I. Tính chất phát quang
Tính chất phát quang của Sunfua Kẽm (ZnS) và Sunfua Cadimi (CdS) được nghiên cứu kỹ lưỡng trong luận văn. Các hợp chất này có vùng cấm thẳng, phổ hấp thụ nằm trong vùng nhìn thấy và một phần trong miền tử ngoại gần. Hiệu suất phát xạ lớn, phù hợp với nhiều ứng dụng thực tế. ZnS có độ rộng vùng cấm lớn (≈3.68eV), tạo điều kiện thuận lợi cho việc đưa các tâm tạp (chất kích hoạt) vào để tạo ra các mức năng lượng xác định. CdS có độ rộng vùng cấm 2.482eV, phù hợp cho các ứng dụng trong thiết bị quang tử và công nghệ đánh dấu sinh học.
1.1. Phổ phát quang
Phổ phát quang của ZnS và CdS được khảo sát khi kích hoạt bởi Mangan (Mn). Kết quả cho thấy sự xuất hiện các đám phát quang đặc trưng cho các tâm tạp nằm ở vùng nhìn thấy và hồng ngoại gần. Phổ phát quang của ZnS:Mn và CdS:Mn được ghi nhận với các đỉnh phát xạ rõ ràng, thể hiện sự tái hợp bức xạ của các hạt tải điện. Nồng độ Mn ảnh hưởng đáng kể đến cường độ phát quang, với nồng độ tối ưu được xác định để đạt hiệu suất cao nhất.
II. Sunfua Kẽm và Sunfua Cadimi
Sunfua Kẽm (ZnS) và Sunfua Cadimi (CdS) là hai hợp chất bán dẫn thuộc nhóm AIIBVI, được nghiên cứu rộng rãi do tính chất quang học đặc biệt. ZnS có cấu trúc tinh thể lập phương (sphalerit) hoặc lục giác (wurtzit), tùy thuộc vào phương pháp chế tạo. CdS cũng tồn tại ở cả hai dạng cấu trúc này, với tính chất quang điện hóa nổi bật. Cả hai hợp chất đều có khả năng phát quang khi được kích hoạt bởi các nguyên tố kim loại chuyển tiếp như Mangan (Mn).
2.1. Cấu trúc tinh thể
Cấu trúc tinh thể của ZnS và CdS được phân tích chi tiết. ZnS có hai dạng cấu trúc chính: sphalerit (lập phương) và wurtzit (lục giác). CdS cũng tồn tại ở cả hai dạng này, với sự hình thành pha cấu trúc phụ thuộc vào phương pháp chế tạo. Cấu trúc sphalerit được đặc trưng bởi nhóm đối xứng không gian Td2-F43m, trong khi wurtzit có nhóm đối xứng p63mc. Các thông số mạng tinh thể được xác định rõ ràng, hỗ trợ cho việc phân tích tính chất quang học của vật liệu.
III. Ứng dụng trong công nghiệp
Ứng dụng trong công nghiệp của ZnS và CdS rất đa dạng. ZnS được sử dụng trong các tụ điện huỳnh quang, màn Rơnghen, và các ống phóng điện tử. CdS được ứng dụng trong tế bào quang điện mặt trời và máy chụp ảnh. Cả hai hợp chất đều có tiềm năng lớn trong công nghệ quang tử và đánh dấu sinh học, nhờ khả năng phát quang hiệu quả khi được kích hoạt bởi các nguyên tố kim loại chuyển tiếp.
3.1. Vật liệu phát quang
Vật liệu phát quang dựa trên ZnS và CdS được chế tạo bằng phương pháp đồng kết tủa. Các hạt nano ZnS:Mn và CdS:Mn có kích thước nano, được khảo sát về hình thái và cấu trúc. Kết quả cho thấy các hạt nano có kích thước đồng đều, với cấu trúc tinh thể rõ ràng. Phổ phát quang của các mẫu được ghi nhận với các đỉnh phát xạ đặc trưng, thể hiện sự tái hợp bức xạ của các hạt tải điện. Nồng độ Mn ảnh hưởng đáng kể đến cường độ phát quang, với nồng độ tối ưu được xác định để đạt hiệu suất cao nhất.
IV. Kỹ thuật phát quang
Kỹ thuật phát quang được áp dụng để nghiên cứu tính chất quang học của ZnS và CdS. Các phương pháp như phổ huỳnh quang và phổ tán sắc năng lượng được sử dụng để phân tích cấu trúc và tính chất phát quang của vật liệu. Kết quả cho thấy sự dịch chuyển về phía các bước sóng xanh của bờ hấp thụ, thể hiện hiệu ứng lượng tử liên quan đến kích thước hạt.
4.1. Phương pháp đồng kết tủa
Phương pháp đồng kết tủa được sử dụng để chế tạo các hạt nano ZnS:Mn và CdS:Mn. Quy trình chế tạo bao gồm các bước cân chính xác, khuấy từ gia nhiệt, và ly tâm. Các mẫu được sấy khô và phân tích cấu trúc bằng phổ nhiễu xạ tia X (XRD) và kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM). Kết quả cho thấy các hạt nano có kích thước đồng đều, với cấu trúc tinh thể rõ ràng. Phổ phát quang của các mẫu được ghi nhận với các đỉnh phát xạ đặc trưng, thể hiện sự tái hợp bức xạ của các hạt tải điện.
V. Nghiên cứu vật liệu
Nghiên cứu vật liệu tập trung vào việc tổng hợp và khảo sát tính chất của ZnS và CdS. Các hạt nano được chế tạo bằng phương pháp đồng kết tủa, với sự kích hoạt bởi Mangan (Mn). Tính chất cấu trúc và hình thái bề mặt của các mẫu được phân tích bằng phổ nhiễu xạ tia X (XRD) và kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM). Kết quả cho thấy các hạt nano có kích thước đồng đều, với cấu trúc tinh thể rõ ràng.
5.1. Tính chất quang học
Tính chất quang học của ZnS:Mn và CdS:Mn được nghiên cứu chi tiết. Phổ phát quang của các mẫu được ghi nhận với các đỉnh phát xạ đặc trưng, thể hiện sự tái hợp bức xạ của các hạt tải điện. Nồng độ Mn ảnh hưởng đáng kể đến cường độ phát quang, với nồng độ tối ưu được xác định để đạt hiệu suất cao nhất. Kết quả nghiên cứu cho thấy tiềm năng ứng dụng lớn của các vật liệu này trong công nghệ quang tử và đánh dấu sinh học.
