Nghiên cứu tính chất quang của nano tinh thể lõi vỏ CdS-ZnSe

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG 1: CHẾ TẠO CÁC NANO TINH THỂ LÕI CdS VÀ NANO TINH THỂ LÕI/VỎ LOẠI II CdS/ZnSe BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA ƯỚT

1.1. Hóa chất và thiết bị

1.2. Chế tạo các dung dịch tiền chất

1.3. Chế tạo và làm sạch các nano tinh thể lõi CdS

1.4. Tính kích thước và nồng độ nano CdS trong dung dịch

1.5. Tính lượng tiền chất để bọc vỏ cho cấu trúc nano lõi/vỏ

1.6. Chế tạo các nano tinh thể lõi/vỏ CdS/ZnSe

1.7. Tạo lớp đệm hợp kim tại bề mặt tiếp giáp lõi/vỏ CdS/ZnSe

1.8. Hiệu suất lượng tử huỳnh quang

1.9. Khảo sát các đặc trưng của mẫu

1.9.1. Hình dạng, kích thước và phân bố kích thước

1.9.2. Cấu trúc tinh thể

1.9.3. Đặc trưng phonon

1.9.4. Phổ quang huỳnh quang

1.9.5. Phép đo thời gian sống huỳnh quang

1.9.6. Hấp thụ quang học

2. CHƯƠNG 2: CHẾ TẠO CÁC NANO TINH THỂ LÕI CdS

2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ chế tạo đến sự tạo mầm và phát triển của các nano tinh thể CdS

2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ chế tạo và thời gian phản ứng đến kích thước và sự phân bố kích thước của các nano tinh thể CdS

2.3. Tính lặp lại của công nghệ chế tạo các nano tinh thể CdS

2.4. Nghiên cứu chế tạo các nano tinh thể lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe

2.4.1. Sự tan ra của nano tinh thể lõi CdS trong dung môi ODE

2.4.2. Xác định nhiệt độ bọc vỏ ZnSe

2.4.3. Sự tạo thành các nano tinh thể CdSe trong quy trình chế tạo các nano tinh thể lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe

2.4.4. Hoạt tính hóa học của các ion Zn2+, Se2-, Cd2+ và S2-

2.4.5. Hạn chế sự tan ra của nano tinh thể lõi CdS

2.4.6. Chế tạo các nano tinh thể lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe với một chiều dày lớp vỏ

2.4.7. Chế tạo các nano tinh thể lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe với chiều dày lớp vỏ thay đổi

3. CHƯƠNG 3: ẢNH HƯỞNG CỦA KÍCH THƯỚC LÕI, CHIỀU DÀY VỎ VÀ LỚP TIẾP GIÁP LÊN TÍNH CHẤT QUANG CỦA CÁC NANO TINH THỂ LÕI/VỎ LOẠI II CdS/ZnSe

3.1. Ảnh hưởng của kích thước lõi và chiều dày lớp vỏ. Tính chất hấp thụ và huỳnh quang

3.2. Thời gian sống huỳnh quang

3.3. Cấu trúc tinh thể

3.4. Ứng suất trong các nano tinh thể lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe

3.5. Ảnh hưởng của lớp tiếp giáp lõi/vỏ đến đặc trưng phát xạ

3.6. Ảnh hưởng của công suất kích thích và nhiệt độ đến tính chất quang của các nano tinh thể lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe có và không có lớp tiếp giáp hợp kim

3.6.1. Sự dịch xanh của đỉnh phát xạ khi tăng công suất kích thích

3.6.2. Sự phụ thuộc các đặc trưng phát xạ vào nhiệt độ

3.6.3. Hiện tượng chống dập tắt huỳnh quang do nhiệt độ

3.6.4. Nguyên nhân của sự thay đổi năng lượng bất thường theo nhiệt độ

3.6.5. Sự thay đổi của ứng suất lõi/vỏ theo nhiệt độ

DANH MỤC CÁC CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về nano tinh thể lõi vỏ loại II

Nano tinh thể lõi/vỏ loại II, đặc biệt là cấu trúc CdS-ZnSe, đã thu hút sự chú ý trong nghiên cứu vật liệu bán dẫn. Các tinh thể nano này có tính chất quang học độc đáo nhờ vào hiệu ứng giam giữ lượng tử, cho phép điều chỉnh tính chất quang thông qua kích thước và thành phần. Việc nghiên cứu tính chất quang học của các nano tinh thể này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cơ chế phát xạ mà còn mở ra hướng đi mới cho các ứng dụng trong lĩnh vực quang điện và laser. Theo một số nghiên cứu, các nano tinh thể này có thể chuyển đổi từ cấu trúc loại I sang loại II khi thay đổi độ dày lớp vỏ, điều này tạo ra sự tách biệt giữa điện tử và lỗ trống, từ đó nâng cao hiệu suất quang học.

1.1. Tính chất quang học của nano tinh thể lõi vỏ

Tính chất quang học của các nano tinh thể lõi/vỏ loại II như CdS-ZnSe phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm kích thước lõi, độ dày lớp vỏ và nhiệt độ. Các nghiên cứu cho thấy rằng sự thay đổi kích thước lõi có thể ảnh hưởng đến hiệu suất lượng tử và phổ huỳnh quang. Đặc biệt, hiện tượng dịch xanh của đỉnh phát xạ khi tăng công suất kích thích là một trong những đặc điểm nổi bật của các nano tinh thể này. Sự dịch chuyển này có thể được giải thích bằng cách xem xét sự tương tác giữa các hạt tải và cấu trúc năng lượng của vật liệu. Việc hiểu rõ các yếu tố này sẽ giúp tối ưu hóa các ứng dụng quang học trong tương lai.

II. Công nghệ chế tạo nano tinh thể lõi vỏ

Công nghệ chế tạo các nano tinh thể lõi/vỏ loại II như CdS-ZnSe thường sử dụng phương pháp hóa ướt. Phương pháp này cho phép kiểm soát chính xác kích thước và hình dạng của các hạt nano. Việc lựa chọn vật liệu và điều kiện chế tạo như nồng độ ligand, tỉ lệ các tiền chất và nhiệt độ phản ứng đều có ảnh hưởng lớn đến chất lượng của sản phẩm cuối cùng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc tối ưu hóa các điều kiện này có thể dẫn đến sự cải thiện đáng kể về tính chất quang học của các nano tinh thể. Đặc biệt, lớp đệm hợp kim tại bề mặt tiếp giáp lõi/vỏ có thể làm giảm ứng suất và tăng cường hiệu suất lượng tử.

2.1. Ảnh hưởng của điều kiện chế tạo

Các điều kiện chế tạo như nhiệt độ và nồng độ tiền chất có thể ảnh hưởng đến kích thước và phân bố kích thước của các nano tinh thể. Nghiên cứu cho thấy rằng khi tăng nhiệt độ chế tạo, kích thước hạt có xu hướng tăng lên, điều này có thể dẫn đến sự thay đổi trong tính chất quang học. Hơn nữa, nồng độ ligand cũng đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát hình dạng và kích thước của các hạt nano. Việc hiểu rõ các yếu tố này sẽ giúp cải thiện quy trình chế tạo và nâng cao chất lượng của các sản phẩm nano tinh thể.

III. Tính chất quang của nano tinh thể lõi vỏ loại II

Tính chất quang của các nano tinh thể lõi/vỏ loại II như CdS-ZnSe rất đa dạng và phức tạp. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự thay đổi kích thước lõi và độ dày lớp vỏ có thể ảnh hưởng đến phổ huỳnh quang và thời gian sống huỳnh quang. Đặc biệt, hiện tượng dịch đỏ mạnh của phổ huỳnh quang và chân phổ hấp thụ được nâng lên phía năng lượng thấp là một trong những đặc điểm quan trọng của các nano tinh thể này. Sự dịch chuyển này có thể được giải thích bằng cách xem xét sự tương tác giữa các hạt tải và cấu trúc năng lượng của vật liệu. Việc nghiên cứu sâu hơn về các tính chất này sẽ giúp tối ưu hóa các ứng dụng trong lĩnh vực quang điện.

3.1. Ứng dụng quang điện

Các nano tinh thể lõi/vỏ loại II như CdS-ZnSe có tiềm năng ứng dụng lớn trong lĩnh vực quang điện. Nhờ vào tính chất quang học độc đáo, chúng có thể được sử dụng trong các thiết bị như pin mặt trời, cảm biến quang học và laser. Việc tối ưu hóa các tính chất quang học thông qua điều chỉnh kích thước và cấu trúc sẽ mở ra nhiều cơ hội mới cho các ứng dụng công nghệ cao. Hơn nữa, sự phát triển của các công nghệ chế tạo tiên tiến sẽ giúp nâng cao hiệu suất và độ bền của các thiết bị quang điện dựa trên các nano tinh thể này.

Luận án về chế tạo và nghiên cứu tính chất quang của nano tinh thể lõi vỏ CdS-ZnSe