Zn(CH3COO)2 0.1M (A) Khuấy từ trong 30 phút
Mn(CH3COO)2 0.1M (B) Khuấy từ trong 30 phút
Dung dịch D khuấy từ trong 30 phút
Na2S 0.1M (C) Khuấy từ trong 30 phút
Dung dịch E khuấy từ trong 30 phút tạo kết tủa đồng thời ZnS, MnS
Lọc rửa kết tủa bằng nước cất 2 lần và dung môi
Phân tán các hạt nano ZnS:Mn trong dung môi và dung dich PVP
Ủ dung dịch ZnS:Mn-PVP ở 800C trong 10h
3.2. Quy trình chế tạo màng mỏng ZnS:Mn bọc phủ PVP bằng phương pháp Spincoating Spincoating
Các màng mỏng ZnS:Mn (CMn=8 mol/%) bọc phủ PVP được chế tạo bằng phương pháp Spincoating theo quy trình sau:
Bước 1: Sử lý đế
Để được dung là các lem thủy tinh của Đức có kích thước 22 22 0.25mm3
Đế được lau bằng nước cất hai lần, sau đó đem rung siêu âm cũng trong nước cất
hai lần, tiếp đó được sấy khơ, lau lại bằng cồn và lại được sấy khô ở 900C
Bước 2: Phân tán các hạt nano trong nước cất
Kết tủa thu được trong quá trình chế tạo các hạt nano ZnS:Mn được phân tán
vào 5ml dung môi CH3OH:H2O ( tỉ lệ 1:1 ) và khuấy đều trong 30 phút được dung
dịch F
Bước 3: Pha dung dịch PVP
Hòa tan PVP vào C2H5OH theo tỉ lệ 1g PVP : 10ml và khuấy đều trong 30 phút ở
600C được dung dịch G
Bước 4: Phân tán các hạt nano ZnS:Mn trong dung dịch PVP
Nhỏ từ từ 1ml, 2ml, 3ml, 4ml, 5ml, dung dịch G vào dung dịch F khuấy đều trong 60 phút ta được các hạt nano ZnS:Mn phân tán trong dung dịch PVP(dung dịch H)
Bước 5:Tạo màng mỏng ZnS:Mn bọc phủ PVP
+ Dùng pipet nhỏ 3 giọt dung dịch H vào lem kính gắn trên trục của máy quay ly
tâm với tốc độ 3000 vòng/phút và thời gian quay 1 phút để dung dịch phủ kín lem
kính. Sau đó sấy ở 900C trong 15 phút sẽ được màng mỏng ZnS:Mn ( ký hiệu là M)
bọc phủ PVP 1 lớp.
nhỏ tiếp 3 giọt dung dịch H. Sau đó sấy ở 900C trong 15 phút ta thu được màng 2 lớp với cách làm như trên ta thu được các màng mỏng 3,4, 5, 6…lớp.
* Với qui trình như vậy thì chúng tơi đã chế tạo được các màng mỏng tương ứng
là M-PVP(5:1), M-PVP(5:2), M-PVP(5:3), M-PVP(5:4), M-PVP(5:5) và màng
ZnS:Mn không bọc phủ PVP được kí hiệu là M-PVP(5:0).
3.3. Khảo sát cấu trúc và hình thái học của các hạt nano ZnS:Mn, màng mỏng ZnS:Mn bọc phủ PVP theo tỷ lệ thể tích. ZnS:Mn bọc phủ PVP theo tỷ lệ thể tích.
3.3.1. Cấu trúc và hình thái học của các hạt nano ZnS:Mn * Giản đồ nhiễu xạ XRD của các hạt nano ZnS:Mn * Giản đồ nhiễu xạ XRD của các hạt nano ZnS:Mn
Hình 3.2 là giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) của các hạt nano ZnS:Mn (CMn= 8 mol%) với các tỉ lệ thể tích khác nhau của ZnS:Mn và PVP
0 30 60 0 500 1000 I (a,u) 2th eta (do) a .M -P V P (5:0) b ,M -P V P (5:1) c.M -P V P (5 :3) d .M -P V P (5:5) e .M -P V P (5:7) f.M-P V P (5:1 0) (111 ) (2 20) (311 ) a b c d e f
Hình 3.2: Giản đồ XRD của các hạt nano ZnS:Mn bọc phủ PVP
với tỷ lệ thể tích khác nhau của ZnS:Mn và PVP
Phổ này gồm các vạch nhiễu xạ ứng với các mặt phản xạ chính (111), (220) và
(311), tương ứng với các góc nhiễu xạ: 28.90, 47.80 và, 56.50 trong đó vạch
nhiễu xạ (111) có cường độ lớn nhất và vạch nhiễu xạ (311) có cường độ nhỏ nhất.
Khi các hạt nano ZnS:Mn (CMn=8mol/%) bọc phủ PVP với các tỷ lệ thể tích
giữa ZnS:Mn và PVP tăng từ 5:1 đến 5:10 thì vị trí các mặt phản xạ này hầu như không đổi nhưng độ rộng của các vạch tăng so với các hạt nano ZnS:Mn chưa bọc phủ tăng.
Từ giản đồ XRD cho thấy: ZnS:Mn và ZnS:Mn/PVP kết tinh ở dạng tinh thể có
cấu trúc cubic thuộc nhóm đối xứngTd2- F43m.
Sử dụng phần mềm Checkcell (xem phụ lục 2) để tính tốn các hằng số mạng của các mẫu ZnS:Mn bọc phủ và không bọc phủ PVP với các tỷ lệ thể tích khác nhau, cũng như xác định các mặt phản xạ (chỉ số Miller h, k, l) và nhóm đối xứng khơng gian tương ứng, ta thu được kết quả trong bảng 3.3:
Từ giản đồ XRD, dùng công thức Debye- Scherrer:
cos 9 . 0 D (3.3) trong đó: D (Ao) là kích thước hạt
λ = 1.54056 Ao là bước sóng tia X của Cu Kα
β (rad) là độ bán rộng của vạch nhiễu xạ θ (rad) là góc nhiễu xạ
Chúng tơi đã xác định kích thước trung bình của các hạt nano ZnS:Mn/PVP (bảng 3.3) khi tăng tỷ lệ thể tích từ 5:0 đến 5:10
Bảng 3.3: Hằng số mạng và kích thước hạt trung bình của các hạt nano ZnS, ZnS:Mn/PVP với các tỉ lệ thể tích khác nhau của ZnS:Mn và PVP
Tỷ lệ thể tích ZnS:Mn/PVP Hằng số mạng a = b = c (Ao) Kích thước hạt D (nm) D(111) D(220) D 5:0 5.3873 2.8 3.6 3.1 0.7 5:1 5.3888 2.4 3.5 3.0 0.5 5:3 5.3685 2.4 3.4 2.9 0.0 5:5 5.3683 2.5 3.6 3.0 0.5 5:7 5.3451 2.4 3.5 3.0 0.4 5:10 5.3463 2.4 3.5 3.0 0.5
*Ảnh TEM của hạt nano ZnS:Mn
Hình 3.3 là ảnh TEM của hạt nano ZnS:Mn và ZnS:Mn/PVP (CMn= 8 mol %, tỉ lệ 5:0 v à 5:5) . Từ ảnh TEM cho thấy các hạt nano ZnS:Mn chưa bọc phủ PVP có kích thước hạt khoảng 4-5 nm. Các hạt nano ZnS:Mn bọc phủ PVP phân bố khá đồng đều, có sự phân tách giữa các hạt nên cho kích thước hạt nhỏ hơn khoảng 3 nm. Giá trị này khá phù hợp với kết quả thu được từ giản đồ nhiễu xạ tia X(XRD)