2. Phương phỏp nghiờn cứu
3.1.1. Hỡnh thỏi và cấu trỳc tinh thể của chấm lượng tử CdSe/ZnSe/ZnS
Cỏc QD CdSe trong khảo sỏt này được chế tạo ở nhiệt độ 210oC, cú kớch thước trung bỡnh khoảng 4,2 nm, lớp vỏ ZnS cú chiều dày cỡ 7 nm tương ứng với ~ 19 ML theo tính toỏn lượng tiền chất được bơm vào. Cỏc ảnh TEM (hỡnh 3.1a, b, c, d) cho thấy sự phõn bố kích thước khỏ đồng đều, hỡnh dạng theo hai chiều khỏ trũn.
Hỡnh 3.1. Ảnh TEM cỏc mẫu QD CdSe (a), CdSe/ZnSe 2 ML (b), CdSe/ZnSe 2 ML/ZnS 4,4 ML (c) và CdSe/ZnSe 2 ML/ZnS 4,4 ML (d).
Như đó viết ở trờn, đờ̉ làm giảm bớt sự sai lệch về hằng số mạng, một số tỏc giả [14, 29] đó đề xuất chế tạo QD cấu trỳc lừi/đệm/vỏ với lớp trung gian đúng vai trũ như một lớp đệm làm hằng số mạng thay đổi dần dần từ vật liệu chế tạo QD lừi đến lớp vỏ ngoài. Với QD CdSe, lớp đệm thớch hợp cú thờ̉ sử dụng là CdS và ZnSe, cũn lớp vỏ ngoài được sử dụng là ZnS, đờ̉ giảm bớt độc hại do sử dụng Cd. Cấu trỳc lừi/đệm/vỏ như vậy sẽ phỏt huy được ưu điờ̉m của cả hai loại vật liệu về sự tương thớch hằng số mạng giữa CdSe và ZnSe, giữa ZnSe và ZnS và sự giam giữ hạt tải tốt của lớp vỏ ZnS [28, 29].
Chỳng tụi đó tiến hành đo và phõn tích giản đồ nhiễu xạ tia X về pha tinh thờ̉ của loạt QD lớp vỏ trung gian ZnSe và lớp vỏ ngoài ZnS dày 3; 5; 8 và 10 ML. Cỏc mẫu được chế tạo ở nhiệt độ 260oC, thời gian nuụi tinh thờ̉ 18 phỳt và cỏc QD CdSe
(a)
(d) (c)
cú kích thước trung bỡnh là 4,6 nm, chế tạo ở nhiệt độ 260 oC, thời gian nuụi tinh thờ̉ là 18 phỳt. Sau đú mẫu được rửa bằng dung mụi methanol, quay li tõm đờ̉ tỏch QD dạng rắn ra khỏi pha dung dịch. Sau đú đem sấy khụ đờ̉ được QD dạng bột khụ. Cỏc mẫu dạng bột khụ này được dựng đờ̉ phõn tớch pha tinh thờ̉ bằng phương phỏp nhiễu xạ tia X, củng mẫu này cũng sẽ được dựng đờ̉ phõn tớch thành phần bằng phương phỏp EDS, hay mẫu được phõn tỏn lại trong toluene đờ̉ dựng cho việc chụp ảnh TEM.
Hỡnh 3.2. Giản đồ nhiễu xạ tia X của loạt mẫu CdSe/ZnSe 2 ML/ZnS x ML so với thẻ chuẩn.
Giản đồ nhiễu xạ tia X của cỏc nano tinh thờ̉ CdSe, CdSe/ZnSe 2 ML và CdSe/ZnSe 2 ML/ZnS được chỉ ra trờn hỡnh 3.2. Theo thẻ chuẩn JCPDS số 08- 459, giản đồ nhiễu xạ tia X cho thấy CdSe cú cấu trỳc tinh thờ̉ đơn pha lục giỏc (wurtzite), kết quả này tương tự với một số cụng trỡnh đó cụng bố [3, 5, 7, 8]. Khi bọc thờm một lớp vỏ ZnSe 2 ML, ta thấy trờn giản đồ nhiễu xạ tia X cú nhưng thay đổi như sau: cỏc vạch nhiễu xạ bị mở rộng, hơn nữa ngoài cỏc vạch cú thờ̉ quy cho pha tinh thờ̉ của lừi CdSe, cũn xuất hiện cỏc vạch mà cú thờ̉ quy cho pha tinh thờ̉ lục giỏc w-ZnSe (JCPDS số 15-0105). Khi bọc thờm lớp vỏ ZnS bờn ngoài với chiều dày tính theo đơn lớp (ML) tăng dần (hỡnh 3.2), cỏc đỉnh nhiễu xạ dịch chuyờ̉n về phớa cỏc giỏ trị 2θ lớn hơn. Khi bọc với 3 ML ZnS, cỏc đỉnh nhiễu xạ tương ứng với hai pha tinh thờ̉ w-CdSe và w-ZnSe vẫn cũn quan sỏt thấy rừ. Nhưng khi bọc với 5 ML, 8 ML và 10 ML, trờn giản đồ nhiễu xạ chỉ cũn quan sỏt
thấy cỏc vạch đặc trưng cho pha tinh thờ̉ lục giỏc w- ZnS (JCPDS số 36-1450). Cụ thờ̉ đó quan sỏt thấy sự dịch nhẹ cỏc đỉnh nhiễu xạ (100) và (110) về phớa cỏc gúc 2θ lớn hơn, đõy là cỏc đỉnh đặc trưng cho lớp vỏ w-ZnS. Đối với cỏc mẫu vỏ dày khỏc (giản đồ nhiễu xạ khụng đưa ra ở đõy), do lớp vỏ ngoài ZnS dày nờn chỳng tụi cũng đó quan sỏt thấy hiện tượng dịch đỉnh nhiễu xạ về phớa cỏc giỏ trị 2θ lớn hơn, cỏc vạch này là đặc trưng cho pha tinh thờ̉ w-ZnS. Túm lại, chỳng tụi đó chế tạo được cỏc QD CdSe lừi kết tinh dạng lục giỏc, sau khi bọc lớp đệm ZnSe 2 ML thỡ trờn giản đồ nhiễu xạ tia X, đó quan sỏt thấy cả hai pha tinh thờ̉: lục giỏc của CdSe và lục giỏc của ZnSe, cũn với mẫu bọc vỏ dày ZnS, chỳng tụi chỉ thu được cỏc đỉnh nhiễu xạ đặc trưng cho pha tinh thờ̉ lục giỏc của ZnS.