3. Nội dung nghiên cứu
3.1.1. Chế tạo các nano tinh thể lõi CdTe
Hình 3.1 là phổ hấp thụ và huỳnh quang của các nano tinh thể CdTe chế tạo ở nhiệt độ 250oC trong thời gian phản ứng từ 1 -120 phút. Độ hấp thụ tại vị trí đỉnh hấp thụ exciton thứ nhất và cường độ huỳnh quang đã được chuẩn hóa. Từ kết quả quan sát trên hình 3.1 ta nhận thấy khi thời gian chế tạo tăng từ 1- 120 phút thì đỉnh phổ hấp thụ và huỳnh quang của các NC CdTe dịch dần về phía bước sóng dài. Do độ rộng vùng cấm của các NC phụ thuộc vào kích thước của chúng, nên khi đỉnh huỳnh quang của các NC dịch về phía bước sóng dài chứng tỏ độ rộng vùng cấm của chúng giảm, phản ánh kích thước của các NC CdTe tăng dần. Có thể dễ dàng nhận thấy, đỉnh hấp thụ exciton thứ nhất của các NC CdTe khá rõ nét, điều này chứng tỏ kích thước của các NC CdTe là đồng đều.
Hình 3.1. Phổ huỳnh quang (a) và hấp thụ (b) của các NC CdTe khi thời gian
Để có thể quan sát rõ hơn các chuyển dời quang trong các NC CdTe, chúng tôi sử dụng phương pháp đạo hàm bậc hai đối với phổ hấp thụ của các NC CdTe chế tạo ở thời gian 2 phút để xác định năng lượng của các trạng thái exciton (Hình 3.2). Ba trạng thái đặc trưng đầu tiên được qui cho các chuyển dời quang từ các trạng thái năng lượng thấp nhất 1S3/2-1Se, 2S3/2-1Se và 1S1/2-1Se. Việc quan sát thấy cả ba đỉnh hấp thụ chứng tỏ kích thước của các NC CdTe rất đồng đều.
Hình 3.2. (a) Phổ hấp thụ của các NC CdTe và (b)đường đạo hàm bậc hai của nó.
Sự thay đổi theo thời gian phản ứng của vị trí đỉnh huỳnh quang (PL) và độ rộng bán phổ tại một nửa cực đại của đỉnh huỳnh quang (PL FWHM) được quan sát trong hình 3.3. Từ kết quả trên ta nhận thấy sự phát triển của các NC CdTe theo hai giai đoạn khác nhau và có sự tương đồng trong dáng điệu đường phụ thuộc của vị trí đỉnh PL và PL FWHM theo thời gian. Trong 60 phút đầu tiên của phản ứng, kích thước của các NC CdTe tăng nhanh thể hiện qua việc vị trí đỉnh PL dịch rất nhanh về phía bước sóng dài, đồng thời PL FWHM của chúng tăng chậm đến giá trị 42 nm. Sau thời gian 60 phút đầu, kích thước của các NC CdTe phát triển chậm hơn và phân bố kích thước bắt đầu mở rộng mạnh
(a)
hơn. Kết quả này được giải thích là khi thời gian phản ứng dài hơn thì lượng tiền chất Cd2+ và Te2- trong dung dịch giảm đi rất nhiều dẫn đến các NC CdTe không còn vật chất để phát triển tiếp. Khi lượng tiền chất bị giảm đi nhiều dẫn đến sự tan ra của các NC CdTe có kích thước nhỏ, lượng vật chất này sẽ tiếp tục phát triển trên các NC CdTe có kích thước lớn hơn kích thước trung bình, dẫn đến PL FWHM tiếp tục bị mở rộng.
Hình 3.3. Vị trí đỉnh PL và PL FWHM của các NC CdTe
theo thời gian phản ứng.
PL FWHM của các NC CdTe là một thông số quan trọng giúp lựa chọn các NC lõi CdTe để bọc vỏ CdSe, vì khi các NC lõi có kích thước đồng đều thì cũng dễ chế tạo lớp vỏ đồng đều hơn. Tuy nhiên các NC CdTe chế tạo tại thời gian 2 phút (có FWHM nhỏ nhất) thường có chất lượng tinh thể không tốt, do các NC này được chế tạo ở thời gian quá ngắn. Vì vậy chúng tôi lựa chọn các NC CdTe được chế tạo trong thời gian 5 phút để tiến hành bọc vỏ CdSe và CdS.