2. Phương phỏp nghiờn cứu
2.2.2. Phương phỏp bọc vỏ ZnS cho QD lừi CdZnSe
Đờ̉ loại bỏ một cỏch cú hiệu quả sự tỏi hợp khụng bức xạ tại cỏc trạng thỏi bề mặt và làm cho phỏt xạ của cỏc QD CdZnSe trở nờn bền vững, chỳng tụi đó tiến hành bọc chỳng bằng ZnS cú Eg= 3,6 eV. Lớp vỏ bọc sẽ thụ động hoỏ tốt cỏc liờn kết treo tại bề mặt của lừi và tạo thành một hàng rào thế giữa cỏc hạt tải (điện tử và lỗ trống) của lừi và bề mặt bờn ngoài của vỏ, làm giảm ảnh hưởng của mụi trường bờn ngoài tới cỏc hạt tải trong QD lừi. Bờn ngoài của lớp vỏ này được thụ động hoỏ một cỏch tự nhiờn bởi cỏc chất tổng hợp bị hấp thụ (TOPO). Khi đú, hiệu suất lượng tử của QD lừi/vỏ CdZnSe/ZnS cú thờ̉ đạt cao hơn lừi [62].
Chỳng tụi đó sử dụng tiền chất Zn trong TOP, được chế tạo giống như chế tạo tiền chất cho lừi CdZnSe, tức là đun núng Zn(CH3COO)2 trong TOP ở nhiệt độ 140oC, trong mụi trường khí Nitơ. Đối với ion S thỡ dựng hexamethyldisilathiane (TMS)2S làm nguồn cho S, vỡ chất này cú hoạt tớnh húa học cao, nhờ thế mà hiệu suất phản ứng tạo lớp vỏ ZnS sẽ cao. Dung dịch cỏc tiền chất Zn trong TOP và (TMS)2S được tiờm chậm vào dung dịch chứa cỏc QD CdZnSe. Tốc độ tiờm cỏc tiền chất này vào dung dịch chứa lừi CdZnSe là rất quan trọng. Việc thờm chậm từng lượng thờ̉ tớch cỏc tiền chất ứng với từng đơn lớp ZnS, đảm bảo cho từng lớp ZnS được hỡnh thành và bọc bờn ngoài cỏc hạt CdZnSe đang cú sẵn, khụng tạo ra cỏc mầm ZnS mới.
Cỏch chế tạo lớp vỏ cụ thờ̉ là: hạ nhiệt độ của dung dịch chứa lừi CdZnSe cú cỏc phõn tử chất hữu cơ TOPO + HDA bao xung quanh, xuống 220 oC. Hũa tan một lượng kẽm acetate với một lượng TOP đó tính toỏn đờ̉ tạo thành cỏc tiền chất Zn trong TOP, nồng độ Zn2+ trong hỗn hợp là 0,4 M, nhiệt độ ổn định ~150oC trong mụi trường khớ N2. Một lượng TMS2)S, là nguồn cho nguyờn tố S, được tớnh sẵn tương ứng theo tỷ lệ Zn/S là 1,37/1. Tiờm nhỏ giọt rất chậm (1 đến 2 giọt/ giõy) tiền chất Zn trongTOP vào hỗn hợp chứa lừi CdZnSe, sau đú là (TMS)2S, theo phương phỏp nuụi từng lớp ion (SILAR) [113]. Nhiệt độ nuụi lớp vỏ là 220oC, trong thời gian 15 phỳt. Sơ đồ phương phỏp chế tạo được trỡnh bày trờn hỡnh 2.4.
Hỡnh 2.4. Sơ đồ cỏc bước bọc vỏ ZnS cho lừi CdZnSe.
Kết quả là ta thu được QD hợp kim ba thành phần CdZnSe bọc ZnS (với hàm lượng Zn:S cú tỉ lệ 1,37:1 và chiều dày lớp vỏ 4 ML). Sau khi kết thỳc mỗi lượt tiờm cỏc tiền chất Zn2+ và S2-, giữ nhiệt độ phản ứng và khuấy trong mụi trường khớ Ar2 trong khoảng thời gian 15 phỳt đờ̉ cỏc ion cú thời gian bỏm vào lớp vỏ ngoài cựng của cỏc QD hợp kim CdZnSe và đờ̉ cho hiệu suất phản ứng là cao nhất.
Sau khi bọc lớp vỏ ZnS cuối, hỗn hợp được giữ nguyờn tại nhiệt độ 220 oC và khuấy trong khoảng 15 phỳt. Sau đú hạ nhiệt độ xuống khoảng 110oC và khuấy trong mụi trường khớ N2 khoảng 1 giờ đờ̉ ổn định kích thước và sự phõn bố kớch thước của cỏc tinh thờ̉. Ngay sau khi chế tạo, cỏc QD hợp kim ba thành phần CdZnSe/ZnS này được phõn tỏn trong toluene đờ̉ trỏnh sự đúng rắn của TOPO- HDA và thực hiện cỏc phộp đo.