xTex (x=0) phự hợp với ba đỉnh nhiễu xạ của cấu trỳc lập phương giả kẽm của cỏc NC CdTe. Vị trớ cỏc gúc nhiễu xạ 24,55o; 40,6o và 48o tương ứng với cỏc đỉnh nhiễu xạ {111}, {220} và {311} của cấu trỳc lập phương giả kẽm của cỏc NC CdTe (F-
43m, JCPDS #65-1047). Tương tự cỏc đỉnh nhiễu xạ tại cỏc gúc 25,45o; 42,2o và 49,95o của cỏc NC CdSe1-xTex (x=1) tương ứng với ba đỉnh nhiễu xạ {111}, {220} và {311} của cấu trỳc lập phương giả kẽm của cỏc NC CdSe (F-43m, JCPDS #65-2891).
Từ hỡnh 3.8 cú thể nhận thấy khi x tăng từ 0 đến 1 thỡ cả ba đỉnh nhiễu xạ của cỏc NC hợp kim CdSe1-xTex đều dịch dần về phớa gúc nhiễu xạ nhỏ hơn và nằm giữa cỏc gúc nhiễu xạ tương ứng với vị trớ cỏc đỉnh nhiễu xạ của cỏc NC CdSe và CdTe và khụng cú sự thay đổi pha tinh thể, cỏc kết quả này tương tự như cỏc kết quả được quan sỏt thấy trong cỏc nghiờn cứu của Liao và cỏc cộng sự về cỏc NC hợp kim CdSexTe1-x [21].
Khi x tăng dần từ 0 đến 1, cỏc đỉnh nhiễu xạ bị dịch về phớa cỏc gúc nhiễu xạ nhỏ hơn là do hằng số mạng tinh thể của cỏc NC hợp kim CdSe1-xTex tăng dần từ 6,05Aođến 6,48Ao, tương ứng với hằng số mạng tinh thể của CdSe và CdTe. Kết quả này phự hợp với định luật Vegard [8] do sự thay thế của nguyờn tử Te cú bỏn kớnh lớn (1,43 Ao) cho nguyờn tử Se cú bỏn kớnh nhỏ hơn (1,16Ao) [5].
Để chế tạo được cỏc NC CdSexTe1-x cú phõn bố húa học đồng đều, ngoài việc phải chế tạo tại nhiệt độ cao thỡ tốc độ bơm tiền chất Te và Se vào dung dịch phản ứng ảnh hưởng rất nhiều tới việc phõn bố thành phần trong hợp kim. Nếu bơm nhanh quỏ thỡ do hoạt tớnh húa học của ion Te2- mạnh hơn hoạt tớnh húa học của ion Se2- nờn sẽ tạo ra cỏc NC CdSexTe1-x cú phõn bố húa học giàu CdTe hơn.
Nếu bơm quỏ chậm thỡ thời gian bơm hết lượng tiền chất sẽ rất lõu dẫn đến nồng độ monomer giảm, khi đú sự phõn kỳ kớch thước ảnh hưởng đến chất lượng của NC. Mặt khỏc, lượng tiền chất ban đầu để tạo thành cỏc mầm NC CdSexTe1-x cũng rất quan trọng, nếu lượng mầm NC CdSexTe1-x ớt quỏ thỡ sẽ nhanh xảy ra sự phõn kỳ kớch thước, cũn nếu lượng mầm ban đầu tạo ra nhiều quỏ thỡ khú tạo ra được cỏc NC cú phõn bố húa học đồng đều.
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 N ăng l-ợng vùng cấm ( eV) Tỉ lệ Te/(Se+Te)
Hỡnh 3.9. Sự phụ thuộc của năng lượng vựng cấm của cỏc NC CdSe1-xTex theo tỉ lệ x.
Khảo sỏt sự phụ thuộc của năng lượng vựng cấm vào thành phần x cho thấy, sự năng lượng vựng cấm phụ thuộc khụng tuyến tớnh vào tỉ lệ Te/(Se+Te), điều này được giải thớchlà do sự khỏc biệt của bỏn kớnh ion giữa Te và Se cũng như sự khỏc nhau của hằng số mạng tinh thể giữa CdTe và CdSe.
KẾT LUẬN
Luận văn đó thu được cỏc kết quả chớnh sau:
1. Đó chế tạo thành cụng cỏc NC hợp kim tetrapod CdSe1−xTex bằng phương phỏp húa ướt trong dung mụi khụng liờn kết ODE sử dụng cỏc tiền chất CdO, Se và Te.
2. Khi thời gian chế tạo tăng thỡ đỉnh hấp thụ và huỳnh quang của cỏc NC CdSe1−xTex dịch về phớa bước súng dài do kớch thước của chỳng tăng.
3. Khi thay đổi thành phần Se/Te, kớch thước cỏc NC hầu như khụng thay đổi. Tuy nhiờn, tớnh chất quang của cỏc NC thay đổi thể hiện ở bước súng phỏt xạ của cỏc NC CdSe1−xTex cú thể thay đổi từ 616 nm đến 755 nm và dịch về phớa bước súng dài hơn khi tăng thành phần Te (x).
4. Sự phụ thuộc của năng lượng vựng cấm vào thành phần x là khụng tuyến tớnh, chớnh là do sự khỏc biệt của bỏn kớnh ion giữa Te và Se cũng như sự khỏc nhau của hằng số mạng tinh thể giữa CdTe và CdSe.
CÁC CễNG TRèNH KHOA HỌC ĐÃ XUẤT BẢN
Nguyễn Xuõn Ca, Nguyễn Thị Hiền, Lờ Đắc Duẩn, Trần Thị Hồng Gấm, Nguyễn Thị Thảo, Vũ Thỳy Mai, Vũ Hồng Tuõn, Phạm Minh Tõn, Chế tạo và nghiờn cứu tớnh chất quang của nano tinh thể bỏn dẫn CdS pha tạp Cu, Tạp chớ Khoa học và Cụng nghệ Đại học Thỏi Nguyờn; Tập 190, Số 14, 31-39 (2018)
TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Tài liệu tiếng Việt.
[1]. Lờ Bỏ Hải, Luận văn tiến sĩ, Chế tạo và nghiờn cứu tớnh chất quang của cỏc chấm lượng tử bỏn dẫn CdSe, CdSe/CdS, Viện khoa học Vật liệu (2010). [2]. Phạm Minh Kiờn, luận văn thạc sĩ, Nghiờn cứu chế tạo và tớnh chất quang
của nano tinh thể ba thành phần ZnxCd1-xS pha tạp kim loại chuyển tiếp, Viện Vật lý (2014).
[3]. Đỗ Thị Tỳ Quyờn, Chế tạo và nghiờn cứu tớnh chất quang của nano tinh thể bỏn dẫn hợp kim CdTe1-xSex, Luận văn Thạc sĩ Vật lý, 2018.
2. Tài liệu tiếng anh
[4] J. Zhang, Q. Yang, H. Cao, C. I. Ratcliffe, D. Kingston, Q. Y. Chen, et al., "Bright Gradient-Alloyed CdSexS1-x Quantum Dots Exhibiting Cyan-Blue Emission," Chemistry of Materials, vol. 28, pp. 618-625, 2016.
[5] Z. Han, L. Ren, L. Chen, M. Luo, H. Pan, C. Li, et al., "Synthesis and optical properties of water-soluble CdTe1-xSex quantum dots with ultra- long fluorescence lifetime," Journal of Alloys and Compounds, vol. 699, pp. 216-221, 2017.
[6] G.-X. Liang, M.-M. Gu, J.-R. Zhang, and J.-J. Zhu, "Preparation and bioapplication of high-quality, water-soluble, biocompatible, and near- infrared-emitting CdSeTe alloyed quantum dots," Nanotechnology, vol. 20, p. 415103, 2009.
[7] L. X. Hung, P. D. Bassốne, P. N. Thang, N. T. Loan, W. D. de Marcillac, A. R. Dhawan, et al., "Near-infrared emitting CdTeSe alloyed quantum dots: Raman scattering, photoluminescence and single-emitter optical properties," RSC Advances, vol. 7, pp. 47966-47974, 2017.
[8] J. Dai, P. Zhou, J. Lu, H. Zheng, J. Guo, F. Wang, et al., "The excitonic photoluminescence mechanism and lasing action in band-gap-tunable CdS 1− x Se x nanostructures," Nanoscale, vol. 8, pp. 804-811, 2016.
[9] V. K. LaMer and R. H. Dinegar, "Theory, production and mechanism of formation of monodispersed hydrosols," Journal of the American Chemical Society, vol. 72, pp. 4847-4854, 1950.
[10] J. Park, J. Joo, S. G. Kwon, Y. Jang, and T. Hyeon, "Synthesis of monodisperse spherical nanocrystals," Angewandte Chemie International Edition, vol. 46, pp. 4630-4660, 2007.
[11] C. Burda, X. Chen, R. Narayanan, and M. A. El-Sayed, "Chemistry and properties of nanocrystals of different shapes," Chemical reviews, vol. 105, pp. 1025-1102, 2005.
[12] D. V. Talapin, A. L. Rogach, M. Haase, and H. Weller, "Evolution of an ensemble of nanoparticles in a colloidal solution: theoretical study," The Journal of Physical Chemistry B, vol. 105, pp. 12278-12285, 2001. [13] X. Peng, J. Wickham, and A. Alivisatos, "Kinetics of II-VI and III-V
colloidal semiconductor nanocrystal growth:“focusing” of size distributions," Journal of the American Chemical Society, vol. 120, pp. 5343-5344, 1998.
[14] P. D. Cozzoli, L. Manna, M. L. Curri, S. Kudera, C. Giannini, M. Striccoli, et al., "Shape and phase control of colloidal ZnSe nanocrystals," Chemistry of materials, vol. 17, pp. 1296-1306, 2005. [15] X. Zhong, M. Han, Z. Dong, T. J. White, and W. Knoll, "Composition-
Tunable ZnxCd1-xSe Nanocrystals with High Luminescence and Stability," Journal of the American Chemical Society, vol. 125, pp. 8589- 8594, 2003.
[16] S. Acharya and N. Pradhan, "Insertion/ejection of dopant ions in composition tunable semiconductor nanocrystals," The Journal of Physical Chemistry C, vol. 115, pp. 19513-19519, 2011.
[17] J. Lim, W. K. Bae, K. U. Park, L. zur Borg, R. Zentel, S. Lee, et al., "Controlled synthesis of CdSe tetrapods with high morphological uniformity by the persistent kinetic growth and the halide-mediated
phase transformation," Chemistry of Materials, vol. 25, pp. 1443-1449, 2012.
[18] A. Nag, A. Hazarika, K. Shanavas, S. M. Sharma, I. Dasgupta, and D. Sarma, "Crystal structure engineering by fine-tuning the surface energy: the case of CdE (E= S/Se) nanocrystals," The Journal of Physical Chemistry Letters, vol. 2, pp. 706-712, 2011.
[19] K. Shanavas, S. M. Sharma, I. Dasgupta, A. Nag, A. Hazarika, and D. Sarma, "First-principles study of the effect of organic ligands on the crystal structure of CdS nanoparticles," The Journal of Physical Chemistry C, vol. 116, pp. 6507-6511, 2012.
[20] A. Al Salman, "Spectroscopy and kinetic studies of electron-hole recombination in CdSe nanoparticles," EPFL2007.
[21] L. Liao, H. Zhang, and X. Zhong, "Facile synthesis of red-to near- infrared-emitting CdTexSe1-x alloyed quantum dots via a noninjection one-pot route," Journal of Luminescence, vol. 131, pp. 322-327, 2011. [22] G. Tan, S. Li, J. B. Murowchick, C. Wisner, N. Leventis, and Z. Peng,
"Preparation of uncapped CdSe1-xSx semiconducting nanocrystals by mechanical alloying," Journal of Applied Physics, vol. 110, p. 124306, 2011.
[23] L. A. Swafford, L. A. Weigand, M. J. Bowers, J. R. McBride, J. L. Rapaport, T. L. Watt, et al., "Homogeneously Alloyed CdSxSe1-x
Nanocrystals: Synthesis, Characterization, and Composition/Size- Dependent Band Gap," Journal of the American Chemical Society, vol. 128, pp. 12299-12306, 2006.
[24] J. Huang, M. V. Kovalenko, and D. V. Talapin, "Alkyl chains of surface ligands affect polytypism of CdSe nanocrystals and play an important role in the synthesis of anisotropic nanoheterostructures," Journal of the American Chemical Society, vol. 132, pp. 15866-15868, 2010.
[25] D. Tarỡ, M. De Giorgi, F. D. Sala, L. Carbone, R. Krahne, L. Manna, et al., "Optical properties of tetrapod-shaped CdTe nanocrystals," Applied Physics Letters, vol. 87, p. 224101, 2005.
[26] J. Li, "Shape effects on electronic states of nanocrystals," Nano letters,
vol. 3, pp. 1357-1363, 2003.
[27] C. Galland, S. Brovelli, W. K. Bae, L. A. Padilha, F. Meinardi, and V. I. Klimov, "Dynamic hole blockade yields two-color quantum and classical light from dot-in-bulk nanocrystals," Nano letters, vol. 13, pp. 321-328, 2012.
[28] M. G. Lupo, F. Della Sala, L. Carbone, M. Zavelani-Rossi, A. Fiore, L. Lüer, et al., "Ultrafast electron− hole dynamics in core/shell CdSe/CdS dot/rod nanocrystals," Nano letters, vol. 8, pp. 4582-4587, 2008.
[29] A. M. Smith, A. M. Mohs, and S. Nie, "Tuning the optical and electronic properties of colloidal nanocrystals by lattice strain," Nature nanotechnology, vol. 4, p. 56, 2009.
[30] Y. Luo and L.-W. Wang, "Electronic structures of the CdSe/CdS core− shell nanorods," ACS nano, vol. 4, pp. 91-98, 2009.
[31] A. A. Lutich, C. Mauser, E. Da Como, J. Huang, A. Vaneski, D. V. Talapin, et al., "Multiexcitonic dual emission in CdSe/CdS tetrapods and nanorods," Nano letters, vol. 10, pp. 4646-4650, 2010.
[32] C.-Y. Yeh, Z. Lu, S. Froyen, and A. Zunger, "Zinc-blende–wurtzite polytypism in semiconductors," Physical Review B, vol. 46, p. 10086, 1992.
[33] C. H. Wang, T. T. Chen, K. W. Tan, and Y. F. Chen, Photoluminescence properties of CdTe∕CdSeCdTe∕CdSe core-shell type-II quantum dots, J App Phys,99, 123521, (2006).