3. Phương pháp nghiên cứu
3.1.2. Chế tạo các NC CdTe1-xSex bằng việc bơm chậm tiền chất Se và Te vào dung
dịch chứa Cd tại nhiệt độ phản ứng
Để hiểu hơn về ảnh hưởng của tốc độ bơm đến cấu trúc của các CdTe1-xSex, phương pháp bơm chậm các tiền chất Se, Te vào dung dịch chứa được sử dụng để chế tạo các NC. Hình 3.6a biểu diễn phổ hấp thụ và huỳnh quang của các NC CdTe1-xSex
(0.2 ≤ x ≤ 0.8) thu được với phương pháp bơm chậm. Có thể nhận thấy đỉnh PL của các NC CdTe1-xSex (0.2 ≤ x ≤ 0.8) nằm giữa các đỉnh PL của các NC CdTe và CdSe, và dịch dần về phía bước sóng ngắn khi tăng tỉ lệ Se (x). Điều đó chứng tỏ năng lượng vùng cấm của các NC hợp kim CdTe1-xSex nằm giữa năng lượng vùng cấm của các NC CdTe và CdSe. Độ rộng bán phổ (FWHM) của các NC hợp kim CdTe1−xSex chế tạo bằng phương pháp bơm chậm ( từ 43–55 nm) lớn hơn khá nhiều FWHM của các NC được chế tạo bằng phương pháp bơm nhanh. (từ 32 - 40 nm). FWHM liên quan đến phân bố kích thước của các NC, vì vậy quá trình bơm chậm các ion Te2- và Se2- vào dung dịch chứa các ion Cd2+ có thể là nguyên nhân dẫn đến sự phân kỳ kích thước hạt.
Sự hình thành các NC hợp kim đồng nhất CdTe1−xSex được chứng minh bằng phổ tán xạ RS (hình.3.6b). Các đỉnh RS thay đổi từ 175-191 cm-1 chính là đỉnh 1LO của các NC hợp kim CdTe1-xSex, các đỉnh này dịch dần về phía tần số nhỏ hơn khi x tăng. Kết quả này tương tự với các kết quả đối với các NC hợp kim ZnxCd1-xSe (0.39 ≤ x ≤ 0.8) được chế tạo bởi Nesheva và các cộng sự, ở đó đỉnh 1LO của các NC ZnxCd1-xSe cũng
thay đổi và định xứ giữa các đỉnh 1LO của ZnSe và CdSe. Phổ RS của các NC CdTe1- xSex (0.2 ≤ x ≤ 0.8) chứng minh sự hình thành của các NC hợp kim CdTe1-xSex chứ không phải là sự pha trộn vật lý đơn thuần giữa các NC CdTe và CdSe. Theo mô hình lý thuyết áp dụng cho các NC hợp kim AB1-xCx, mạng tinh thể của các NC CdTe1-xSex
bao gồm hai mạng tinh thể sắp xếp ngẫu nhiên của CdTe và CdSe.
Hình 3.6. (a) Phổ hấp thụ và huỳnh quang, (b) Phổ Raman của các NC CdTe, CdSe, CdTe1-xSex (0.2 ≤ x ≤ 0.8) được chế tạo bằng phương pháp SIM tại nhiệt độ 290 °C
trong 60 phút.
Hình 3.7 là ảnh TEM của các NC CdTe, CdSe và CdTe1−xSexthu được bằng phương pháp bơm chậm và bơm nhanh. Có thể nhận thấy các NC đều có hình dạng tựa cầu và kích thước tương tự nhau. Vì vậy bước sóng phát xạ khác nhau của các NC CdTe1−xSex được chế tạo bằng hai phương pháp là do khác nhau của cấu trúc đồng nhất hay không đồng nhất trong các mẫu.
Hình 3.8a biểu diễn phổ XRD của các NC CdTe, CdSe và CdTe1-xSex (0.2 ≤ x ≤ 0.8). Các đỉnh tại các vị trí góc 24.55o, 40.6o và 48o tương ứng với các mặt phẳng mạng (111), (220) và (311) trong cấu trúc zinc-blende của CdTe (F-43 m). Tương tự các đỉnh tại 25.45o, 42.2o và 49.95o trong phổ XRD của CdTe1-xSex NCs (x=1) tương ứng với cấu trúc zinc-blende của CdSe (F-43 m). Có thể nhận thấy vị trí của các đỉnh nhiễu xạ của
phụ thuộc tuyến tính của các góc nhiễu xạ vào tỉ lệ x. Khi x tăng, các đỉnh nhiễu xạ dịch chuyển về phía góc nhỏ phù hợp với sự giảm hằng số mạng của
Hình 3.7. Ảnh TEM của các NC được chế tạo tại thời gian 60 phút. (a) CdTe, (b) CdSe, (c) các NC CdTe0.5Se0.5 được chế tạo bằng phương pháp bơm nhanh, (d) các NC
CdTe0.5Se0.5 được chế tạo bằng phương pháp bơm chậm.
CdSe so với CdTe. Giản đồ nhiễu xạ tia X cho thấy khi x thay đổi, cấu trúc mạng tinh thể hoàn toàn không thay đổi không giống kết quả được quan sát bởi Robert và Nie
[28] là cấu trúc wurtzite khi các NC được chế tạo bởi ligand TBP. Cấu trúc zinc-blende
được giữ không thay đổi có thể là do chất hoạt động bề mặt được sử dụng trong các thí nghiệm của chúng tôi. Các NC như CdTe, CdSe, và CdS được chế tạo trong OA thường có cấu trúc ZB do muối Oleate có tác dụng ổn định pha cấu trúc này.
Để chứng minh các NC hợp kim CdTe1−xSex có thành phần các nguyên tố phân bố đồng đều, chúng tôi nghiên cứu sự phụ thuộc của hằng số mạng tinh thể vào x. Như kết quả quan sát trên hình 3.8(b), hằng số mạng c của các NC hợp kim CdTe1-xSex thay đổi tuyến tính với thành phần Se (x). Kết quả quan sát này phù hợp tốt với định luật Vegard: C(CdTe1-xSex) = x.C(CdSe)+(1-x).C(CdTe) do sự thay thế của các ion Se với bán kính nhỏ hơn (1.16 Å) bởi các ion Te với bán kính lớn hơn (1.432 Å). Các kết quả
quan sát trên hình 8 một lần nữa khẳng định các NC hợp kim CdTe1−xSex có thành phần các nguyên tố phân bố đồng đều.
Hình 3.8. (a) Giản đồ nhiễu xạ tia X và (b) hằng số mạng của các NC CdTe, CdSe, CdTe1-xSex (0.2 ≤ x ≤ 0.8). Đường liền nét được làm khớp bởi định luật Vegard.