* S ự p h ụ t h u ộ c c ủ a p h ổ p h á t q u a n g c ủ a Z nS v à o n h i ệ t đ ộ n u n g v à th ờ i g ia n n u n g .
Hình 14 là phổ p h á t quang của ZnS (QLl) ở 300 K khi kích thích bằng bước sóng bước sóng 365 nm của đèn thuỷ ngân HBO-5Ũ2. Phổ p h át quang của các m ẫu được nun g ở các nh iệt độ khác n h au trong thời gian 15 p h ú t có cấu trúc phô tương tự nhau: gồm h ai đám rộng trong vùng bước sóng từ 410 nm đến 620 nm. Trong đó, đám m àu xanh da trời ở khoảng (482 nm - 487 nm) có cường độ lớn và đám xanh lá cây ở khoảng 550 nm có cường độ nhỏ hơn.
I(au)
Hình 14: Phổ phát quang của ZnS (QLl) ở 300 K khi kích thích bằng bưốc sóng 365 nra của đèn thuỷ ngân HBO-502 .
Hau)
Hình 15: Phổ phát quang của ZnS (QL2) ở 300 K khi kích thích bằng
bước sóng 365 nm của đèn thuỷ ngân HBO-502 .
Phổ p h á t quang của tinh thể ZnS có hai đám cơ bản : đám m àu xanh lam ở 466 nm và đám m àu xanh da trời ở 496 nm liên quan đến sự tái hợp bức xạ của các cặp donor-acceptor. Trong đó, các donor là kẽm nằm xen kẽ giữa các nút mạng, các n ú t khuyết của lưu huỳnh hoặc clo th ay th ế lưu huỳnh (do ZnS là chất hấp th ụ clo m ạnh), còn các acceptor là các n ú t khuyết của kẽm. Chúng tôi xem rằn g do hai đám này khá rộng và gần n h au nên khi cường độ mỗi đám lớn, chúng hoà vào n h a u tạo nên đám ở khoảng (482 nm - 487 nm). Đám m àu xanh lá cây có th ể liên quan đến sự dịch chuyển bức xạ của một tâm tạp chất nào đó không kiểm tra được có trong bột nguyên liệu ZnS hoặc trong quá trìn h nung mẫu. Tạp chất này có th ể là đồng hay phức chất của nhôm và n a tri [3,4].
Khi tăn g n h iệt độ nung m ẫu từ 850°c đến 1100°c, vị trí cực đại của đám m àu xanh da tròi dịch chuyển chậm về phía có năng lượng lớn từ 487 nm đến 482 nm (khoảng 26.4 meV). Các m ẫu được nung ở n h iệt độ cao có cưòng độ phát quang lớn hơn các m ẫu được nung ở nhiệt độ th ấp vĩ khi n h iệt độ nung tăn g sẽ làm tăn g khối lượng ZnS kết tinh và sô' cặp donor-acceptor (hình 14).
H ình 15 là phổ p h á t quang của lum inophor ZnS (QL2) ở 300 K khi kích thích bằng bước sóng 365 nm của đèn thuỷ ngân HBO-502. Phổ p h át quang của các m ẫu được nung ở các khoảng thời gian khác n h au ở 920 °c trong không khí có cấu trúc tương tự n h a u và giông như phổ của m ẫu Q L l. Tuy nhiên, vị trí của các đám p h á t quang gần như không thay đổi, còn cường độ p h át quang lại tàng vì thời gian nung m ẫu càng dài làm khối lượng ZnS kết tin h và số cặp donor- acceptor càng tăn g . * Ả n h h ư ở n g c ủ a oxi đ ế n p h ổ p h á t q u a n g c ủ a Z nS l(au) H ình 16: Phổ p h át quang của ZnS (QL3) ở 300 K khi kích thích bằng các bước sóng 333 nm, 350 nm, 365 nm của đèn thuỷ n g ân HBO-502 .
Sự không th ay đổi của th à n h phần phổ p h á t quang, đồng thòi cưòng độ p h át quang tăn g theo n h iệt độ và thời gian nung m ẫu chứng tỏ rằng việc chế tạo ZnS dưới dạng các m ẫu bột bằng phương pháp gốm trong không khí là có thể đ ạt được một chất lượng n h ấ t định. Tuy nhiên, để khảo sá t sự ảnh hưởng của oxi chúng tôi đã nung bột nguyên liệu ZnS trong dòng khí argon ( V = 0.93 c m /p h ú t). Phổ p h á t quang của m ẫu này có cấu trúc không khác so với phổ của QLl và QL2 (hình 5). Cường độ của các đám ở m ẫu này lớn hơn cường độ của các đám ở các m ẫu được nung trong không khí với cùng nhiệt độ và thời gian. Nguyên n h â n là khi nung m ẫu ở nh iệt độ cao trong không khí, một phần ZnS tác dụng với oxi tạo th à n h ZnO
2ZnS + 3 0 2 = 2ZnO + 2 S 0 2
Từ phổ năng lượng (hình 17) cho th ấy oxi có trong m ẫu sau khi nung, nhưng hàm lượng ôxi nhỏ. Ngoài ra, đê k hẳng định c á c loạt m ẫu Q L l, QL2 c h ủ
Kết quả cho th ấy phổ tá n xạ R am an của chúng (hình 18) r ấ t giống với phổ tán xạ R am an của m ẫu ZnS được chế tạo bằng phương pháp khác [21,22],
Hau) 6,5x10' 6,0x10' 5,5X10' 5,0x10' 4,5x10‘ 4,0x10* 3,5x10“ 3,0*10‘ 2,5x10“ 2,0x10* 1,5x10' 1,0x10' 5,0x10s 0,0 349cm ’ 1 LO 219 5 c m ’ ị A i 671 cm ’ ^_X 1Ố0 ■ 260 ’ 3Ù0 460 ■ 560 ■ 6Ô0 ■ ib o s M (c m ') H ìn h 19: P h ổ tá n xạ R a m a n của ZnS nung n u n g ỏ 1100°C trong k h ô n g k h í với ở 920°c, 1100°c với thời gian n u n g tương th ò i g ia n n u n g 15 p h ú t. ráng p h ú t (a)và 15 p h ú t (b) tro n g không
khí.
d. K ế t lu ậ n
Việc chế tạo bột p h á t quang ZnS trong không khí và trong khí argon bằng phương pháp gốm bước đầu đã cho kết quả n h ấ t định. Phổ p h át quang của các m ẫu bột này m ang đặc điểm của ZnS tự kích hoạt. Phổ này gồm một đám m àu xanh da trời ỏ 487 nm có cường độ lớn và một đám mới (đám xanh lá cây) ở 550 nm có cường độ nhỏ. Anh hưởng của oxi đến ch ất lượng p h át quang của ZnS cũng được chúng tôi n h ận định.
4. Phổ phát quang của tinh thể Zn!.xFexSe (0< x< 0.1727)a. Mỏ' đầu a. Mỏ' đầu
Phổ phát quang của tinh thể ZnSe từ 4.2K đến 300K ở vùng nhìn thấy gồm những vạch, những đám xanh lam, xanh lá cây và da cam-đỏ. Những vạch và những đám phát quang này đặc trưng cho sự tái hợp bức xạ của exciton tự do, exciton liên kết trên các donor, acceptor, các cặp donor nông-acceptor sâu liên quan đến nút khuyết của Zn và một số tâm tạp chất không kiểm tra được có trong tinh thể ZnSe [1-10], Khi pha tạp Fe vào tinh thể ZnSe, phổ phát quang của nó ở vùne nhìn thấy có thể bị thay đổi, đồng thời ở vùng hồng ngoại gần xuất hiện những đám phát
quang rộng đặc trưng cho sự chuyển dời bức xạ của các electron trong lớp vỏ điện tử
không lấp đầy 3d6 hoặc 3d5 của các iôn từ Fe2/3+ [11-14], Tuy nhiên, ảnh hưởne cùa Fe với các nồng độ khác nhau lên phổ phát quang của tinh the ZnSe và phổ kích thích của nó chưa được nghiên cứu kỳ. Nhằm làm sáng tỏ ảnh hưởng của Fe lên phổ phát quang của tinh the ZnSe ở vùng nhìn thấy, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu phổ phát quang của tinh thể Zni.xFexSe (0< X < 0.1727) với những bước sóns kích thích và nhiệt độ khác nhau.