Nano tinh thể ZnS:Cu,Al được tổng hợp bằng một phương pháp mới đó là phương pháp cấy liên tiếp các ion: Zn+, Cu+, s+, Al+ vào chất nền trong suốt AỊ2O3 ở nhiệt độ 1000°c. Các tác giả [12] cũng đã chứng minh rằng đây là một trong những phương pháp linh hoạt nhất để chế tạo các hợp chất nano bán dẫn pha tạp chất
cho hiệu suất phát quang ổn định hơn các phương pháp tổng hợp hố học thơng thường.
Hai mẫu với nồng độ tạp chất khác nhau (nhưng lượng ion Cu và AI bằng nhau) được chế tạo: mẫu pha tạp nồng độ thấp và mẫu pha tạp nồng độ cao. Bằng phương pháp này kích thước hạt thu được cỡ lOnm. Các kết quả cho thấy phổ huỳnh quang
của mẫu là một vùng rộng quan sát được ở xung quanh mức 2,4eV tương ứng với vùng xanh lục, kết quả tương tự như các quan sát ở mẫu khối. Trên phổ hấp thụ và kích thích huỳnh quang các cực đại quan sát được xung quanh mức 3,4eV, chuyển mức vùng - vừng của tinh thể nano ở xung quanh 4eV (hình 1.17). Độ rộng của dải xanh
lục tăng theo nhiệt độ.
Hình LỈ7:Phổ huỳnh quang (PL), phổ kích thích huỳnh quang (PLE) và phổ hấp thụ (ABS) của mẫu pha tạp thấp (a) và pha tạp cao (b) ở 14K
Nguồn gốc vừng phát quang rộng ở tinh thể nano ZnS:Cu,Al là phù hợp với sự phát quang của nhiều cặp dono - axepto (D - A) trong tinh thể ZnS:Cu,Al. Trong quá trình tái hợp của cặp D - A, năng lượng phôtôn bức xạ ra phụ thuộc vào khoảng cách giữa các mức dono và axepto theo công thức:
E = Eg-(Ed + Ea)+ s— (1.2)
2.0 3.0 4.0
£.r
trong đó: Eg là năng lượng vùng cấm
Ed, Ea là năng lượng mức dono và axepto
Trong tinh thể nano ZnS:Cu,Al bán kính Bohr của axepto nhỏ hơn khơng đáng kể so với bán kính của dono vì vậy xác suất tái hợp của các cặp D - A phụ thuộc vào
khoảng cách mức D - A và bán kính Bohr của dono aD
f-2iỉì
V aD
Do đó các cặp có khoảng cách R càng lớn ( cặp xa) thì sẽ có xác suất chuyển dời càng bé nên thời gian sống càng lớn đồng thời năng luợng phôtôn bức xạ nhỏ và nguợc lại [1, 2].
Nhìn chung cơ chế phát quang của tinh thể nano pha tạp là khá phức tạp, bản chất của các bức xạ vẫn chua đuợc thống nhất một cách rõ ràng. Đây là lĩnh vục còn rất mới mẻ và vẫn đang đuợc nhiều nhóm trong nuớc và trên thế giới nghiên cứu.