CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG CỦA NANO TINH THỂ LÕI/VỎ LOẠI II CdS/ZnSe
Vật lý chất rắn
Luận án tiến sĩ này tập trung vào "Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang của nano tinh thể lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe". Công trình được hoàn thành tại Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, dưới sự hướng dẫn của PGS TS Vũ Thị Kim Liên và PGS TS Nguyễn Xuân Nghĩa.
Vấn đề nghiên cứu xuất phát từ việc tính chất quang của các NC bán dẫn loại II chưa được hiểu rõ ràng, chủ yếu do khó khăn trong việc tổng hợp mẫu chất lượng cao và xác định tín hiệu huỳnh quang. Các hiện tượng như dịch xanh đỉnh PL khi tăng công suất kích thích và sự phụ thuộc của năng lượng phát xạ vào nhiệt độ vẫn còn nhiều cách giải thích khác nhau. Hơn nữa, ảnh hưởng của lớp đệm trung gian tại miền tiếp giáp lõi/vỏ lên hàng rào thế và quá trình truyền điện tích cũng chưa được làm rõ.
Mục đích của luận án là chế tạo các NC lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe và làm sáng tỏ ảnh hưởng của công suất kích thích quang và nhiệt độ đến tính chất PL của chúng, đặc biệt là các NC có dạng hàng rào thế khác nhau. Nội dung nghiên cứu bao gồm chế tạo các NC lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe có và không có lớp đệm hợp kim, khảo sát ảnh hưởng của kích thước lõi, độ dày lớp vỏ và lớp đệm hợp kim đến đặc trưng quang, và nghiên cứu sự phụ thuộc năng lượng phát xạ vào công suất kích thích quang và nhiệt độ.
Các NC lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe được chế tạo bằng phương pháp hóa ướt trong dung môi không liên kết ODE và khảo sát bằng nhiều phương pháp như TEM, XRD, EDS, tán xạ Raman, hấp thụ quang, PL và phép đo huỳnh quang phân giải thời gian.
Kết quả chính của luận án đã chứng minh lõi CdS bị tan ra trong quá trình bọc vỏ ZnSe, dẫn đến hình thành các NC loại I cấu trúc đảo ngược CdS/CdSe. Luận án đã đưa ra các giải pháp công nghệ để hạn chế tối đa sự tan ra này, từ đó chế tạo thành công cấu trúc NC lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe. Nghiên cứu cũng chỉ ra khả năng điều khiển đặc trưng phát xạ loại I và II thông qua việc thay đổi chiều dày và thành phần lớp tiếp giáp. Tại công suất kích thích cao, phổ PL của các NC lõi/đệm/vỏ loại II CdS/ZnSe có lớp đệm hợp kim ZnCdS và CdZnSe dịch xanh và mở rộng do hiệu ứng uốn cong vùng cấm (BB) và hiện tượng làm đầy vùng. Cuối cùng, luận án kết luận rằng ứng suất và hệ số dãn nở nhiệt khác nhau giữa lõi và vỏ là nguyên nhân gây nên hiện tượng chống dập tắt huỳnh quang do nhiệt độ và sự mở rộng năng lượng vùng cấm khi nhiệt độ tăng đối với các NC lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe.
MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA TINH THỂ NANO LÕI/VỎ LOẠI II
1.1. Giới thiệu về các tinh thể nano lõi/vỏ loại II
1.2. Công nghệ chế tạo các tinh thể nano lõi/vỏ loại II
1.3. Tính chất quang của các tinh thể nano lõi/vỏ loại II
1.3.5. Các dấu hiệu nhận biết đặc trưng phát xạ loại II
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
2.1. Chế tạo cấu trúc nano lõi/vỏ CdS/ZnSe
2.2. Khảo sát các đặc trưng của mẫu
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CÁC TINH THỂ NANO LÕI CdS VÀ CÁC TINH THỂ NANO LÕI VỎ LOẠI II CdS/ZnSe
3.1. Chế tạo các tinh thể nano lõi CdS
3.1.3. Tính lặp lại của công nghệ chế tạo các tinh thể nano CdS
3.2. Nghiên cứu chế tạo các tinh thể nano lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe
3.3. Chế tạo các tinh thể nano lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe
3.3.1. Chế tạo các tinh thể nano lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe với một chiều dày lớp vỏ
3.3.2. Chế tạo các tinh thể nano lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe với chiều dày lớp vỏ thay đổi
CHƯƠNG 4: TÍNH CHẤT QUANG CỦA CÁC NANO TINH THỂ LÕI VỎ LOẠI II CdS/ZnSe
4.1. Ảnh hưởng của kích thước lõi, chiều dày vỏ và lớp tiếp giáp lên tính chất quang của các tinh thể nano lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe
4.1.1.2. Thời gian sống huỳnh quang
4.1.1.4. Ứng suất trong các tinh thể nano lõi/vỏ loại II CdS/ZnSe
4.1.2. Ảnh hưởng của lớp tiếp giáp lõi/vỏ đến đặc trưng phát xạ
4.2. 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
4.2.1. Sự dịch xanh của đỉnh phát xạ khi tăng công suất kích thích
4.2.2. Sự phụ thuộc các đặc trưng phát xạ vào nhiệt độ
4.2.2.1. Hiện tượng chống dập tắt huỳnh quang do nhiệt độ
4.2.2.2. Nguyên nhân của sự thay đổi năng lượng bất thường theo nhiệt độ. Sự thay đổi của ứng suất lõi/vỏ theo nhiệt độ
KẾT LUẬN
DANH MỤC CÁC CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
I. Bài báo quốc tế thuộc danh mục ISI
II. Bài báo đăng trên tạp chí quốc gia
III. Báo cáo đăng trên kỷ yếu hội nghị khoa học