I. Nghiên cứu cấu trúc
Luận văn tập trung vào nghiên cứu cấu trúc của tinh thể nano ZnSe thông qua các phương pháp phân tích hiện đại. Phân tích cấu trúc tinh thể được thực hiện bằng phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD), phổ tán xạ Raman và hiển vi điện tử quét (SEM). Kết quả cho thấy tinh thể nano ZnSe có cấu trúc lập phương giả kẽm (zincblende) với hằng số mạng a = 5,66 Å. Phổ Raman xác nhận sự hiện diện của các dao động quang đặc trưng của ZnSe. Hình ảnh SEM cho thấy các hạt nano có kích thước đồng đều, dao động từ 20-50 nm, phù hợp với mục tiêu nghiên cứu.
1.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X
Phương pháp nhiễu xạ tia X được sử dụng để xác định cấu trúc tinh thể của tinh thể nano ZnSe. Kết quả cho thấy các đỉnh nhiễu xạ tương ứng với mặt phẳng (111), (220) và (311) của cấu trúc lập phương giả kẽm. Điều này khẳng định sự hình thành của tinh thể nano ZnSe với độ tinh khiết cao.
1.2. Phổ tán xạ Raman
Phổ tán xạ Raman được sử dụng để nghiên cứu các dao động quang trong tinh thể nano ZnSe. Các đỉnh Raman đặc trưng ở 250 cm⁻¹ và 500 cm⁻¹ tương ứng với các dao động quang dọc (LO) và ngang (TO) của ZnSe. Kết quả này phù hợp với cấu trúc lập phương giả kẽm được xác định bằng XRD.
II. Tính chất quang
Luận văn đi sâu vào tính chất quang của tinh thể nano ZnSe, đặc biệt là khả năng hấp thụ và phát quang. Phổ hấp thụ UV-Vis cho thấy vùng cấm năng lượng của ZnSe là 2,67 eV, phù hợp với giá trị lý thuyết. Phổ huỳnh quang (PL) cho thấy đỉnh phát quang ở bước sóng 460 nm, tương ứng với vùng cấm năng lượng của ZnSe. Ứng dụng quang học của vật liệu này được đánh giá cao trong các thiết bị quang điện tử như diode phát sáng và laser.
2.1. Phổ hấp thụ UV Vis
Phổ hấp thụ UV-Vis được sử dụng để xác định vùng cấm năng lượng của tinh thể nano ZnSe. Kết quả cho thấy vùng cấm năng lượng là 2,67 eV, phù hợp với giá trị lý thuyết. Điều này khẳng định khả năng hấp thụ ánh sáng trong vùng tử ngoại và khả kiến của vật liệu.
2.2. Phổ huỳnh quang
Phổ huỳnh quang (PL) được sử dụng để nghiên cứu khả năng phát quang của tinh thể nano ZnSe. Đỉnh phát quang ở bước sóng 460 nm tương ứng với vùng cấm năng lượng của ZnSe. Kết quả này cho thấy tiềm năng ứng dụng của vật liệu trong các thiết bị quang điện tử.
III. Kỹ thuật chế tạo nano
Luận văn trình bày chi tiết kỹ thuật chế tạo nano tinh thể nano ZnSe bằng phương pháp thủy nhiệt. Phương pháp này được lựa chọn do khả năng kiểm soát kích thước hạt và độ tinh khiết của vật liệu. Quy trình chế tạo bao gồm các bước: chuẩn bị tiền chất, phản ứng thủy nhiệt ở nhiệt độ cao và áp suất cao, và tinh chế sản phẩm. Kết quả cho thấy tinh thể nano ZnSe có kích thước đồng đều và độ tinh khiết cao, phù hợp với mục tiêu nghiên cứu.
3.1. Phương pháp thủy nhiệt
Phương pháp thủy nhiệt được sử dụng để chế tạo tinh thể nano ZnSe. Quy trình bao gồm việc sử dụng các tiền chất như Zn, Se, NaOH và CTAB. Phản ứng được thực hiện trong bình thủy nhiệt kín ở nhiệt độ 150-190°C và áp suất cao. Kết quả cho thấy sự hình thành của tinh thể nano ZnSe với kích thước đồng đều và độ tinh khiết cao.
3.2. Tối ưu hóa quy trình
Quy trình chế tạo được tối ưu hóa bằng cách điều chỉnh tỷ lệ mol Zn:Se, nồng độ NaOH, nhiệt độ và thời gian phản ứng. Kết quả cho thấy tỷ lệ mol Zn:Se = 1:1, nồng độ NaOH 12M, nhiệt độ 170°C và thời gian phản ứng 10 giờ là điều kiện tối ưu để thu được tinh thể nano ZnSe chất lượng cao.
IV. Ứng dụng quang học
Luận văn đánh giá ứng dụng quang học của tinh thể nano ZnSe trong các thiết bị quang điện tử. Vật liệu này có tiềm năng lớn trong việc chế tạo các diode phát sáng màu xanh da trời, laser diode và màn hình huỳnh quang. Tính chất quang nổi trội của ZnSe, bao gồm khả năng hấp thụ và phát quang mạnh, làm cho nó trở thành vật liệu lý tưởng cho các ứng dụng quang học tiên tiến.
4.1. Diode phát sáng
Tinh thể nano ZnSe được nghiên cứu để ứng dụng trong các diode phát sáng màu xanh da trời. Khả năng phát quang mạnh ở bước sóng 460 nm làm cho vật liệu này trở thành lựa chọn lý tưởng cho các thiết bị phát sáng hiệu suất cao.
4.2. Laser diode
Vật liệu tinh thể nano ZnSe cũng được đánh giá cao trong việc chế tạo laser diode. Tính chất quang ổn định và khả năng phát quang mạnh làm cho ZnSe trở thành vật liệu tiềm năng cho các ứng dụng laser công suất cao.
