Hiện tại cú rất nhiều phương phỏp chế tạo mẫu ZnS dưới dạng khối và màng. Cỏc phương phỏp này được chia làm hai nhúm chớnh: nhúm cỏc phương phỏp vật lớ và nhúm cỏc phương phỏp húa học.
Nhúm cỏc phương phỏp vật lớ bao gồm: bốc bay nhiệt trong chõn khụng,
phỳn xạ cao ỏp cao tần, bay hơi chựm điện tử, epitaxi chựm phõn tử, lắng đọng bằng xung Laser,…. Ưu điểm của nhúm phương phỏp này là chế tạo được mẫu với độ tinh khiết cao, đồng nhất về quang học và mật độ hạt cao. Tuy nhiờn cỏc phương phỏp này đũi hỏi cao về cụng nghệ chế tạo như phải thực hiện trong cỏc mụi trường chõn khụng cựng với cỏc thiết bị phức tạp.
Nhúm cỏc phương phỏp húa học bao gồm: Phương phỏp Sol-gel, nhỳng keo,
phương phỏp phun tĩnh điện, lắng đọng điện húa, phương phỏp đồng kết tủa, phương phỏp cấy ion, phương phỏp húa ướt….Ưu điểm của phương phỏp là dễ ỏp dụng, giỏ thành thấp, cú thể thay đổi dễ dàng nồng độ pha tạp và cú khả năng đưa
30
vào chế tạo hàng loạt. Nhược điểm của phương phỏp này là độ tinh khiết của mẫu khụng cao, phụ thuộc vào mụi trường nờn khụng ổn định.
Trong cỏc phương phỏp trờn, phương phỏp húa ướt (wet chemical method) cú những ưu điểm riờng về mặt cụng nghệ, giỏ thành cũng như triển vọng trong chế
tạo mẫu. Trong luận văn này tụi chế tạo mẫu ZnS:Mn2+ bằng phương phỏp húa ướt.
Sở dĩ tụi chọn phương phỏp này là vỡ nú đơn giản, húa chất dễ mua ớt tốn kộm và nú phự hợp với thiết bị thớ nghiệm hiện cú tại Viện Vật Lý – TP Hồ Chớ Minh. Mặt khỏc với sự hợp tỏc chặt chẽ trong cụng tỏc nghiờn cứu khoa học của cỏn bộ Viện Vật lý và Viện Húa học cũng là điều kiện rất thuận lợi giỳp tụi cú thể tiến hành cỏc thớ nghiệm chế tạo mẫu và chụp mẫu theo phương phỏp này ở phũng thớ nghiệm của cả hai Viện.
Phương phỏp ngưng đọng húa học được kỡm hóm là một kỹ thuật được ứng dụng phổ biến nhất , nú được sử dụng trong những ứng dụng cụng nghiệp bởi giỏ thành vật liệu thụ rẻ, dễ dàng thao tỏc và sản phẩm tạo ra số lượng lớn. Nhiều loại hạt nano ZnS được pha tạp đó được chế tạo bằng phương phỏp này.
Những thụng số của quỏ trỡnh bao gồm: những loại vật liệu thụ, nhiệt độ tương tỏc, pH của dung dịch, tốc độ chuẩn độ và thậm chớ là tốc độ khuấy cú những ảnh hưởng đến những tớnh chất của quỏ trỡnh ngưng đọng cuối cựng, hỡnh dạng hạt và thậm chớ là tớnh hợp thức.
Vật liệu bắt đầu hoặc là oxit hoặc muối; nhiệt độ ngưng đọng cú thể trong vựng từ 0 – 800C; pH từ 2 – 10.3; tốc độ chuẩn độ 0.5–0.8 ml/s; tốc độ khuấy nhanh thỡ tốt cho sự phõn bố hạt. Chẳng hạn, Bol và Meijerink thụng qua muối acetat của kim loại và Na2S trong hợp dung dịch tan (pH = 10.3 ), với sự lóo húa liờn tục tại nhiệt độ phũng. Những điều kiện của Yang chế tạo những hạt nano ZnS đồng pha tạp khỏc với Meijerink cựng cỏc đồng sự của ụng, đú là sử dụng anion
ngưng đọng TAA và pH tương đương tại nhiệt độ 800
C.
Kỹ thuật vi nhũ tương bao gồm vi nhũ tương W/O (vi hạt đảo ) và vi nhũ tương O/W. Chế tạo những hạt nano của hợp chất chứa lưu huỳnh và kim loại thường bằng phương phỏp những vi hạt đảo, chỳng là những hợp chất ổn định về mặt nhiệt động học của bốn thành phần: tỏc nhõn bề mặt, đồng tỏc nhõn bề mặt, hợp chất hữu cơ và nước. AOT, SDS (sodium dodecyl sulfate), CTAB (cetyltrimesthyl ammonium bromide) thường là những tỏc nhõn bề mặt.
Kết tủa là một sản phẩm để hỡnh thành những hạt nano bằng phương phỏp vi hạt đảo. Trong phương phỏp này, hai vi hạt đảo chứa đựng những tỏc nhõn bề mặt
31
anion và cation được trộn lẫn với nhau. Bởi vỡ mỗi phản ứng diễn ra trong một bể nước ở kớch thước nano một, những hạt nano khụng tan trong nước được hỡnh thành. Nú thường được sử dụng để chế tạo cỏc hợp chất gồm S và kim loại, chẳng hạn như ZnS:Cu2+,ZnS:Mn2+, ZnS:Eu3+được chế tạo bởi Xu cựng cỏc đồng sự và
những hạt nano core-shell ZnS:Mn2+/ZnS được chế tạo bởi Cao cựng cỏc đồng sự.
Phương phỏp húa keo cũng là một phương phỏp quan trọng để chế tạo những hạt nano ZnS pha tạp. Dung mụi cú thể là nước hoặc rượu. Những anion kết tủa thường dựng là từ H2S và keo ZnS pha tạp được chế tạo thỡ khỏ là trong suốt. Những phương phỏp khỏc cũng được sử dụng rộng rói để chế tạo hạt nano ZnS pha tạp.
32
Chương 2: THỰC NGHIỆM 2.1. Húa chất và dụng cụ thớ nghiệm: