Kết quả đo XRD của ống nano ZnO
Cấu trúc tinh thể, chất lƣợng kết tinh và tính định hƣớng của các ống ZnO đƣợc nghiên cứu thông qua phổ nhiễu xạ tia X. Cụ thể hình 3.2 môt tả phổ XRD của các ống nano ZnO và các ống nano ZnO phủ vàng.
nh 3 2: Phổ nhiễu xạ tia X của ống nano ZnO và ống ZnO phủ vàng.
Cường đ
Các đỉnh nhiễu xạ ở các vị trí góc ứng với mặt phẳng nhiễu xạ 31,860 (100),
34,490 (002), 36,340(101), 47,630 (102),và 56,60 (110) thể hiện sự phù hợp với phổ
nhiễu xạ điển hình của tinh thể ZnO Wuzite cho thấy dạng cấu trúc tinh thể này ở các ống ZnO đã tổng hợp đƣợc [66]. Các đỉnh nhiễu xạ mạnh và hẹp đồng thời không xuất hiện đỉnh tạp cho thấy vật liệu thuần ZnO có độ kết tinh tốt. Các đỉnh
nhiễu xạ khác ở vị trí góc 43,70 và 50,70 quan sát thấy ứng với mặt (111) và (200)
của cấu trúc lập phƣơng tâm mặt tinh thể Cu – vật liệu làm đế tổng hợp ZnO. Trong phổ nhiễu xạ của các ống ZnO phủ vàng, ngoài các đỉnh nhiễu xạ cả cấu trinh tinh thể ZnO và Cu còn xuất hiện thêm đỉnh nhiễu xạ rộng và thấp ở vị trí
góc 38,270 với chỉ số miler (111) là chỉ số của cấu trúc tinh thể lặp phƣơng tâm
mặt vàng [70]. Từ đó chứng tỏ sự xuất hiện của các hạt nano vàng đi kèm với các ống nano ZnO.
Áp dụng công thức nhiễu xạ tia X trên mạng tinh thể khi thỏa mãn điều kiện Bragg.
Trong đó: dhkl là khoảng cách giữa 2 mặt phẳng mạng tinh thể. là góc nhiễu
xạ. là số nguyên và là bƣớc sóng của chùm tia X tới.
Và công thức liên hệ giữa khoảng cách dhkl giữa các mặt phẳng mạng với
chỉ số Miller (hkl) = ( ( ) ) và các đỉnh nhiễu xạ (100), (002)
và (101) ta tính đƣợc hằng số mạng của vật liệu ống nano ZnO đó là : c = 5,1921 và a = 3,2404 từ đó ta tính đƣợc tỉ số c/a = 1,6023 kết quả này phù hợp với số liệu trong bảng 1.2.
Tỉ số c/a =1,6023 nhỏ hơn so với tỉ số lý tƣởng của mạng lục giác xếp chặt c/a = 1,6330 điều này chứng tỏ mạng lục giác của ống nano ZnO xếp chặt chƣa hoàn toàn.
Phổ tán xạ tán xạ Raman
Tinh thể wurtite ZnO đƣợc xem một trong những tinh thể đơn trục đơn giản
nhất thuộc nhóm đối xúng với 8 mốt dao động phonon ở tại vị trị của ô
Birllouin theo lý thuyết gồm [66]:
(3.1)
Các mốt và là các mốt phân cực cơ bản, ở vùng hồng ngoại và vùng
hoạt động Raman. Các mốt này đƣợc chia thành hai thành phần là một quang học
ngang (TO) và dọc (LO). Mốt không phân cực với hai thành ph n và
chỉ ở vùng hoạt động Rama. Trong khi gắn với dao động của các nguyên tử Zn
trong mạng tinh thể ZnO thì thành ph n lại liên hệ với dao động của các
nguyên tử O, cả hai thành phần dao động của mốt đêu vuông góc với phƣơng
Oz của trục tinh thể. Cuối cùng hai mốt gắn với sự dao động nhiễu loạn theo
phƣơng Oz của các cặp nguyên tử Zn – O [66][91].
Hình 3.3 thể hiện phổ Raman ở nhiệt độ phòng của các ống nano ZnO và ống nano ZnO phủ vàng. Từ phổ Raman của ZnO ta thấy nổi bật trên nền phổ hai đỉnh
phổ ở vị trí 95 và , đây là hai đỉnh lần lƣợt tƣơng ứng với các
mode dao động và gắn với sự dao động của tƣng đơn mạng tinh thể Zn và
O theo phƣơng vuông góc vói trục tinh thể nhƣ đã đề cập ở trên. Độ cao của đỉnh so với nền phổ kết hợp chiều rộng đỉnh phổ hẹp cho thấy mức độ kết tinh tốt của các ống ZnO trên để Cu bằng phƣơng pháp thủy nhiệt.
So sánh với phổ Raman ZnO thuần, phổ Raman của các ống ZnO phủ vàng
bị giảm cƣởng độ ra man ở các đỉnh , đồng thời xuất hiện thêm một số
đỉnh thấp và mô không đƣợc quan sát thấy với ZnO thuần ở các vị trí xấp xỉ
520 , 1150 , 1320 . Sự giảm cƣờng độ ở đỉnh có thể
đƣợc lý giải là do bản thân vàng không có đỉnh raman. Khi lớp vàng phún lên bề
mặt của ZnO càng dày thì đỉnh raman càng bị dập nhiều. Các mô nhỏ ở
vị trí 520 , đƣợc gắn với các mốt dao động , trong khi vị trí 1150 là
sự chồng chập của 2 mốt ngang và 2 mốt dọc. Vị trí còn lại 1320 , ứng với
lý giải là do nhờ hiệu ứng tăng cƣờng Raman bề mặt (SERS) nhờ cấu trúc kim loại vàng đính trên bề mặt các ống ZnO. Raji [70], Reji Philp [87] cũng đã thu đƣợc những kết quả gần tƣơng tự với các cấu trúc tổ hợp Au/ZnO trong các nghiên cứu của mình.
Hình 3.3: Phổ nhiễu xạ tia X của ống ZnO và ZnO với các lớp vàng c độ dày khác nhau. So song (cm-1) ZnO 95cm-1 ZnO – Au (30s) ZnO – Au (10s) Cường đ ộ (a.u) Số sóng (cm-1 )