Phần A : Chất hoạt động bề mặt MPA
4.2. Phân tích cấu trúc và tính chất quang của nano phát quang ZnSe:X
4.2.2. Phân tích cấu trúc và tính chất quang của nano phát quang ZnSe:Cu
Các tinh thể nano ZnSe pha tạp Cu được tổng hợp trong pha nước, có sử dụng chất ổn định MPA là chất hỗ trợ phân tán, được kiểm tra bằng phổ độ hấp thu và huỳnh quang.
(Hình 4.15) chỉ ra độ hấp thu của tinh thể nano ZnSe:Cu ở các hàm lượng Cu pha tạp khác nhau. Có một mũi hấp thu ở bước sóng ở khoảng 300 – 370 nm, tuy
90
nhiên đỉnh của mũi hấp thụ không được rõ. Dựa vào phổ UV-Vis ta thấy đỉnh hấp thu chuyển dịch khơng đáng kể chứng tỏ kích thước của hạt thay đổi không đáng kể khi ta thay đổi hàm lượng Cu pha tạp. Khi tăng hàm lượng Cu pha tạp thì đỉnh hấp thu sẽ dịch chuyển một ít về phía bước sóng dài hơn (vì hàm lượng ion Cu2+ nhiều hơn làm tăng kích thước hạt).
Hình 4.15: Phổ UV-Vis của QD cấu trúc ZnSe:Cu (pH=7) nồng độ 1,3,5,7 %.
Sự phát quang của tinh thể nano ZnSe ở những những nồng độ pha tạp Cu2+ khác nhau sử dụng chất ổn định MPA được thể hiện bằng phổ huỳnh quang PL hình 4.16. Phổ PL này cho thấy khi pha tạp Cu ở những nồng độ khác nhau thì cường độ phát quang sẽ khác nhau. Cường độ phát quang tại tâm Cu2+ ở bước sóng 500 - 530 nm đạt tối ưu khi nồng độ pha tạp Culà 3%, tâm phát quang Mn2+ đóng vai trị chủ đạo trong tính chất phát quang của hạt. Nồng độ pha tạp càng tăng thì tâm phát quang Cu càng tăng và đạt tối ưu ở 3%. Tuy nhiên, tăng nồng độ pha tạp hơn nữa, tâm phát quang Cu2+ bắt đầu giảm dần. Điều này được giải thích, khi nồng độ Cu càng cao thì sinh ra tương tác giữa Cu-Cu, làm giảm hiệu suất huỳnh quang. Vậy nồng độ pha tạp Cu ảnh hưởng rất nhiều đến cường độ phát quang của các hạt nano phát quang.
91
Phổ hồng ngoại IR được sử dụng để xác định xem MPA có phủ lên bề mặt tinh thể ZnSe khơng. Hình 4.17 cho ta thấy nhóm phổ IR của MPA và mẫu ZnSe:Cu pha tạp với hàm lượng 1, 5, 9 %, nhóm chức S-H của MPA khơng cịn chứng tỏ nó đã hình thành liên kết trên bề mặt của tinh thể ZnSe. Đồng thời vẫn còn mũi -OH và C=O của nhóm –COOH của MPA nên chứng tỏ đi –COOH vẫn cịn. Nhờ đó giúp tăng khả năng phân tán trong nước và giúp cho nó có những ứng dụng tốt trong sinh học, tương thích với tế bào sinh học hơn.
Hình 4.17: Phổ IR của ZnSe:Cu pH = 7 nồng độ 1,5,9.%.
Cấu trúc tinh thể ZnSe:Cu được xác định bởi giản đồ XRD trên (Hình 4.18). Từ phổ XRD ta thấy tinh thể được hình thành có cấu trúc tinh thể giả kẽm (Zinc Blende) vì có các pic nhiễu xạ tại 26.210, 46.970 và 56.480 tương ứng với các mặt phẳng (111), (220), (311). Chúng ta có thể thấy rằng việc pha tạp Cu vào trong tinh thể ZnSe không làm thay đổi cấu trúc tinh thể của ZnSe ban đầu.
Hình 4.18: Giản đồ XRD của ZnSe:Cu pH=7 ở hàm lượng pha tạp Cu2+ khác nhau. Hình 4.19 cho thấy hình ảnh của các mẫu ZnSe:Cu tổng hợp ở điều kiện 4 giờ và pH = 7 (hàm lượng pha tạp của Cu lần lượt 1, 3, 5, 7, 9, 11 %) ở điều kiện thường và khi được chiếu dưới đèn UV ở bước sóng 365 nm. Ta thấy có sự phát quang màu xanh
92
ánh vàng do ảnh hưởng của Cu pha tạp. Tuy nhiên khả năng phát huỳnh quang của ZnSe:Cu khơng bền, sau khoảng 30 ngày thì ta thấy xuất hiện kết tủa, và mẫu khơng cịn phát sáng khi ta chiếu dưới đèn UV bước sóng 365 nm. Khi kiểm tra bằng phổ PL thì khơng thấy mũi huỳnh quang nào nữa.
Hình 4.19: Hình ảnh ZnSe:Cu trước và sau chiếu đèn UV bước sóng 365 nm.