Trong chương này, chúng tôi sẽ trình bày về quy trình chế tạo các NC lõi CdTe và NC lõi/vỏ loại II CdTe/CdSe, cũng như các tính chất quang của chúng.
3.1. Chế tạo các nano tinh thể lõi CdTe.
Chất lượng tinh thể và sự đồng đều của lõi CdTe đóng vai trò rất quan trọng trong việc chế tạo các NC lõi/vỏ loại II CdTe/CdSe. Mục đích của chúng tôi là chế tạo các NC CdTe có hình dạng và phân bố kích thước đồng đều, vì vậy chúng tôi lựa chọn nồng độ tiền chất [Cd2+] = [Te2-] =0,05M và nồng độ OA thấp, [OA] =0,1M.
3.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ chế tạo đến sự phát triển của các nano tinh thể CdTe. CdTe.
Nhiệt độ phản ứng là một nhân tố rất quan trọng quyết định đến hình dạng, kích thước và tốc độ phát triển của các NC. Nếu nhiệt độ thấp quá thì các NC sẽ không được tạo thành còn nhiệt độ cao quá thì các NC phát triển quá nhanh dẫn đến khó điều khiển hình dạng và phân bố kích thước bị mở rộng. Hình 3.1(a) biểu diễn phổ hấp thụ và PL của các NC CdTe được chế tạo tại các nhiệt độ khác nhau từ 140- 300oC. Tại mỗi nhiệt độ chế tạo, thời gian phản ứng được diễn ra trong 10 phút còn mọi thông số công nghệ khác được giữ không thay đổi.
Từ Hình 3.1(a) ta có thể nhận thấy khi nhiệt độ chế tạo là 140oC thì không quan sát thấy đỉnh phát xạ của các NC CdTe, phổ phát xạ của các NC CdTe gần như là một đường thẳng, điều này chứng tỏ các NC CdTe chưa được tạo thành. Kết quả này có thể giải thích là ở nhiệt độ thấp hoạt tính hóa học của các ion [Cd2+] và [Te2-] chưa đủ mạnh để chúng kết hợp với nhau tạo nên các NC CdTe. Tại các nhiệt độ cao hơn từ 180-300oC ta có thể quan sát thấy rất rõ ràng đỉnh hấp thụ exciton thứ nhất và đỉnh huỳnh quang của các NC CdTe khá rõ nét chứng tỏ các NC CdTe đã được hình thành. Đỉnh AbS exciton thứ nhất của các NC CdTe thay đổi từ 660-736nm tương ứng với nhiệt độ chế tạo thay đổi từ 180-300oC, vị trí các đỉnh AbS này dịch về phía bước sóng ngắn khá nhiều so với đỉnh AbS của bán dẫn khối CdTe (khoảng 850nm) chứng tỏ các chấm lượng tử CdTe có kích thước nano mét. Dựa trên công thức thực nghiệm của Yu [23] về mối liên hệ giữa kích thước của các NC CdTe và vị trí đỉnh AbS
exciton thứ nhất, chúng tôi xác định được kích thước của các NC CdTe thay đổi từ 4,4-8 nm tương ứng với nhiệt độ chế tạo thay đổi từ 180-300oC.
84 . 194 . 0064 . 1 10 . 7147 . 1 10 . 8127 . 9 7 3 3 2 D (3.1)
Hình 3.1: (a) Phổ hấp thụ và PL của các NC CdTe được chế tạo ở các nhiệt độ khác nhau trong thời gian 10 phút, (b)Sự thay đổi vị trí đỉnh PL và PL FWHM theo
nhiệt độ phản ứng.
Sự thay đổi vị trí đỉnh PL và PL FWHM khi nhiệt độ chế tạo thay đổi từ 180- 300oC có thể quan sát trong Hình 3.1(b). Kết quả quan sát cho thấy vị trí đỉnh PL (tương ứng với kích thước hạt) phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ, khi nhiệt độ chế tạo tăng thì tốc độ phản ứng diễn ra nhanh hơn nên kích thước hạt tăng nhanh. Tuy nhiên PL FWHM lại không thay đổi tuyến tính theo nhiệt độ, PL FWHM giảm khi nhiệt độ tăng từ 180-260oC, đạt cực tiểu khoảng 23nm tại 260oC sau đó lại tăng khi nhiệt độ tiếp tục tăng cao hơn. Thông thường khi nhiệt độ chế tạo cao thì các NC có PL FWHM hẹp hơn PL FWHM của các NC được chế tạo tại nhiệt độ chế tạo thấp. Điều này được giải thích là do các NC được chế tạo tại nhiệt độ cao có thời gian tạo mầm rất nhanh, rất nhiều các mầm tinh thể được tạo ra gần như đồng thời vì vậy các NC này được phát triển gần như cùng một lúc vì vậy chúng có kích thước khá đồng đều dẫn đến PL FWHM có phân bố hẹp [7,8]. Tuy nhiên nếu nhiệt độ chế tạo cao quá thì tốc độ phát triển của các NC cũng rất nhanh vì vậy nhanh dẫn đến quá trình phân kỳ kích thước Oslvan dẫn đến PL FWHM bị mở rộng. Do kích thước đồng đều của lõi CdTe là quan trọng cho việc phát triển lớp vỏ CdSe để tạo nên các NC loại II CdTe/CdSe
có kích thước đồng đều, dựa trên kết quả trong hình 3.1, chúng tôi lựa chọn nhiệt độ