3.2. T ính ch t quang c a b t nano ZnS: Mn và CdS: Mn ấ ủ ộ
3.2.2. Ph phát quang c a b t nano ổ ủ ộ CdS, CdS: Mn
Tương t , hình 3.1ự 5 là ph phát quang c a b t nano CdS cũng đổ ủ ộ ược ch t oế ạ b ng phằ ương pháp đ ng k t t a và đồ ế ủ ược kích thích b ng b c x 325 ằ ứ ạ nm 300K,ở v i công su t 18mW c a laser He – Cd. ớ ấ ủ
Hình 3.15: Ph phát quang c a b t nano CdS:Mnổ ủ ộ
M u a: Cẫ Mn= 0 % mol M u b: Cẫ Mn= 1 % mol M u c: Cẫ Mn= 2 % mol M u d: Cẫ Mn= 3 % mol M u e: Cẫ Mn= 5 % mol M u f: Cẫ Mn= 7 % mol M u g: Cẫ Mn= 10 % mol M u h: Cẫ Mn= 12 % mol
Khi tăng n ng đ Mnồ ộ 2+ t 0% mol đ n 12% mol, cừ ế ường đ phát quang tăngộ d n. N ng đ Mnầ ồ ộ 2+ s cho cẽ ường đ phát quang m nh nh t. Các ion Mnộ ạ ấ 2+ cũng đã thay th Cdế 2+, kh năng thay th này không cao nh đ i v i Znả ế ư ố ớ 2+ vì bán kính ion Mn2+ nh h nỏ ơ bán kính c a ion Cdủ 2+ nhi u.ề Vì v y mà n ng đ Mnậ ồ ộ 2+ kích ho tạ vào Cd2+ (12% mol) cao h n nhi u so v i khi kích ho t vào Znơ ề ớ ạ 2+ (8% mol).
D a vào lí thuy t vùng năng lự ế ượng, chúng tôi đã ch ng minh đứ ượ ằc r ng sunfua k m và sunfua cadimi có th phát quang đẽ ể ược. Trong ch t r n, các nguyênấ ắ
t k t h p l i v i nhau thành các kh i thì các m c năng lử ế ợ ạ ớ ố ứ ượng b ph lên và trị ủ ở thành các vùng năng lượng. Có 3 vùng chính:
Vùng hóa tr : là vùng có năng lị ượng th p nh t, là vùng mà đi n t liên k tấ ấ ệ ử ế m nh v i nguyên t và không linh đ ng.ạ ớ ử ộ
Vùng d n: có m c năng lẫ ứ ượng cao nh t, là vùng mà đi n t s linh đ ngấ ệ ử ẽ ộ nh các đi n t t do. Đi n t vùng này là đi n t d n, nghĩa là ch t cóư ệ ử ự ệ ử ở ệ ử ẫ ấ kh năng d n đi n khi có đi n t t n t i trên vùng d n. Tính d n đi nả ẫ ệ ệ ử ồ ạ ẫ ẫ ệ tăng khi m t đ đi n t trên vùng d n tăng.ậ ộ ệ ử ẫ
Vùng c m (vùng tr ng năng lấ ố ượng): là vùng n m gi a vùng d n và vùngằ ữ ẫ hóa tr , là vùng không có m c năng lị ứ ượng nào. Do đó đi n t không thệ ử ể t n t i trên vùng c m.ồ ạ ấ
N u bán d n pha t p thì xu t hi n các m c năng lế ẫ ạ ấ ệ ứ ượng trong vùng c m.ấ Kho ng cách gi a đáy vùng d n và đ nh vùng hóa tr g i là đ r ng vùng c m.ả ữ ẫ ỉ ị ọ ộ ộ ấ Đ r ng vùng c m càng l n thì cộ ộ ấ ớ ường đ phát quang c a ch t bán d n càngộ ủ ấ ẫ
m nh. Sunfua k m ZnS có đ r ng vùng c m là 3,7eV còn sunfua cadimi CdS cóạ ẽ ộ ộ ấ đ r ng vùng c m là 2,4eV. Chúng đ u có đ r ng vùng c m tộ ộ ấ ề ộ ộ ấ ương đ i l n nênố ớ đ u có kh năng phát quang m nh và thích h p cho vi c đ a ch t kích ho t vàoề ả ạ ợ ệ ư ấ ạ đ t o ra b t hu nh quang v i b c x trong vùng nhìn th y và vùng h ng ngo iể ạ ộ ỳ ớ ứ ạ ấ ồ ạ g n. Khi kích ho t b i mangan, đ r ng vùng c m c a ZnS và CdS đ u tăng lên,ầ ạ ở ộ ộ ấ ủ ề do đó chúng tr nên phát quang m nh h n.ở ạ ơ
Nguyên nhân ZnS phát quang m nh h n CdS khi cùng kích ho t mangan:ạ ơ ạ
Kích thước h t nano ZnS:Mn bé h n CdS:Mn nên phát quang m nhạ ơ ạ h n;ơ
Đ r ng vùng c m c a ZnS l n h n đ r ng vùng c m c a CdS;ộ ộ ấ ủ ớ ơ ộ ộ ấ ủ
Bán kính ion Mn2+ g n b ng Znầ ằ 2+ và nh h n nhi u bán kính Cdỏ ơ ề 2+ .Vì v y mà n ng đ Mnậ ồ ộ 2+ kích ho t vào Cdạ 2+ (12 mol%) cao h n nhi u soơ ề v i khi kích ho t vào Znớ ạ 2+ (8 mol%).
K T LU N Ế Ậ
Th c hi n đ tài: ự ệ ề “T ng h p, nghiên c u tính ch t phát quang c aổ ợ ứ ấ ủ sunfua k m và sunfua cadimi kích ho t b i mangan’’ẽ ạ ở chúng tôi đã thu được m t s k t qu ch y u sau:ộ ố ế ả ủ ế
Đ i v i các m u b t nano ZnSố ớ ẫ ộ
+ B ng phằ ương pháp đ ng k t t a, chúng tôi đã t o ra b t nano ZnS v iồ ế ủ ạ ộ ớ kích thước h t kho ng 45 nm, c u trúc l p phạ ả ấ ậ ương tinh th v i h ng s m ngể ớ ằ ố ạ tương ng là a = b = c = 5,3133 Aứ 0. Trong b t ZnS: Mn (Cộ Mn = 8% mol), thành ph n ph n trăm c a Zn, S và Mn trên b m t tầ ầ ủ ề ặ ương ng là ứ 63.98% Zn, 33.36% S, 2.63% Mn.
+ Trong ph phát quang c a ZnS ch xu t hi n đám xanh lam 452 ổ ủ ỉ ấ ệ ở nm.
+ Khi pha t p Mnạ 2+ v i n ng đ tăng d n t 0% mol đ n 8% mol vào ZnSớ ồ ộ ầ ừ ế thì đám xanh lam b d p t t d n, trong ph phát quang ch xu t hi n đám da camị ậ ắ ầ ổ ỉ ấ ệ vàng 600 ở nm có cường đ tăng d n theo n ng đ Mnộ ầ ồ ộ 2+. Và t i n ng đ Mnạ ồ ộ 2+
8% mol thì cường đ phát quang m nh nh t (600 nm).ộ ạ ấ Đ i v i các m u b t nano ố ớ ẫ ộ CdS
+ B t CdS độ ượ ạc t o ra v i kích thớ ước h t kho ng 6,58 nm, c u trúc l pạ ả ấ ậ phương tinh th v i h ng s m ng a = b = c = 5,8320 Aể ớ ằ ố ạ 0. Trong b t CdS:Mn (Cộ Mn
= 12% mol), thành ph n ph n trăm c a Cd, S và Mn trên b m t tầ ầ ủ ề ặ ương ng làứ 51.84% Cd, 45.15% S, 1.76% Mn.
+ Khi pha t p Mnạ 2+ v i n ng đ tăng d n t 0% mol đ n 12% mol vàoớ ồ ộ ầ ừ ế CdS thì cường đ phát quang tăng d n theo n ng đ Mnộ ầ ồ ộ 2+. Và t i n ng đ Mnạ ồ ộ 2+
12 % mol thì cường đ phát quang m nh nh t (kho ng 590 nm).ộ ạ ấ ả Nh ng hữ ướng nghiên c u ti p theoứ ế
+ Nghiên c u nh hứ ả ưởng c a các ch t kích ho t khác đ n tính phát quangủ ấ ạ ế c a sunfua k m và sunfua cadimi.ủ ẽ
+ Nghiên c u nh hứ ả ưởng c a nhi t đ s y và nhi t đ đ n hình thái vàủ ệ ộ ấ ệ ộ ủ ế c u trúc c a v t li u.ấ ủ ậ ệ
+ Nghiên c u nh hứ ả ưởng c a th i gian s y và th i gian đ n hình thái,ủ ờ ấ ờ ủ ế c u trúc v t li u.ấ ậ ệ
TÀI LI U THAM KH OỆ Ả Ti ng Vi tế ệ
[1]. Ph m Văn B nạ ề 2005 , Bài gi ng v t lí bán d nả ậ ẫ , NXB Đ i h c Qu c Gia Hàạ ọ ố N i.ộ
[2]. Vũ Đăng Đ (2006), ộ Các phương pháp v t lý trong hóa h cậ ọ , NXB Đ i h cạ ọ Qu c Gia Hà N i.ố ộ
[3]. Nguy n Quang Liêm ễ 1995 , Chuy n d i đi n t trong các tâm phát t h pể ờ ệ ử ổ ợ c a bán d n Aủ ẫ IIBVI, NXB Đ i h c Qu c Gia Hà N i.ạ ọ ố ộ
[4]. Nguy n Ng c Longễ ọ 2007 , V t lý ch t r n, ậ ấ ắ NXB Đ i h c Qu c Gia Hà N i.ạ ọ ố ộ [5]. Nguy n Đ c Nghĩa (2007), ễ ứ Hóa h c Nanoọ Công ngh n n và v t li uệ ề ậ ệ ngu nồ , NXB Khoa h c Vi t ọ ệ Nam, Hà N iộ .
Ti ng Anh ế
[6]. Bao H., Gong Y., Li Z., M. G. (2004), "Enhancement effect of illumination on the photoluminescence of watersoluble CdTe nanocrystals: toward highly fluorescent CdTe/CdS coreshell structure", Chem. Mater. 16, pp.3853–3859.
[7]. Bleuse J., Carayon S., Peter R. (2004), "Optical properties of core/multishell CdSe/Zn(S,Se) nanocrystals", Physica E 21, p 331.
[8]. Chi T. T. K., Thuy U. T. D., Liem N. Q., Nam M. H., Thanh D. X.
(2008), "Temperaturedependent photoluminescence and absorption CdSe quantum dots embbeded in PMMA", J. Korean Phys. Society 52, pp. 510513.
[9]. Deng D. W., Yu J. S., Pan Y. (2006), "Watersoluble CdSe and CdSe/CdS
nanocrystals: A greener synthetic route", J. Coll. Int. Sci. 299, pp.225–232.
[10]. Hu F., Ran Y., Zhou Z., Gao M. (2006), "Preparation of bioconjugates of CdTe nanocrystals for cancer marker detection", Nanotechnology 17, p 2972.
[11]. J. Ziegler, S. Xu, E. Kucur, F. Meister, M. Batentschuk, F. Gindele, T.Nann (2008), "SilicaCoated InP/ZnS Nanocrytals as Converter Material in White LEDs", Adv. Mater 20(21), pp.40684073.
[12]. K. Kim, S. Jeong, J. Y. Woo, CS. Han (2012), "Successive and large scale synthesis of InP/ZnS quantum dots in a hybrid reactor and their application to white LEDs ", Nano Technology 23, p6.
[13]. Kazes M., Oron D., Shweky I., Banin U. (2007), "Temperature Dependence of Optical Gain in CdSe/ZnS Quantum Rods", J. Phys. Chem. C 111, pp.7898
7905.
[14]. Li L., Qian H., Fang N., Ren J. (2005), "Significant enhancement of the quantum yield of CdTe nanocrystals synthesized in aqueous phase by controlling the pH and concentrations of precursor solutions", J. Lumin. 116, pp.59–66.
[15]. Liem N. Q., Quang V. X., Thanh D. X., Lee J. I., Kim D. (2001), "
Temperature dependence of biexciton luminescence in cubic ZnS bulk crystals", Solid State Commu. 117, pp. 255–259.
[16]. Liu J. W., Zhang Y., Ge C. W., Jin Y. L., Hu S. L., Gu N. (2009),
"Temperaturedependent photoluminescence of highly luminescent water
soluble CdTe quantum dots", Chinese Chem. Lett. 20 pp.977– 980.
[17]. Liu Y. F., Yu J. S. (2009), "Selective synthesis of CdTe and high luminescence CdTe/CdS quantum dots: The effect of ligands", J. Colloi. Inter.
Sci. 333, pp.690–698.