CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.12. Phương pháp tổng hợp hạt nano có cấu trúc lõi/vỏ
1.12.1. Chế tạo lớp lõi cho chấm lượng tử bán dẫn trong môi trường nước
Về nguyên tắc, muốn chế tạo chấm lượng tử, cần tạo điều kiện để các tiền chất phản ứng tạo thành các mầm vi tinh thể càng đồng nhất càng tốt; sau đó chúng phát triển thành tinh thể lớn hơn trong môi trường cung cấp đầy đủ các tiền chất cho sự phát triển của các tinh thể.
Trong việc tổng hợp vật liệu trên, việc lựa chọn nồng độ các tiền chất trong dung dịch phản ứng hoặc gia nhiệt để tạo phản ứng,… để duy trì chế độ hội tụ kích thước là yếu tố quan trọng để đạt được độ đồng nhất kích thước cao.
Việc lựa chọn chất ổn định bề mặt và nồng độ của chúng có ảnh hưởng khá rõ ràng đến hình dạng của vật liệu chế tạo được. Đây là cơ sở hóa học trong nhiều trường hợp có thể chế tạo các tinh thể nano bán dẫn với các hệ số tỉ lệ hình dạng và kích thước khác nhau khi có sự điều chỉnh thích hợp chất ổn định bề mặt và nhiệt độ [61].
1.12.2. Chế tạo lớp vỏ cho chấm lượng tử bán dẫn
Các chấm lượng tử sau khi chế tạo xong có thể có các phân tử liên kết trên bề mặt (các ligand của chất ổn định bề mặt) cho phép thụ động hóa một phần các liên kết hở trên bề mặt tinh thể nano. Tuy nhiên các ligand này liên kết không bền, và trong nhiều trường hợp cần phải loại bỏ khỏi các chấm lượng tử khi sử dụng, nên thường là một loại vật liệu có cấu trúc tương tự, có band gap lớn hơn band gap của vật liệu cấu trúc lõi, có tác dụng như một lớp áo bên ngồi cho vật liệu [62]. Trong nhiều trường hợp, để có được lớp vỏ hồn hảo giảm thiểu ứng suất với vật liệu lõi, một lớp vỏ trung gian nữa được bổ sung giữa chấm lượng tử lõi và lớp vỏ ngoài cùng, tạo thành cấu trúc lõi/vỏ/vỏ làm cho vật liệu ổn định và bền hơn, có tính chất quang tốt hơn [63, 64]. Nguyên lý chế tạo lớp vật liệu vỏ là quá trình chuyển dịch điện tử dần dần vật liệu vỏ trên bề mặt của tinh thể nano lõi. Do đó, nguồn cung cấp tiền chất cho vật liệu vỏ phải được bổ sung từ từ (để tránh tạo thành các pha vật liệu riêng biệt, tách biệt khỏi vật liệu lõi). Các hợp chất của tiền chất phải được phân hủy ở nhiệt độ tạo vỏ, để tạo thành các nguyên liệu tương ứng cho vật liệu vỏ. Các cơng bố về chế tạo vật liệu có cấu trúc lõi/vỏ đã chỉ rõ và phân tích ưu điểm, tính phù hợp của các tiền chất sử
65
dụng [65]. CdS và ZnS là vật liệu chế tạo lớp vỏ phổ biến cho các loại chấm lượng tử. Lớp vỏ CdS hoặc ZnS cũng thường được làm trung gian cho vỏ ZnS để tạo thành cấu trúc vỏ kép theo cấu trúc core/shell/shell [66].