T ỔNG QUAN VỀ VẬ LIỆU NANễ
1.2.2.2.Tớnh chất phỏt quang phụ thuộc nhiệt độ
Nghiờn cứu huỳnh quang phụ thuộc nhiệt độ cú thể thu nhận được cỏc kết quả sau:
- Thứ nhất, khẳng định huỳnh quang của cỏc nanụ tinh thể bỏn dẫn và tinh thể khối đều chịu ảnh hưởng của dao động mạng phonon thụng qua việc nghiờn cứu cường độ huỳnh quang và vị trớ đỉnh huỳnh quang theo nhiệt độ. Kết quả là cỏc vạch phỏt xạ bị dịch về phớa năng lượng thấp hơn, cường độ huỳnh quang hay diện tớch phỏt xạ giảm và độ rộng bỏn phổ của chỳng tăng lờn theo sự tăng của nhiệt độ. Sự phụ thuộc nhiệt độ của năng lượng chuyển dời điện tử-lỗ trống trong chấm lượng tử giống như vựng cấm của vật liệu khối. Hiệu ứng hẹp vựng cấm năng lượng theo nhiệt độ được cho là 80-85% do vi trường sinh ra do dao động mạng (phonon) làm tỏn xạ mất mỏt năng lượng của hạt tải điện, chỉ 15-20% do gión nở hằng số mạng với nhiệt độ [116]. Sự thay đổi độ rộng vựng cấm năng lượng theo nhiệt độ là do sự dịch vị trớ tương đối của vựng dẫn và vựng hoỏ trị và được mụ tả bằng phương trỡnh Varshni:
trong đú E(T) và E(0) là năng lượng vựng cấm hoặc năng lượng chuyển dời/tỏi hợp phỏt quang tại nhiệt độ T và tại 0 K; α, β là cỏc hệ số Varshni [56, 96].
- Thứ hai, cho thấy sự tồn tại trạng thỏi bẫy trong vật liệu. Cỏc trạng thỏi bề mặt đúng vai trũ như những bẫy với năng lượng kớch hoạt nhỏ, làm cho huỳnh quang của vật liệu giảm khi nhiệt độ giảm, khi cỏc bẫy này hoạt động. Cỏc bẫy đúng vai trũ là cỏc kờnh bắt hạt tải điện mà khụng đúng gúp vào sự phỏt huỳnh quang. Khi nhiệt độ đủ cao với năng lượng nhiệt kT lớn hơn năng lượng kớch hoạt của bẫy, cỏc hạt tải bị bắt ở bẫy sẽ được giải phúng, giống như bẫy đó bị vụ hiệu hoỏ dự vẫn tồn tại. Núi cỏch khỏc, ở nhiệt độ cao hơn quỏ trỡnh hấp thụ và huỳnh quang hầu như khụng chịu ảnh hưởng của bẫy nữa. Cỏc nghiờn cứu huỳnh quang phụ thuộc nhiệt độ cho thấy diễn biến ảnh hưởng của bẫy rất rừ ràng [2, 19, 56, 96].