3.1.2. Ảnh hưởng của thời gian chế tạo đến sự phát triển của các nano tinh thể CdTe CdTe
Để nghiên cứu sự phát triển của các NC CdTe theo thời gian phản ứng, chúng tôi đã thực hiện các phép đo hấp thụ quang học và PL. Các NC CdTe được lấy ra sau các khoảng thời gian từ 1 đến 60 phút. Sự thay đổi của phổ hấp thụ và phổ PL của các NC CdTe theo thời gian phản ứng được trình bày trên hình Hình 3.2. Độ hấp thụ tại vị trí đỉnh hấp thụ exciton thứ nhất và cường độ PL được chuẩn hóa. Kết quả quan sát trên hình 3.2 cho thấy khi thời gian chế tạo tăng thì đỉnh phổ hấp thụ và PL của các NC CdTe dịch về phía bước sóng dài phản ánh kích thước của các NC CdTe tăng dần. Đỉnh hấp thụ exciton thứ nhất của các NC CdTe khá rõ nét phản ánh kích thước của các NC CdTe là đồng đều. Không quan sát thấy đỉnh phát xạ phía bước sóng dài trong phổ PL của các NC CdTe chứng tỏ các trạng thái bề mặt đã được thụ động hóa tốt bởi các ligand là OA và TOP cũng như các sai hỏng mạng tinh thể trong các NC CdTe là rất nhỏ.
Hình 3.2: Phổ hấp thụ (a) và PL (b) của các NC CdTe theo thời gian phản ứng
Sự thay đổi theo thời gian phản ứng của vị trí đỉnh PL và PL FWHM được quan sát trong hình 3.3. Kết quả của nhận được trên Error! Reference source not found. cho 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 khoảng 20 phút đầu tiên của phản ứng, PL FWHM và kích thước của các NC CdTe tăng nhanh thể hiện qua việc vị trí đỉnh PL dịch rất nhanh về phía bước sóng dài. Sự mở rộng của phân bố kích thước trong những phút đầu tiên của phản ứng có thể do giai đoạn tạo mầm kéo dài hơn vì sự giảm nhiệt độ khi bơm các dung dịch tiền chất. Trong thời gian từ 20-60 phút thì kích thước của các NC CdTe gần như không thay đổi và PL FWHM cũng tăng chậm lại. 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 [23]. Quá trình phát triển và phân kì phân bố kích thước đã được trình bày chi tiết trong chương 1.
Hình 3.3: Vị trí đỉnh PL và PL FWHM của các NC CdTe theo thời gian phản ứng
Một điều thú vị là không quan sát thấy điểm hội tụ kích thước (PL FWHM nhỏ nhất) trong hình 3.3 trong suốt thời gian 60 phút của phản ứng, kết quả này là khác kết quả về sự phụ thuộc của PL FWHM theo thời gian của các NC CdSe [29] (điểm hội tụ kích thước đạt được tại thời gian 20 phút). Điều này được giải thích là do hoạt tính hóa học rất mạnh của các ion Cd2+ và Te2-, cũng như nhiệt độ chế tạo khá cao
260oC nên tốc độ của phản ứng diễn ra rất nhanh nên rất có thể điểm hội tụ kích thước đạt được trước thời gian 1 phút.
Như ta đã biết, PL FWHM của các NC CdTe là một thông số quan trọng giúp lựa chọn các NC lõi CdTe để bọc vỏ CdSe. Nếu chọn các NC CdTe có PL FWHM nhỏ nhất thì sẽ chọn các NC CdTe được chế tạo ở thời gian 1 phút. Tuy nhiên chúng tôi dự đoán thường các NC được chế tạo trong thời gian quá ngắn sẽ có chất lượng tinh thể không tốt do sự phát triển quá nhanh của các NC. Các NC có chất lượng tinh thể không tốt sẽ không bền về mặt cơ và quang học và khó bảo quản trong thời gian dài.
Hình 3.4: Phổ PL của các NC CdTe đo sau khi chế tạo 1 ngày và sau 30 ngày.
Hình 3.4 là phổ PL của các NC CdTe do ngay sau khi chế tạo và sau thời gian chế tạo 30 ngày. Có thể dễ dàng nhận thấy với các NC CdTe chế tạo trong thời gian ngắn (1 và 3 phút) thì gần như không còn phát xạ trong thời gian bảo quản 30 ngày. Với các NC CdTe chế tạo trong thời gian 5 phút thì phổ PL bị mở rộng, cường độ PL giảm khá nhiều và đỉnh PL dịch về phía bước sóng ngắn khoảng 10nm so với phổ PL của chính nó khi vừa chế tạo. Kết quả này có thể được giải thích do sự suy giảm huỳnh quang và sự tan ra một phần của các NC CdTe theo thời gian bảo quản. Kết quả tan ra của các NC CdTe này tương tự kết quả đối với các NC CdS và CdS/ZnSe [30]. Các NC CdTe chế tạo trong thời gian 10 phút có phổ PL gần như không thay đổi trong thời gian bảo quản 30 ngày chứng tỏ chất lượng kết tinh của các NC này tốt
hơn các NC CdTe được chế tạo ở thời gian ngắn hơn. Các NC CdTe chế tạo trong thời gian 10 phút có chất lượng tinh thể tốt và PL FWHM hẹp nên sẽ được chúng tôi lựa chọn làm lõi để tiến hành bọc vỏ CdSe nhằm tạo nên cấu trúc NC loại II CdTe/CdSe có các tính chất quang như mong muốn.