nh 3 5 a): Phổ PL của mẫu ống nano ZnO và ZnO đ c phủ hạt nano vàng với thời gian phún vàng 5, 10, 15, 20, 30s.
So sánh phổ PL của các ống nano ZnO và các ống nano ZnO sau khi phủ vàng với các thời gian phún vàng khác nhau ta thấy, đỉnh của vùng phổ tử ngoại tăng mạnh trong khi vùng phổ xanh bị dập tắt gần nhƣ hoàn toàn. Cụ thể, tỷ lệ tăng cƣờng đỉnh phổ tử ngoại càng lớn khi tăng thời gian phún xạ vàng lên bề mặt ZnO và đạt cực đại ở thời gian phan phún xạ 10s với cƣờng độ khoảng gấp 5 lần so với mẫu thuần ống ZnO nhƣ trong hình 3.5 a) và b) và bảng 3.1. Sau đó, cƣờng độ PL của các ống ZnO bị giảm khi tiếp tục tăng thời gian phún xạ. Sự thay đổi của phổ PL của ống ZnO phủ vàng đƣợc giải thích dựa trên hiện tƣợng tăng cƣờng huỳnh quang bề mặt nhờ sự có mặt của các hạt nano vàng và tƣơng tác giữa các plasmon bề mặt và trƣờng điện từ chiếu đến của laser.
Cường đ ộ hu ỳn h q uang (p A ) Bước sóng (nm)
nh 3 5 : Đồ thị th hiện sự thay đổi c ờng độ đỉnh UV của mẫu ống nano ZnO phủ hạt vàng theo thời gian phún vàng so với mẫu thu n ống ZnO.
Bảng 3.1: Bảng so s nh tỷ lệ c ờng độ đỉnh phổ 382nm của c c mẫu ống
ZnO phủ vàng so với mẫu khi ch a phún xạ và tỷ lệ c ờng độ đỉnh phổ 382nm so với đỉnh phổ ớc s ng 577nm.
Cấu trúc Au-ZnO với thời gian phún
xạ khác nhau Tỷ lệ cƣờng độ đỉnh phổ ở bƣớc sóng 382nm Tỷ lệ cƣờng độ đỉnh phổ ở bƣớc sóng 382nm so với bƣớc sóng 577nm ZnO thuần 1 11 Cường đ ộ t ỷ đố i (I/I 0 ) Thời gian phún xạ vàng (s)
ZnO-Au (5s) 3,5 64
ZnO-Au (10s) 5,16 351
ZnO-Au (15s) 1,86 131
ZnO-Au (20s) 1,22 319
ZnO-Au (30s) 0,35 99
nh 3 6: Cơ chế tăng c ờng huỳnh quang cấu trúc Au/ZnO
Trƣờng điện từ định xứ của các cấu trúc nanovàng giúp làm tăng cƣờng độ huỳnh quang ở ZnO khi bị kích thích thể hiện trong sơ đồ hình 3.6. Các cấu trúc
vàng phủ trực tiếp trên bề mặt ZnO cho phép điện tử có thể truyền qua lại dễ dàng khi xảy ra sự kết cặp plasmon. Khi bị kích thích, các điện tử nằm ở các mức năng lƣợng do sai hỏng tinh thể đƣợc truyền sang các hạt nano vàng làm giảm cƣờng độ phát huỳnh quang vùng phổ xanh. Các điện tử trong nguyên từ vàng bị kích do sự cộng hƣởng plasmon bề mặt gây ra bởi phát xạ của ZnO, nhảy lên các mức năng lƣợng nằm trên vùng dẫn của ZnO. Các điện tử kích thích của vàng lại tiếp tục đƣợc truyền quay trở vùng dẫn của ZnO nhờ sự kết cặp plasmon – exiton làm gia tăng số điện tử kích thích ở vùng dẫn của ZnO. Sau đó các điện tử này tái tổ hợp với lỗ trống và phát xạ photon. Chuỗi quá trình trên làm giảm cƣờng độ ở phổ ở vùng phát xạ xanh và tăng cƣờng độ đỉnh phổ tử ngoại của ZnO.
Từ các kết quả trên, tôi lựa chọn thời gian phún xạ vàng tối ƣu là 10s để thu đƣợc các mẫu tổ hợp Au/ZnO có khả năng phát quang tốt nhất sử dụng cho các thí nghiệm tiếp theo.