I. Tổng quan về công nghệ chế tạo và tính chất quang của các nano dị chất A2B6 dạng tetrapod
Nghiên cứu về chế tạo các nano tinh thể (NC) bán dẫn đã thu hút sự chú ý lớn trong những năm gần đây. Các NC này có nhiều ứng dụng trong lĩnh vực quang điện tử, linh kiện phát sáng và y-sinh. Đặc biệt, các NC hợp kim như CdSe1-xTex đang được nghiên cứu rộng rãi do khả năng phát quang trong toàn bộ vùng ánh sáng khả kiến. Việc điều chỉnh tính chất quang của các NC hợp kim thông qua thành phần hóa học mà không thay đổi kích thước hạt là một trong những lợi thế lớn của công nghệ này. Các NC dạng tetrapod (TP) với cấu trúc lõi và nhánh khác nhau có thể tạo ra các tính chất quang độc đáo, mở ra nhiều cơ hội ứng dụng mới. Theo nghiên cứu, tính chất quang của NC bị chi phối bởi kích thước, hình dạng, thành phần hóa học và cấu trúc tinh thể.
1.1. Công nghệ chế tạo các nano tinh thể bán dẫn
Công nghệ chế tạo các NC có thể chia thành hai hướng chính: tiếp cận từ trên xuống (top-down) và từ dưới lên (bottom-up). Phương pháp hóa-ướt (wet-chemical) là phương pháp phổ biến nhất hiện nay, cho phép tạo ra các NC huyền phù. Động học phát triển NC được chia thành hai giai đoạn: tạo mầm và phát triển tinh thể. Sự tách biệt giữa hai giai đoạn này cho phép điều khiển sự phân bố kích thước của NC. Năng lượng cần thiết cho sự tạo mầm được xác định bởi các yếu tố như năng lượng bề mặt và năng lượng tự do. Việc kiểm soát kích thước và hình dạng của NC là rất quan trọng để đạt được các tính chất quang mong muốn.
1.2. Tính chất quang của các nano tinh thể dạng tetrapod
Các NC dạng tetrapod có cấu trúc độc đáo với lõi dạng cầu và bốn nhánh đối xứng. Tính chất quang của các NC này không chỉ phụ thuộc vào kích thước mà còn vào thành phần hóa học và cấu trúc tinh thể. Nghiên cứu cho thấy rằng việc thay đổi tỷ lệ giữa các nguyên tố Se và Te trong CdSe1-xTex có thể điều chỉnh độ rộng vùng cấm và các đặc tính quang khác. Các NC này có khả năng phát quang mạnh mẽ, mở ra nhiều ứng dụng trong lĩnh vực quang học và điện tử. Việc nghiên cứu sâu về cấu trúc và tính chất quang của các NC tetrapod sẽ giúp phát triển các ứng dụng mới trong công nghệ nano.
II. Thực nghiệm
Chương này trình bày chi tiết về quy trình chế tạo các nano tinh thể CdSe1-xTex dạng tetrapod. Các hóa chất được sử dụng trong thí nghiệm bao gồm CdO, Se, Te và các ligand như TOP, OA. Quy trình tổng hợp bao gồm các bước làm sạch mẫu và các phép đo thực nghiệm như nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM), phổ hấp thụ quang học và phổ huỳnh quang. Các kết quả thu được từ các phép đo này sẽ giúp xác định cấu trúc, hình dạng và tính chất quang của các NC chế tạo được.
2.1. Quy trình tổng hợp nano tinh thể CdSe1 xTex
Quy trình tổng hợp các NC CdSe1-xTex được thực hiện thông qua phương pháp hóa ướt. Dung dịch tiền chất được bơm vào môi trường phản ứng đã được đun nóng, tạo điều kiện cho sự tạo mầm và phát triển tinh thể diễn ra nhanh chóng. Thời gian phản ứng và tỷ lệ các tiền chất tham gia phản ứng là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự phát triển của NC. Việc kiểm soát các thông số này sẽ giúp đạt được các NC có cấu trúc và tính chất quang mong muốn.
2.2. Các phép đo thực nghiệm
Các phép đo thực nghiệm được thực hiện để xác định cấu trúc và tính chất quang của các NC chế tạo. Nhiễu xạ tia X (XRD) được sử dụng để xác định pha kết tinh của NC, trong khi kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) giúp quan sát hình dạng và kích thước của các hạt. Phổ hấp thụ quang học và phổ huỳnh quang được sử dụng để nghiên cứu các đặc tính quang của NC. Các kết quả thu được từ các phép đo này sẽ cung cấp thông tin quan trọng về sự ảnh hưởng của các điều kiện chế tạo đến tính chất quang của các NC.
III. Kết quả và thảo luận
Chương này trình bày các kết quả thực nghiệm về chế tạo và tính chất quang của các nano tinh thể CdSe1-xTex. Các yếu tố như thời gian chế tạo và tỷ lệ Se/Te được nghiên cứu để xác định ảnh hưởng của chúng đến sự phát triển và tính chất quang của NC. Kết quả cho thấy rằng thời gian chế tạo có ảnh hưởng lớn đến hình dạng và kích thước của các NC, trong khi tỷ lệ Se/Te quyết định độ rộng vùng cấm và khả năng phát quang của NC.
3.1. Ảnh hưởng của thời gian chế tạo đến sự phát triển của các nano tinh thể
Nghiên cứu cho thấy rằng thời gian chế tạo có ảnh hưởng đáng kể đến sự phát triển của các NC CdSe1-xTex. Khi thời gian chế tạo tăng, kích thước và hình dạng của các NC cũng thay đổi. Các NC được chế tạo trong thời gian ngắn thường có kích thước nhỏ hơn và hình dạng không đồng đều, trong khi các NC chế tạo trong thời gian dài có kích thước lớn hơn và hình dạng đồng đều hơn. Điều này cho thấy rằng việc kiểm soát thời gian chế tạo là rất quan trọng để đạt được các NC có tính chất quang tốt.
3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ Se Te đến tính chất quang của các nano tinh thể
Tỷ lệ giữa các nguyên tố Se và Te trong CdSe1-xTex có ảnh hưởng lớn đến tính chất quang của NC. Nghiên cứu cho thấy rằng khi tỷ lệ Se/Te thay đổi, độ rộng vùng cấm và khả năng phát quang của NC cũng thay đổi theo. Các NC với tỷ lệ Se cao thường có khả năng phát quang mạnh mẽ hơn, trong khi các NC với tỷ lệ Te cao có độ rộng vùng cấm lớn hơn. Việc điều chỉnh tỷ lệ này cho phép tối ưu hóa tính chất quang của NC cho các ứng dụng cụ thể.
