I. Quy trình chế tạo vật liệu phát quang ZnS Al Cu
Quy trình chế tạo vật liệu phát quang ZnS:Al:Cu được thực hiện thông qua phương pháp gốm, với sự thay đổi nồng độ Al và Cu trong khoảng 0÷10 mol% và 0÷0.1 mol%. Nhiệt độ nung cũng được điều chỉnh từ 600 °C đến 1200 °C. ZnS:Al:Cu là một hợp chất bán dẫn có độ rộng vùng cấm lớn, cho phép tạo ra các bẫy điện tử sâu trong vùng cấm, từ đó tạo điều kiện cho việc đưa các tâm tạp chất vào. Các chất kích hoạt như Al và Cu đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất phát quang của vật liệu. Cấu trúc của vật liệu được xác định thông qua các phương pháp phân tích như phổ X-ray, ảnh SEM và phổ tán sắc năng lượng. Các tính chất quang của ZnS:Al-Cu được nghiên cứu qua phổ kích thích huỳnh quang và phổ phát quang, cho thấy sự ảnh hưởng của nồng độ và nhiệt độ đến phổ phát quang.
1.1. Cấu trúc tinh thể của ZnS
ZnS có cấu trúc tinh thể lập phương sphalerite và lục giác wurtzite. Cấu trúc này ảnh hưởng đến các tính chất quang của vật liệu. Ở nhiệt độ nung khác nhau, ZnS có thể chuyển đổi giữa hai cấu trúc này. Cấu trúc tinh thể lập phương sphalerite có nhóm đối xứng không gian T2dF43m, trong khi cấu trúc lục giác wurtzite có nhóm đối xứng C64-p63mc. Sự chuyển pha giữa hai cấu trúc này xảy ra tại nhiệt độ 1020 °C, điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc nghiên cứu tính chất quang của ZnS:Al:Cu.
1.2. Các cơ chế hấp thụ và phát quang trong tinh thể
Các cơ chế hấp thụ trong ZnS:Al:Cu bao gồm hấp thụ riêng, hấp thụ exciton và hấp thụ tạp chất. Hấp thụ riêng liên quan đến chuyển dời electron giữa các vùng năng lượng được phép. Hấp thụ exciton liên quan đến sự tạo thành và phân hủy các trạng thái exciton. Khi tinh thể bị kích thích, electron chuyển lên trạng thái năng lượng cao hơn và sau đó phát ra năng lượng dưới dạng photon. Quá trình này có thể xảy ra dưới dạng huỳnh quang hoặc lân quang, tùy thuộc vào thời gian kích thích. Vật liệu phát quang ZnS:Al:Cu có khả năng phát quang tốt nhờ vào sự kết hợp của các chất kích hoạt và cấu trúc tinh thể đặc biệt.
1.3. Ứng dụng của vật liệu phát quang
Vật liệu phát quang ZnS:Al:Cu có nhiều ứng dụng trong công nghệ quang học và điện tử. Chúng được sử dụng trong chế tạo màn hình ti vi, màn huỳnh quang điện tử và các thiết bị phát quang khác. Ứng dụng vật liệu phát quang không chỉ giới hạn trong lĩnh vực công nghiệp mà còn mở rộng ra các lĩnh vực như y tế và an ninh. Việc nghiên cứu và phát triển các phương pháp chế tạo hiệu quả sẽ giúp nâng cao hiệu suất phát quang và mở rộng khả năng ứng dụng của ZnS:Al:Cu trong tương lai.
