Phổ PL là phương pháp phân tích không phá hủy mẫu. Phổ PL cung cấp các thông tin về các đặc trưng phát xạ của NC như bước sóng phát xạ, độ đơn sắc của ánh sáng phát xạ, các tâm phát xạ và sự phân bố kích thước hạt. Trong luận văn này, phổ PL của các NC CdTe và CdTe/CdSe được đo trên thiết bị Varian Cary Eclipse đặt tại Viện Vật lý, thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Phổ kế huỳnh quang này sử dụng nguồn sáng kích thích là đèn Xe phát ánh sáng liên tục trong khoảng bước sóng từ 200 - 900 nm. Phổ kế huỳnh quang Cary Eclipse sử dụng đầu thu là ống nhân quang điện (PMT) với độ nhạy cao.
Các mẫu đo PL nhiệt độ phòng thường được chuẩn bị là mẫu lỏng, mẫu được phân tán trong dung môi toluene sau khi đã li tâm làm sạch. Để tránh hiện tượng dập tắt huỳnh quang do nồng độ thì các mẫu khi đo phổ PL cần có nồng độ thấp. Các đặc trưng của phổ huỳnh quang như vị trí đỉnh phát xạ, PL FWHM và cường độ phát xạ tích phân được xác định khi làm khớp phổ thực nghiệm với hàm hỗn hợp Gauss-Lorentz đối xứng hoặc bất đối xứng (phụ thuộc vào dạng phổ là đối xứng hay bất đối xứng).
Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý của một máy đo phổ huỳnh quang
Khi khảo sát phổ PL theo nhiệt độ, ta có thể biết thêm các thông tin về quá trình tán xạ hạt tải với các phonon âm học và quang học, các sai hỏng mạng cũng như ảnh hưởng của bề mặt tiếp giáp lõi/vỏ lên tính chất quang của các NC. Ngoài ra phổ PL theo nhiệt độ còn cho ta biết sự thay đổi độ rộng khe năng lượng hoặc ứng suất lõi/vỏ của các NC theo nhiệt độ. Nghiên cứu phổ PL nhiệt độ thấp cho các thông tin về cường độ tương tác exciton-phonon, năng lượng kích thích nhiệt và các ứng suất do bởi sự khác nhau của hệ số giãn nở nhiệt của các NC lõi/vỏ. Hơn nữa, PL nhiệt độ thấp là phương pháp rất tốt để đánh giá các tạp chất và sai hỏng trong các NC bán dẫn.
Phổ PL nhiệt độ thấp và PL nhiệt độ phòng khi thay đổi công suất kích thích được thực hiện trên hệ đo huỳnh quang phân giải cao thuộc phòng thí nghiệm trọng điểm, Viện Khoa học Vật liệu, độ phân giải 0,02 nm nhờ máy đơn sắc iHR550 với khe ra (cách tử 1800 vạch/mm), đầu thu CCD Synnapse làm lạnh đến 10 K nhờ hệ khí He chu trình kín, đảm bảo ghép nối phù hợp với máy đơn sắc, với độ chính xác 0,2 nm. Công suất kích thích thay đổi từ 10-4 - 5mW nhờ sử dụng kính lọc.
Để đo phổ PL theo nhiệt độ, các NC được làm sạch bằng phương pháp ly tâm, phân tán lại trong toluene rồi phủ lên lam kính theo phương pháp phủ quay (spin coating) sau đó để khô tự nhiên. Để khai thác thông tin từ sự thay
đổi cường độ huỳnh quang theo nhiệt độ thì vị trí điểm đo luôn được chỉnh về vị trí vết laser tại mỗi nhiệt độ đo phổ.