3. Nội dung nghiên cứu
3.3. Năng lượng chuyển điện tích cảm ứng trong các NC CdTe/CdSe dạng
cầu
Nghiên cứu về quá trình chuyển điện tích trong các NC loại II đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực như vật lý, hóa học, khoa học vật liệu…Chuyển điện tích cảm ứng cho phép tích trữ năng lượng ánh sáng và quyết định đến hoạt động của các loại pin mặt trời hữu cơ. Trong giới hạn hiểu biết của chúng tôi, quá trình chuyển điện tích trong các NC loại II mới chỉ được nghiên cứu trong các NC như: chấm lượng tử trong thanh lượng tử, NC dạng tứ cực (tetrapod), dạng quả tạ (barbells) [41], và các cấu trúc dạng nhánh (multibranched) [42]. Chưa có nghiên cứu nào về quá trình chuyển điện tích trong các NC loại II dạng cầu do các ứng dụng quang điện rất khó thực hiện nếu một loại hạt tải bị giam giữ trong lõi của các NC. Tuy nhiên, nghiên cứu sự chuyển điện tích trong các NC lõi/vỏ loại II dạng cầu vẫn là vấn đề thú vị cho các nghiên cứu cơ bản.
Hình 3.10. (a) Phân tích phổ hấp thụ và huỳnh quang để nghiên cứu cơ chế
chuyển điện tích trong các NC CdTe/CdSe 2ML, và (b) Cấu trúc vùng năng lượng của CdTe và CdSe.
Để hiểu rõ hơn về cơ chế chuyển điện tích trong các NC lõi/vỏ loại II CdTe/CdSe, chúng tôi sử dụng các tham số cơ bản cho các hệ nano này dựa trên lý thuyết của Marcus [43]. Marcus và các cộng sự đã chứng minh rằng, bản chất của quá trình chuyển điện tích trong các NC loại II có thể được xác định từ phổ phát xạ quang huỳnh quang và vùng chuyển điện tích trong phổ hấp thụ. Trong nghiên cứu đó năng lượng tái hợp của chuyển điện tử qua tiếp giáp lõi vỏ được xác định bằng một nửa của độ dịch Stokes. Độ dịch Stokes được xác định bằng độ lệch giữa năng lượng của đỉnh hấp thụ và phát xạ của các NC. Để xác định độ dịch Stokes, chúng tôi đã giả thiết rằng sự mở rộng không đồng nhất của phổ hấp thụ và phát xạ tương ứng với phân bố Gaussian, điều này là đúng trong trường hợp tương quan yếu. Việc làm khớp phổ hấp thụ và phát xạ vùng chuyển điện tích (áp dụng cho các NC CdTe/CdSe 2ML) được quan sát trong hình 3.10. Chúng tôi đã xác định được năng lượng tái hợp của quá trình chuyển điện tích từ lõi CdTe sang vỏ CdSe khoảng 81 meV, tương ứng với các giá trị của phổ 666 nm cho vùng chuyển điện tích trong phổ hấp
thụ và 730 nm cho phổ huỳnh quang. Hoàn toàn tương tự, bằng việc làm khớp phổ hấp thụ và phát xạ của các NC lõi/vỏ loại II CdTe/CdSe 1ML, CdTe/CdSe 3-5ML chúng tôi xác định được năng lượng tái hợp của chúng tương ứng là 60, 103, 104, 106 meV. Những giá trị năng lượng tái hợp này cũng tương tự với kết quả tìm được với các NC loại II hình quả tạ ZnSe/CdS (90 meV) nhưng lại lớn hơn rất nhiều giá trị tìm được đối với các NC loại II dạng thanh CdSe/CdTe( 20 meV) . Sự khác nhau lớn này có thể được giải thích do sự khác nhau về cấu trúc và hình dạng giữa các NC lõi/vỏ CdTe/CdSe và các thanh nano CdSe/CdTe, dẫn đến sự thay đổi của năng lượng vùng cấm.
3.4. Ảnh hưởng của chiều dày lớp vỏ CdS đến hiệu suất lượng tử của các nano tinh thể lõi/vỏ/vỏ loại II/loại I CdTe/CdSe/CdS