Nghiên cứu ảnh hưởng của bức xạ Gamma lên tính chất quang của chấm lượng tử CdSe

Nghiên cứu ảnh hưởng của bức xạ Gamma lên tính chất quang của chấm lượng tử CdSe Nghiên cứu ảnh hưởng của bức xạ Gamma lên tính chất quang của chấm lượng tử CdSe Nghiên cứu ảnh hưởng của bức xạ Gamma lên tính chất quang của chấm lượng tử CdSe luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Nguyễn Đình Công

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BỨC XẠ GAMMA LÊN TÍNH CHẤT

QUANG CỦA CHẤM LƯỢNG TỬ CdSe

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2015

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Nguyễn Đình Công

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BỨC XẠ GAMMA LÊN TÍNH CHẤT

QUANG CỦA CHẤM LƯỢNG TỬ CdSe

Chuyên ngành: Vật lý Chất rắn

Mã số: 60440104

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN THANH BÌNH

Hà Nội – Năm 2015

Lời cam đoan

Luận văn với tên đề tài nghiên cứu "Nghiên cứu ảnh hưởng của bức xạ

gamma lên tính chất quang của chấm lượng tử CdSe" là công trình nghiên

cứu của tôi, hoàn thành dưới sự hướng dẫn của TS Nguyễn Thanh Bình

Luận văn không sao chép từ bất kỳ tài liệu nào của người khác mà không xin

phép, tham khảo và trích dẫn Kết quả thực nghiệm trong luận văn cũng

không sao chép từ bất kỳ kết quả của ai khác Nếu vi phạm hai điều này, tôi

xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước đơn vị đào tạo và pháp luật

Lời cảm ơn

Lời cảm ơn đầu tiên cũng là lời cảm ơn đặc biệt tới TS Nguyễn Thanh Bình, người đã giao đề tài và hướng dẫn thực hiện luận văn này Trong suốt quá trình thực hiện luận văn, tôi luôn nhận được sự hướng dẫn tận tình và cũng là cơ hội tôi học hỏi được nhiều kiến thức chuyên môn của thầy cũng như kinh nghiệm trong cuộc sống

Lời cảm ơn thứ hai, tôi xin được gửi tới PGS Nguyễn Xuân Nghĩa và anh chị trong nhóm nghiên cứu, đã cho phép tôi được tham gia cùng nhóm nghiên cứu trong quá trình chế tạo, và có nhiều ý kiến chuyên môn đóng góp giúp cho tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thiện luận văn

Lời cảm ơn thứ ba, tôi xin được gửi tới TS Đặng Quang Thiệu và anh chị tại Trung tâm Chiếu xạ Hà Nội, thuộc Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam, đã giúp tôi trong quá trình chiếu bức xạ gamma cho mẫu nghiên cứu, một bức quan trong của đề tài này

Lời cảm ơn tiếp theo, tôi xin được gửi lời cảm ơn đến anh chị tại Trung tâm Điện tử học Lượng tử, Viện Vật lý, VHLKHVN Đã tạo điều kiện cho tôi được sử dụng các hệ đo phân tích thực hiện trong luận văn này

Tôi xin được cảm ơn TS Phạm Đức Khuê, TS Phan Việt Cương, Trung tâm Vật lý Hạt nhân, Viện Vật lý, Viện HLKHVN, đã góp ý về kiến thức chuyên môn Vật lý Hạt nhân, giúp tôi trong quá trình tính toán liều lượng hấp thụ nghiên cứu thích hợp

Tôi xin được gửi tới các thầy cô tại bộ môn Vật lý, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN Lời cảm ơn chân thành nhất, là nơi tôi được tiếp nhận nền giáo dục Đại học và Cao học Đã dạy bảo, truyền đạt cho tôi kiến thức về khoa học tự nhiên cũng như kinh nghiệm của cuộc sống

Và cuối cùng tôi xin được gửi lời cảm ơn từ đáy lòng mình tới gia đình

và bạn bè, đã luôn theo tôi trong ngưỡng cửa cuộc đời, là chỗ dựa vật chất

cũng như tinh thần để tôi đi đến ngày hôm nay

Luận văn được hoàn thành với sự hỗ trợ từ đề tài Nghiên cứu cơ bản

định hướng ứng dụng mã số: G/07/2012/HĐ-ĐHUD và là đề tài Hợp tác quốc

tế IAEA của Viện Vật lý

Hà Nội, tháng 12 năm 2015

Học viên :

Nguyễn Đình Công

MỤC LỤC

Danh mục ký hiệu và chữ viết tắt i

Danh mục các hình vẽ ii

Danh mục các bảng biểu v

Mở đầu 1

Chương 1- TỔNG QUAN 3

1.1 Vật liệu bán dẫn và cấu trúc nano 3

1.2 Tính chất hấp thụ 4

1.3 Tính chất phát quang 7

1.4 Tính chất chung của chấm lượng tử CdSe 9

1.4.1 Cấu trúc tinh thể 9

1.4.2 Cấu trúc vùng năng lượng 10

1.4.3 Tính chất quang của chấm lượng tử CdSe 12

1.4.4 Tính chất quang của chấm lượng tử CdSe/CdS lõi/vỏ 13

1.5 Ảnh hưởng trường ngoài đến tính chất quang 15

1.5.1 Ảnh hưởng bởi nhiệt độ 15

1.5.2 Ảnh hưởng của điện trường 16

1.5.3 Ảnh hưởng của từ trường 17

1.5.4 Ảnh hưởng bởi hạt năng lượng cao 19

Chương 2 –KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 22

2.1 Phương pháp chế tạo 22

2.2 Chiếu xạ gamma 23

2.3 Phương pháp phân tích 25

2.3.1 Kính hiển vi điện tử truyền qua 25

2.3.2 Phương pháp đo hấp thụ 26

2.3.3 Kỹ thuật đo phổ huỳnh quang 28

2.3.4 Hệ đo huỳnh quang phân giải thời gian-TCSPC 30

Chương 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35

3.1 Tổng hợp chấm lượng tử CdSe và chấm lượng tử CdSe/CdS lõi/vỏ 35

3.2 Ảnh vi hình thái của chấm lượng tử 39

3.3 Tính chất quang của chấm lượng tử trước khi chiếu xạ gamma 39

3.3.1 Phổ hấp thụ và huỳnh quang 39

3.4 Ảnh hưởng của bức xạ gamma lên tính chất quang của chấm lượng tử 41

3.4.1 Hiệu ứng dịch đỉnh hấp thụ và đỉnh huỳnh quang 41

3.4.2 Suy giảm cường độ huỳnh quang theo liều hấp thụ gamma 44

3.4.3 Khảo sát ảnh hưởng bức xạ gamma tới thời gian sống huỳnh quang của điện tử 46

3.5 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lên tính chất quang của chấm lượng tử sau chiếu bức xạ gamma 48

3.5.1 Hiện tượng dịch đỉnh huỳnh quang về phía năng lượng cao của chấm lượng tử theo thời gian sau khi chiếu xạ gamma 48

3.5.2 Hiện tượng hồi phục cường độ huỳnh quang của chấm lượng tử CdSe và CdSe/CdS lõi/vỏ theo thời gian sau khi chiếu xạ gamma 50

KẾT LUẬN 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

Danh mục ký hiệu và chữ viết tắt

eV : Electron volt (1 eV = 1,6.10-19V)

ns : Nano giây (10-9)

ps : Pico giây (10-12)

PMT : Ống nhân quang điện (photonmultiplier tube)

QDs : Chấm lượng tử (quantum dots)

TCSPC : Hệ đếm đơn photon tương quan thời gian (Time Correlated

Single Photon Counting) TTL : Transistor – transistor logic

Danh mục các hình vẽ

Hình 1.1 Sự giam giữ lượng tử dẫn đến sự thay đổi cấu trúc năng lượng và độ rộng

vùng cấm từ vật liệu khối 3D sang vật liệu nano 2D, 1D và 0D 4

Hình 1.2 Cấu trúc vùng năng lượng và các trạng thái kích thích của điện tử 1 -

chuyển mức vùng-vùng (thẳng); 1a - chuyển mức vùng vùng (nghiêng); 2 - điện tử trong vùng dẫn; 2a - lỗ trống trong vùng hoá trị; 2b, 2c, 2d - lỗ trống trong vùng con cho phép; 3 - điện tử lên vùng dẫn từ tạp donor; 3b - lỗ trống lên tạp donor; 3a - lỗ trống lên tạp acceptor; 3c - điện tử lên vùng dẫn từ tạp acceptor; 4 - điện tử chuyển giữa các mức tạp chất (2) 5

Hình 1.3 Xác đinh độ rộng vùng cấm Eg dựa vào hệ số hấp thụ α theo loại chuyển

mức, (a) chuyển mức thẳng phụ thuộc theo α 2 và (b) chuyển mức nghiên phụ thuộc theo α 3/2 6

Hình 1.4 Các cơ chế tái hợp cặp điển tử lỗ trống cơ bản (1,7)

8

Hình 1.5 Cấu trúc zincblende của CdSe, nguyên tử Cd ở ở 8 đỉnh và ở tâm của 6 mặt

của hình lập phương, nguyên tử Se ở tại vị trí có tọa độ ( ¼, ¼, ¼) so với vị trí của nguyên tử Cd 10

Hình 1.6 Cấu trúc Wurtzite của tinh thể bán dẫn CdSe (3) 10

Hình 1.7 Cấu trúc vùng năng lượng điện tử,(a) cấu trúc vùng năng lượng tương ứng

zincblende và (b) cấu trúc vùng năng lượng của cấu trúc tinh thể wurtzite (12)

11

Hình 1.8 Bờ vùng hấp thụ và đỉnh huỳnh quang dịch về phía năng lượng cao (bước

sóng ngắn) khi giảm kích thước hạt tinh thể nano CdSe (15)

13

Hình 1.9 Lõi có thể được bọc một lớp (a), 2 lớp (b), hoặc nhiều lớp vỏ(c,d) 13 Hình 1.10 Phân loại chuyển tiếp của tinh thể nano cấu trúc lõi/vỏ dựa vào cấu trúc

vùng năng lượng của vật liệu làm vỏ so với lõi 14

Hình 1.11 (Bên trái) Phổ huỳnh quang của CdSe/CdS lõi/vỏ với đỉnh phát xạ khác

nhau, (Bên phải) Hiệu suất huỳnh quang đối chiếu với số đơn lớp của lớp vỏ so sánh với các mẫu có cùng kích thước khác nhau về công nghệ chế tạo (24) 15

Hình 1.12 Phổ phát xạ huỳnh quang của LED 445nm InGaN/GaN trước và sau khi

chiếu bức xạ proton năng lượng 40MeV, liều chiếu 5.10 9 và 5.10 10 cm -2 (21) 19

Hình 1.13 (a) Đỉnh huỳnh quang của chấm lượng tử CdSe/ZnS suy giảm theo liều chiếu, (b) Thay đổi vị trí huỳnh quang sau khi chiếu bức xạ gamma (662keV) (18) 20

Hình 1.14 Khảo sát theo thời gian của LED InGaN/GaN, (trái) đo dòng điện theo thời gian ở thế 3V, (phải) đo điện thế theo thời gian khi dòng ở 10mA/cm 2 . 21

Hình 2.1 Sơ đồ minh họa buồng chiếu xạ mẫu 25

Hình 2.2 (a) Sơ đồ nguyên lý của kính hiển vi điện tử truyền qua; (b) Kính hiển vi điện tử truyền qua JEM 1010 tại Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ương 25

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý của hệ đo hấp thụ quang học UV-VIS-NIR 28

Hình 2.4 Hệ đo phổ huỳnh quang Cary Eclipse 29

Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý của máy phổ kế huỳnh quang 30

Hình 2.6 Nguyên lý tổng quát của kỹ thuật TCSPC: một photon tín hiệu được ghi nhận tại mỗi chu kỳ xung kích thích, nhớ vào các cột thời gian (bin time), dựng lại biểu đồ tín hiệu theo thời gian (histogram) sẽ cho frofile cường độ 31

Hình 2.7 Sơ đồ tổng quát hệ đo TCSPC 33

Hình 3.1 Hệ chế tạo CdSe, 1- bếp gia nhiệt có khuấy từ, 2- nồi đựng cát truyền nhiệt, 3- bình ba cổ diễn ra phản ứng, 4- ống dẫn khí Nitơ, 5- nhiệt kế thủy ngân, 6- xylanh bơm tiền chất phản ứng 36

Hình 3.2 Sơ đồ bọc vỏ CdS cho chấm lượng tử CdSe 38

Hình 3.3 Ảnh vi hình thái TEM của mẩu (a) CdSe và (b) mẫu CdSe/CdS 39

Hình 3.4 Phổ huỳnh quang (nét đứt) và phổ hấp thụ của mẫu chấm lượng tử CdSe và chấm lượng tử CdSe/CdS lõi/vỏ 40

Hình 3.5 Phổ hấp thụ - huỳnh quang của mẫu lõi CdSe (a), Đỉnh phổ huỳnh quang dịch về phía năng lượng cao theo liều hấp thụ gamma (b) 42

Hình 3.6 Phổ hấp thụ - huỳnh quang của mẫu CdSe/CdS lõi/vỏ (a), Đỉnh phổ huỳnh

quang dịch về phía năng lượng cao theo liều hấp thụ gamma (b) 43

Hình 3.7 Năng lượng hấp thụ và đỉnh huỳnh quang dịch về năng lượng cao như là

hàm của liều hấp thụ gamma 44

Hình 3.8 Cường độ huỳnh quang suy giảm theo liều hấp thụ gamma, (a) mẫu lõi

CdSe và (b) mẫu lõi/vỏ CdSe/CdS 45

Hình 3.9 Tích phân diện tích cường độ huỳnh quang chuẩn hóa suy giảm theo liều

hấp thụ gamma của hai loạt mẫu lõi CdSe và CdSe/CdS lõi/vỏ sau khi chiếu xạ gamma

46

Hình 3.10 Huỳnh quang phân giải thời gian của chấm lượng tử mẫu CdSe và

CdSe/CdS lõi/vỏ so sánh với các liều chiếu xạ gamma khác nhau 47

Hình 3.11 Đỉnh huỳnh quang của chấm lượng tử sau khi chiếu xạ gamma tiếp tục

dịch về phía năng lượng cao theo thời gian (a) chấm lượng tử CdSe và (b) chấm lượng tử CdSe/CdS lõi/vỏ 49

Hình 3.12 Mẫu chấm lượng tử CdSe và CdSe/CdS lõi/vỏ cùng liều chiếu là 5kGy,

cường độ huỳnh quang phục hồi một phần theo thời gian sau khi chiếu xạ 50

Hình 3.13 So sánh tốc độ hồi phục cường độ huỳnh quang theo thời gian giữa hai

loại chấm lượng tử CdSe và CdSe/CdS, liều hấp thụ 1kGy và liều hấp thụ 3 kGy 51

Bảng 3.2 Năng lượng đỉnh hấp thụ và đỉnh huỳnh quang của mẫu CdSe và CdSe/CdS

lõi/vỏ với các liều chiếu gamma từ 0-10 kGy 43

Bảng 3.3 Thời gian sống trung bình của các mẫu CdSe và CdSe/CdS lõi/vỏ sau khi

chiếu xạ gamma 47

Bảng 3.4 Phần trăm diện tích cường độ đỉnh huỳnh quang của mẫu CdSe lõi hồi phục

theo thời gian sau chiếu xạ, so sánh với mẫu trước khi chiếu xạ 52

Bảng 3.5 Phần trăm diện tích cường độ đỉnh huỳnh quang của mẫu CdSe/CdS lõi/vỏ

hồi phục theo thời gian sau chiếu xạ, so sánh với mẫu trước khi chiếu xạ 52

Mở đầu

Lĩnh vực nghiên cứu vật liệu nano là một trong những lĩnh vực thu hút được nhiều nhà khoa học hàng đầu tham gia nghiên cứu Bắt đầu từ những năm 1990 đến nay, thành quả thu được hết sức có ý nghĩa trong các ứng dụng thực tiễn, từng bức thay đổi mọi mặt của đời sống Vật liệu nano đáp ứng được các yêu cầu tính chất cơ bản như vật liệu khối và cũng đáp ứng được các yêu cầu tính chất khắt khe của vật liệu tiên tiến

Những ưu điểm của vật liệu nano không chỉ thể hiện qua các báo cáo trên các tạp chí uy tín mà còn thể hiện trên các ứng dụng của chúng, như các thiết bị điện

tử, thiết bị chiếu sáng (đèn LED), thông tin quang bằng laser, đánh dấu sinh học, thiết bị chuyển đổi năng lượng mặt trời (solar cell), cảm biến (sensor), …

Điều kiện môi trường ảnh hưởng rất nhiều đến khả năng, chất lượng và tuổi thọ của thiết bị Với những môi trường làm việc đặc biệt như lò phản ứng hạt nhân, môi trường vũ trụ ngoài bầu khí quyển của trái đất Ở đó có rất nhiều bức xạ mang năng lượng cao nên không phải vật liều nào cũng có thể làm việc trong môi trường

đó Việc đánh giá này là rất cần thiết để biết vật liệu bị tác động như thế nào, ảnh hưởng thay rổi ra làm sao, … để chúng ta có thể khắc phục và lựa chọn phù hợp vật liệu làm thiết bị

Tương tác giữa các bức xạ photon ánh sáng mặt trời với năng lượng chỉ cỡ năng lượng của trạng thái kích thích của điện tử trong tinh thể và năng lượng này thường bé hơn 10 eV Những bức xạ có năng lượng lớn hơn rất nhiều như tia X, tia Alpha, tia gamma, tia Notron, tia Proton, tia Photon hãm, …cỡ vài mega electron volt đến vài chục mega electron volt thì chưa được đề cập đến nhiều

Việc nghiên cứu đánh giá cần phải xem xét ở nhiều mức độ và khía cạnh, vì vậy bước đầu với điều kiện sẵn có chúng tôi lựa chọn nghiên cứu ảnh hưởng bức xạ gamma tới sự thay đổi tính chất quang của chấm lượng tử CdSe, một loại vật liệu nano điển hình mang đặc trưng về tính chất quang học

Và để so sánh mức độ ảnh hưởng của bức xạ gamma, luận văn đã nghiên cứu chấm lượng tử CdSe đơn thuần và chấm lượng tử bọc vỏ CdSe/CdS lõi/vỏ So sánh

ảnh hưởng của bức xạ gamma lên tính chất hấp thụ, huỳnh quang và thời gian sống điện tử trên các trạng thái kích thích, với dải liều chiếu xạ từ 1, 3, 5, 7, 10 kGy Luận văn được trình bày làm ba phần chính :

Phần 1 - Tổng quan : Giới thiệu về vật liệu nano, tính chất cơ bản về cấu trúc tinh thể, cấu trúc vùng năng lượng, tính chất quang học của vật liệu bán dẫn và vật liệu nano bán dẫn, những yếu tố ảnh hưởng của trường ngoài như nhiệt độ, áp suất, điện trường và từ trường lên tính chất của vật liệu bán dẫn, tổng quan các kết quả công bố quốc tế về ảnh hưởng của bức xạ năng lượng cao lên tính chất quang của vật liệu bán dẫn

Phần 2- Thực nghiệm: Phương pháp chế tạo, quá trình chiếu bức xạ gamma,

và các phương pháp phân tích thực hiện trong luận văn

Phần 3- Kết quả và thảo luận: Trình bày các kết quả thu được của mẫu trước khi chiếu xạ và mẫu sau khi chiếu xạ gamma, so sánh mức độ ảnh hưởng của mẫu CdSe với mẫu CdSe/CdS lõi/vỏ Với kết quả thu được luận văn tập trung thảo luận đến các hiệu ứng thu được: Hiệu ứng dịch đỉnh hấp thụ và huỳnh quang của chấm lượng tử sau khi chiếu bức xạ gamma, ảnh hưởng của thời gian lên tính chất của chấm lượng tử như dịch đỉnh hấp thụ và huỳnh quang về phía năng lượng cao theo thời gian và hiệu ứng phục hồi cường độ huỳnh quang theo thời gian của chấm

lượng tử sau khi chiếu xạ gamma

Chương 1- TỔNG QUAN 1.1 Vật liệu bán dẫn và cấu trúc nano

Từ cuối thế kỷ XX đến nay, chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ của khoa học

kỹ thuật và đặc biệt là vật liệu nano Các nghiên cứu chỉ ra rằng khi vật liệu ở kích thước nano, những tính chất của chúng trở nên ưu việt hơn và có nhiều tính chất mới mà chỉ có vật liệu nano mới có Khi ở dạng vật liệu khối (3D) tính chất của vật liệu hầu như không thay đổi phụ thuộc vào hình dạng tồn tại của vật liệu Khi ở dạng nano, bước sóng của điện tử có thể so sánh với bước sóng De Broglie của hạt, khi đó điện tử bị giới hạn về chuyển động cũng như truyền sóng, gây ra hiệu tượng hạt bị giam giữ dẫn đến bị lượng tử hóa hàm sóng và năng lượng Tùy vào chiều giam giữ mà vật liệu nano được chia ra là vật liệu một giam giữ chiều (2D - giếng lượng tử), vật liệu hai chiều giam giữ (1D - dây lượng tử), và vật liệu ba chiều giam giữ (0D - chấm lượng tử)(2)

Vật liệu 3D là vật liệu không giới hạn về kích thước, có phổ năng lượng điện

tử liên tục và chuyển động của điện tử gần như tự do Đại diện là vật liệu bán dẫn khối

Vật liệu 2D là vật liệu có giới hạn về kích thước một chiều Ở loại vật liệu này chuyển động của điện tử bị giới hạn theo một chiều có kích thước cỡ bước sóng De Broglie, trong khi chuyển động điện tử gần như tự do theo hai chiều còn lại Phổ năng lượng bị lượng tử theo chiều bị giới hạn Điển hình là giếng lượng tử, siêu mạng, màng mỏng nano bán dẫn

Vật liệu 1D là vật liệu có giới hạn kích thước hai chiều Ở loại vật liệu này, điện tử bị giới hạn kích thước hai chiều nên chỉ có chuyển động tự do dọc theo chiều còn lại Các loại vật liệu điển hình của vật liệu này là dây lượng tử, ống nano bán dẫn, cột nano bán dẫn

Vật liệu 0D là vật liệu bị giới hạn kích thước ở cả ba chiều ở trường hợp này phổ năng lượng hình thành các mức năng lượng gián đoạn theo cả ba chiều trong không gian Loại vật liệu tiêu biểu nhất là chấm lượng tử

Hình 1.1 Sự giam giữ lượng tử dẫn đến sự thay đổi cấu trúc năng lượng và độ

rộng vùng cấm từ vật liệu khối 3D sang vật liệu nano 2D, 1D và 0D

1.2 Tính chất hấp thụ

Đặc trưng của tính chất hấp thụ thể hiện qua hệ số hấp thụ α của vật liệu, và tuân theo định lý Lamber Beer:

2 1

)1(ln1

T

T I

I R d

trong vùng Brillioun(1,4,7)

(a) (b)

Hình 1.2 Cấu trúc vùng năng lượng và các trạng thái kích thích của điện tử 1 -

chuyển mức vùng-vùng (thẳng); 1a - chuyển mức vùng vùng (nghiêng); 2 - điện tử trong vùng dẫn; 2a - lỗ trống trong vùng hoá trị; 2b, 2c, 2d - lỗ trống trong vùng con cho phép; 3 - điện tử lên vùng dẫn từ tạp donor; 3b - lỗ trống lên tạp donor; 3a

- lỗ trống lên tạp acceptor; 3c - điện tử lên vùng dẫn từ tạp acceptor; 4 - điện tử chuyển giữa các mức tạp chất (2)

Trong hình 1.2 chỉ ra một số chuyển dời trong hấp thụ quang, tùy thuộc tính đối xứng và nguồn gốc của các mức năng lượng mà được phân ra thành các cơ chế như sau(2):

- Hấp thụ cơ bản 1, 1a: liên quan đến trạng thái năng lượng được phép, trong hấp thụ cơ bản có hai dạng hấp thụ Hấp thụ chuyển mức thẳng: là hấp thụ liên quan đến chuyển dời điện tử giữa hai mức năng lượng sao cho giá trị chuẩn xung lượng P0hay véc tơ sóng k 0  0

Và hấp thụ nghiêng: cực tiểu và cực đại vùng hóa trị không nằm tại một điểm của vùng Brillioun hay k 0  0

- Hấp thụ liên quan các chuyển dời điện tử và lỗ trống trong cùng một vùng, chuyển dời của điện tử lên các trạng thái năng lượng cao hơn trong vùng dẫn và của

lỗ trống trong vùng hóa trị, 2, 2a, 2b, 2c, và 2d

- Hấp thụ liên quan đến chuyển dời mức tạp chất donor và acceptor của điện tử

và lõ trống, 3, 3a, 3b và 3c

- Điện tử chuyển giữa các mức tạp chất acceptor lên donor (4)

- Chuyển dời liên quan đến các trạng thái exiton, liên kết giữa điện tử và lỗ trống,

2 1

h

E h A

Với hấp thụ cơ bản chuyển mức thẳng bị cấm:

2 3

)(

)(h  A h E g

Hình 1.3 Xác đinh độ rộng vùng cấm Eg dựa vào hệ số hấp thụ α theo loại chuyển

mức, (a) chuyển mức thẳng phụ thuộc theo α 2 và (b) chuyển mức nghiên phụ thuộc theo α 3/2

1.3 Tính chất phát quang

Dưới tác dụng của trường ngoài, thì ánh sáng phát ra từ vật đó có thể có các đặc trưng khác nhau, ánh sáng đó có thể là ánh sáng phát quang của vật, ánh sáng tán xạ, ánh sáng phản xạ từ bề mặt của vật hay ánh sáng do vật cháy phát ra Hiện tượng phát quang có những đặc điểm riêng:

- Hiện tượng phát quang là hiện tượng phát ánh sáng lạnh không phải do vật được đốt cháy sáng

- Muốn phát quang được vật chất phải ở trạng thái không cân bằng nhiệt động

- Bước sóng của ánh sáng phát ra khác bước sóng của ánh sáng kích thích

- Thời gian phát quang lớn hơn chu kỳ dao động của ánh sáng

Để phân loại các loại phát quang, người ta dựa vào thời gian sống của điện tử trên các trạng thái kích thích

- Nếu thời gian sống  nhỏ hơn 10-1 s thì sự phát quang được gọi là huỳnh quang Cũng có thể hiểu rằng huỳnh quang là sự phát quang trong thời gian mẫu bị kích thích

- Nếu sự phát quang kéo dài sau khi đã ngừng kích thích, thời gian sống  vào khoảng từ 10-1 s đến 1 tháng thì sự phát quang được gọi là lân quang

Vật liệu bán dẫn thường là phát huỳnh quang Để hiểu hơn về cơ chế phát quang, cần xét đến các cơ chế tái hợp cặp điện tử - lỗ trống:

Một số cơ chế phát quang điển hình của vật liệu bán dẫn(2):

- Tái hợp vùng vùng: Tương tự như cơ chế hấp thụ có hai cơ chế con là tái hợp chuyển mức thẳng và tái hợp chuyển mức nghiêng

- Tái hợp exciton: Các mức năng lượng của exciton tương tự như các mức năng lượng của nguyên tử H, nhưng giữa chúng tồn tại các điểm khác biệt Exciton chỉ tồn tại trạng thái năng lượng với n = 1 trong một thời gian ngắn Exciton có thể chuyển động được trong tinh thể Khi bức xạ một lượng tử ánh sáng, exciton sẽ biến mất Có ba loại tái hợp exciton là tái hợp exciton tự do, tái hợp exciton liên kết, và tái hợp exciton phân tử

- Tái hợp bức xạ với chuyển mức giữa vùng và mức tạp chất: có ba loại chuyển mức tâm nông, chuyển mức tâm sâu, và chuyển mức vùng tâm sâu

- Tái hợp bức xạ là quá trình ngược với hấp thụ trong bán dẫn Điểm khác nhau quan trọng giữa hấp thụ và bức xạ là phổ hấp thụ rộng, còn phổ bức xạ hẹp Phổ hấp thụ rộng vì tất cả các trạng thái trong tinh thể đều có thể tham gia vào quá trình hấp thụ Quá trình tái hợp bức xạ chỉ liên quan đến một dải hẹp các trạng thái điện

tử và một dải hẹp các trạng thái các lỗ trống, nên phổ tái hợp bức xạ hẹp Điều kiện

để có tái hợp bức xạ là mẫu bán dẫn phải ở trong trạng thái không cân bằng nhiệt động Đặc trưng phát quang của vật liệu bán dẫn là hệ số xác suất tái hợp bức xạ B

và thời gian sống τ của điện tử

Hình 1.4 Các cơ chế tái hợp cặp điển tử lỗ trống cơ bản (1,7)

Bảng 1.1 Các thông số về xác suất tái hợp bức xạ B và thời gian sống  của các hạt tải điện không cân bằng(1)

1.4 Tính chất chung của chấm lượng tử CdSe

Khi ở kích thước nano, tính chất của chấm lượng tử thể hiện rõ ảnh hưởng của hiệu ứng kích thước hạt và hiệu ứng tăng diện tích bề mặt Điều này làm thay đổi tính chất Vật lý của vật liệu như tính chất cơ, nhiệt, điện, và quang Chủ yếu tăng cường và ưu việt các tính chất của vật liệu

1.4.1 Cấu trúc tinh thể

Cadmium Selenide là hợp chất vô cơ với công thức CdSe, có các dạng cấu trúc tinh thể chính là zincblende hoặc wurtzite Trong tự nhiên CdSe tồn tại chủ yếu dạng cấu trúc wurtzite Trong phòng thí nghiệm, tùy vào điều kiện và hóa chất

sử dụng trong quá trình chế tạo mà chúng ta thu được các dạng thù hình khác nhau

Cấu chúc zincblende được xác đinh với ô cơ sở gồm có các nguyên tử được xác định bằng ba véc tơ cơ sở (0, ½, ½ ); ( ½, 0, ½ ); ( ½, ½, 0 ) và nguyên tử Se được xác định bằng một véc tơ cở sơ ( ¼, ¼, ¼) Nhóm đối xứng không gian của nó

là F 34 m(3) Ở dạng khối hằng số mạng a = 6.08 Å và độ rộng vùng cấm Eg = 1.74

eV(26)

Hình 1.5 Cấu trúc zincblende của CdSe, nguyên tử Cd ở ở 8 đỉnh và ở tâm của 6

mặt của hình lập phương, nguyên tử Se ở tại vị trí có tọa độ ( ¼, ¼, ¼) so với vị trí của nguyên tử Cd

Cấu trúc wurtzite như hình 1.6 trong một ô cơ bản có hai nguyên tử Cd có tọa

độ (0 0 0) và (1/3 2/3 1/2), hai nguyên tử Se tại các tọa độ (0 0 u) và (1/3 2/3 1/2+u) trong đó u ≈ 3/8, nhóm không gian tương ứng là P63mc(3)

Ở dạng khối hằng số mạng a0=0.43 nm và c0=0.702 nm(26)

Hình 1.6 Cấu trúc Wurtzite của tinh thể bán dẫn CdSe (3)

1.4.2 Cấu trúc vùng năng lượng

Hình 1.7 là đồ thị cấu trúc vùng năng lượng trong bán dẫn khối của zincblende

và wurtzite Giống nhau giữa các mức năng lượng ở k

=0 trong vùng dẫn Việc chiếm giữ bên trong là do tương tác spin quỹ đạo, vùng hóa trị phân biệt theo tổng mômen động lượng J, tương ứng với mômen quay quỹ đạo và mômen quay spin Khi mà cặp mômen quỹ đạo L với mômen spin là 1/2, có thể nhận được dải hóa trị với tổng động lượng J= 3/2 (Jz=±3/2, ± 1/2) hoặc J=1/2 (Jz=±1/2) Tại k=0 (Ґ tâm vùng Brillouin) hai dải J=3/2 và J=1/2 bị tách bởi cặp spin quỹ đạo năng lượng ΔSO Trong hình (a) có 3 trạng thái năng lượng ở vùng hóa trị với cấu trúc zincblende là lỗ trống nặng (HH), lỗ trống nhẹ (LH), và tách spin quỹ đạo (split-off, SO) Vùng HH và LH bị suy biến tại điểm Ґ Trong vùng hóa trị bán dẫn khối wurtzite hình (b), có ba mức năng lượng kí hiệu A, B và C Dải A cao hơi dải B do

sự tách trong trường tinh thể Báo cáo cho thấy việc tách trường tinh thể có vai trò quan trọng trong nhóm trạng thái lỗ trống của nano tinh thể chấm lượng tử (QDs)(12,22)

Hình 1.7 Cấu trúc vùng năng lượng điện tử,(a) cấu trúc vùng năng lượng tương

ứng zincblende và (b) cấu trúc vùng năng lượng của cấu trúc tinh thể wurtzite (12)

Bằng lý thuyết nhiễu loạn, Jingbo Lim và Jian-Bai Xia(12) đã tính toán trên hệ chấm lượng tử cấu trúc wurtzite, đưa ra một số các kết luận sau: hằng số mạng với cấu trúc wurtzite (hexagonal) a=4.3 Å, c=7.02 Å Tách mức spin quỹ đạo ΔSO=40 meV

1.4.3 Tính chất quang của chấm lượng tử CdSe

Nghiên cứu tính chất quang của chấm lượng tử CdSe đã có rất nhiều báo cáo công bố quốc tế, các nghiên cứu tập trung đi sâu vào ảnh hưởng bởi hiệu ứng kích thước, ảnh hưởng bởi hóa chất phản ứng tổng hợp, pha tạp, … Ngoài ra, Các nghiên cứu tăng tính chất ưu việt cũng được quan tâm nhiều như bọc vỏ cho các chấm lượng tử

Ảnh hưởng bởi hiệu ứng kích thước đã là quen thuộc với các nhà nghiên cứu bởi sự hiện hữu với các bằng chứng rõ ràng trong các kết quả đo Bằng việc thay đổi kích thước của các chấm lượng tử đến kích thước nano mét (<100 nm) cũng đồng nghĩa với thay đổi độ rộng vùng cấm và cấu trúc vùng năng lượng thay đổi, tính chất quang học của các chấm lượng tử cũng thay đổi theo Vị trí đỉnh hấp thụ

và đỉnh bức xạ huỳnh quang dịch về bước sóng ngắn (năng lượng cao) khi giảm kích thước của các chấm lượng tử(2,8)

,

3 , 2 , 1 , , 3 , 2 , 1 , , 3 , 2 , 1

2 2 2 2

2 2

x

z z y y x

x n

n n

n n

n

L

n L

n L

n m

E

z y x

Hình 1.8 Bờ vùng hấp thụ và đỉnh huỳnh quang dịch về phía năng lượng cao (bước

sóng ngắn) khi giảm kích thước hạt tinh thể nano CdSe (15)

1.4.4 Tính chất quang của chấm lượng tử CdSe/CdS lõi/vỏ

Chất lượng chấm lượng tử nano tinh thể bán dẫn phát quang được đánh giá bằng hiệu suất lượng tử, nhưng có nhiều nguyên nhân làm giảm hiệu suất lượng tử như: Tinh thể không hoàn hảo có lệch mạng, hỏng mạng; Tạp chất bẩn trong quá trình chế tạo; Các nút mạng treo ở bề mặt hạt nano; Các liên kết với các hợp chất hữu cơ ở bề mặt không loại bỏ được bằng quay li tâm Những ảnh hưởng đó gây ra các tâm tái hợp không phát làm giảm cường độ huỳnh quang, ảnh hưởng đến chất lượng, hiệu suất lượng tử(2,8)

Hình 1.9 Lõi có thể được bọc một lớp (a), 2 lớp (b), hoặc nhiều lớp vỏ(c,d)

Một trong những giải pháp đưa ra để giảm bớt các ảnh hưởng xấu và làm tăng hiệu suất phát quang là bọc vỏ cho các chấm lượng tử Lớp vỏ là một loại vật liệu

khác với chấm lượng tử bên trong, được nuôi tiếp phát triển theo cấu trúc tinh thể của lõi bao bọc bên ngoài của các chấm lượng tử, như vậy hình thành nên miền chuyển tiếp giữa lõi và vỏ Để bọc được vỏ cho các chấm lượng tử thì vật liệu làm

vỏ phải có cấu trúc giống với cấu trúc của lõi và tương đồng các thông số của mạng tinh thể như hằng số mạng, kích thước nguyên tử, hóa trị, độ âm điện

Dựa vào cấu trúc vùng năng lượng giữa vật liệu làm vỏ và lõi mà phân loại miền chuyển tiếp loại I, loại II hay loại III Loại I, mép bờ vùng hóa trị của vật liệu làm lõi cao hơn mép bờ vùng hóa trị của vật liệu làm vỏ, đáy vùng dẫn vật liệu làm

vỏ cao hơn đáy vùng dẫn vật liệu làm lõi Loại II, khác cấu trúc loại một ở mép bờ vùng hóa trị của vật liệu làm vỏ cao hơn mép bờ vùng hóa trị của vật liệu làm lõi

Và loại III, cả mép bờ vùng hóa trị và đáy bờ vùng dẫn của vật liệu làm vỏ đều cao hơn đáy bờ vùng dẫn của vật liệu làm lõi Như được mô tả trên hình 1.10 về cấu trúc chuyển tiêp của cấu trúc lõi/vỏ(4)

Hình 1.10 Phân loại chuyển tiếp của tinh thể nano cấu trúc lõi/vỏ dựa vào cấu trúc

vùng năng lượng của vật liệu làm vỏ so với lõi

Ngoài loại bỏ ảnh hưởng của các liên kết treo trên bề mặt của chấm lượng tử, bọc vỏ còn làm tăng hiệu suất lượng tử huỳnh quang do đóng góp việc tiêm hạt tải

từ lớp vỏ vào lõi, tăng nồng độ và xác suất tái hợp cặp điện tử - lỗ trống(16,25)

Hình 1.11 (Bên trái) Phổ huỳnh quang của CdSe/CdS lõi/vỏ với đỉnh phát xạ khác

nhau, (Bên phải) Hiệu suất huỳnh quang đối chiếu với số đơn lớp của lớp vỏ so sánh với các mẫu có cùng kích thước khác nhau về công nghệ chế tạo (24)

1.5 Ảnh hưởng trường ngoài đến tính chất quang

1.5.1 Ảnh hưởng bởi nhiệt độ

Như chúng ta đã biết nhiệt độ liên quan đến các dao động trong mạng tinh thể Khi nhiệt độ tăng lên, biên độ dao động cũng tăng theo làm tăng khoảng cách giữa các nguyên tử, vì thế cũng liên quan tới hệ số giản nở nhiệt của vật liệu Khoảng các giữa các nguyên tử thay đổi dẫn đến trường thế trong mạng tinh thể thay đổi theo, điều này dẫn đến năng lượng vùng cấm thay đồi, độ rộng vùng cấm giảm khi nhiệt

độ tăng

Tại miền nhiệt độ T thấp hơn nhiệt độ Debye  rất nhiều (T«), quy luật phụ thuộc của độ rộng vùng cấm vào nhiệt độ tuân theo công thức Vashni:

T

2

)0()

h θ

1.5.2 Ảnh hưởng của điện trường

Khi bán dẫn đặt trong điện trường thì vùng năng lượng sẽ bị nghiêng đi, điện

tử vùng hóa trị có thể theo hiệu ứng đường ngầm (tunel) chuyển lên vùng dẫn Hàng rào thế có dạng tam giác với độ cao Eg, chiều dày hố thế d được tính bằng công thức:

E e

Khi hấp thụ photon năng lượng h , quá trình điện tử chuyển mức ngầm tương

đương với sự vượt qua hàng rào thế có độ rộng

E e

h E



 Việc giảm chiều dày

hố thế tương đương với sự giảm Eg trong điện trường Khi đó bờ hấp thụ lùi về phía năng lượng thấp Hiệu ứng điện tử chuyển mức ngầm khi hấp thụ năng lượng photon trong trường hợp bán dẫn chịu tác dụng của điện trường được gọi là hiệu ứng Franz – Keldysh(1)

1.5.3 Ảnh hưởng của từ trường

Xét bán dẫn chịu tác dụng của một từ trường với vectơ cảm ứng từ B

hướng theo phương z, từ trường này không ảnh hưởng lên chuyển động của điện tử theo phương z Năng lượng liên quan đến chuyển động của điện tử theo phương z không

bị lượng tử hóa Trong mặt phẳng Oxy vuông góc với phương của B

, điện tử thực

hiện chuyển động theo quỹ đạo tròn với tần số: 0 *

n c

Dưới tác dụng của từ trường các mức năng lượng của điện tử trong vùng dẫn

bị tách thành nhiều mức gọi là mức Landau:

)2

1(

2 2

1

0



Đáy vùng dẫn dịch chuyển về phía năng lượng cao một đại lượng là 0

2

1  Tương tự, đỉnh vùng hóa trị dịch chuyển về phía năng lượng thấp một đại lượng là

m

B e E

p n

g

2)11(2

m

eB

0

 gọi là tần số cyclotron Điều này dẫn tới

sự xuất hiện cấu trúc vạch trong phổ hấp thụ

Năng lượng điện tử trong chuyển động theo hướng z không bị lượng tử hóa nên trong phổ hấp thụ chỉ quan sát thấy các vạch nhòe thành một chuỗi những dải hẹp có các cực đại và cực tiểu, đây là hiện tượng hấp thụ quang từ Hiện tượng này

dễ quan sát được trong bán dẫn vùng cấm thẳng Điều kiện để có thể quan sát được hấp thụ vạch dạng này là năng lượng 0»kT Khi đó khoảng cách giữa các mức năng lượng điện tử trong từ trường lớn hơn năng lượng kích hoạt nhiệt của điện tử Trong trường hợp ngược lại phổ hấp thụ vạch trở thành phổ gần liên tục

Khoảng cách năng lượng giữa các cực đại hoặc giữa các cực tiểu lân cận của phổ đều bằng 0 Đo phổ hấp thụ quang từ của một mẫu tại những giá trị từ trường khác nhau, dựng đồ thị sự phụ thuộc năng lượng của từng cực trị theo cường

độ từ trường, ta sẽ thu được các đường tuyến tính Tất cả các đường này kéo dài đều cắt trục năng lượng tại cùng một giá trị ứng với từ trường bằng 0 Tại điểm từ trường bằng 0, sự thay đổi độ rộng vùng cấm Eg = 0, vậy giá trị năng lượng này đúng bằng năng lượng vùng cấm Bằng cách này người ta đã xác định được độ rộng vùng cấm của Ge, Si, GaAs lần lượt bằng 0.803, 1.12, 1.43 eV Phổ hấp thụ quang

từ nằm trong dải hấp thụ cơ bản vì nó được hình thành do chuyển mức giữa các

mức Landau nằm trong vùng dẫn và vùng hóa trị Phổ cộng hưởng cyclotron nằm trong dải hấp thụ bởi các hạt tải điện tự do vì nó được hình thành do chuyển mức giữa các mức Landau trong cùng một vùng(1)

1.5.4 Ảnh hưởng bởi hạt năng lượng cao

Chúng ta đã biết rằng điện tử khi hấp thụ photon ánh sáng chuyển lên các mức năng lượng cao hơn đúng bằng năng lượng ánh sáng hấp thụ thêm vào Năng lượng hấp thụ đó cỡ năng lượng photon ánh sáng, lớn nhất với các bức xạ tử ngoại Với những hạt có năng lượng cao như photon tia X, bức xạ hạt nhân như photon hãm, tia gamma, phóng xạ notron, phóng xạ proton, Những hạt này mang năng lượng lớn hơn rất nhiều photon ánh sáng thông thường, có thể so sánh với năng lượng liên kết của các nguyên tử trong tinh thể(9,17,19)

Những khả năng có thể xảy ra khi hạt năng lượng cao tương tác với chất bán dẫn: Năng lượng lớn thắng được năng lượng liên kết giữa các nguyên tử với nhau, làm bứt các nguyên tử ra khỏi tinh thể Làm yếu một phần liên kết giữa các nguyên

tử với nhau, giảm năng lượng liên kết giữa các nguyên tử Tương tác trục tiếp với nguyên tử tại các nút mạng, đẩy các nguyên tử này lệch khỏi vị trí của chúng trong mạng tinh thể(18)

Hình 1.12 Phổ phát xạ huỳnh quang của LED 445nm InGaN/GaN trước và sau khi

chiếu bức xạ proton năng lượng 40MeV, liều chiếu 5.10 9 và 5.10 10 cm -2 (21)

Hình 1.13 (a) Đỉnh huỳnh quang của chấm lượng tử CdSe/ZnS suy giảm theo liều

chiếu, (b) Thay đổi vị trí huỳnh quang sau khi chiếu bức xạ gamma (662keV) (18)

Khi nghiên cứu tác động của bức xạ proton lên đèn LED 445nm InGan/GaN Stephen J Pearton và cộng sự nhận được cường độ huỳnh quang suy giảm khi sau khi chiếu xạ proton, và càng giảm mạng khi liều chiếu càng lớn Kết quả nhận được tương tự khi nghiên cứu các chấm lượng tử CdSe/ZnS chiếu bức xạ gamma, cùng với suy giảm cường độ huỳnh quang, đỉnh huỳnh qang còn bị dịch về phía năng lượng cao(18,19,20)

Ảnh hưởng của bức xạ năng lượng cao nhìn chung làm xấu đi tính chất của vật liệu như độ dẫn điện giảm, giảm cường độ phát quang, nguyên nhân do các bức xạ năng lượng cao làm giảm độ hoàn hảo của tinh thể

Nghiên cứu về thời gian sống trên trạng thái kích thích của điện tử của hệ bán dẫn InGaN sau khi chiếu xạ gamma từ nguồn đồng vị Co-60, Li(23) và cộng sự nhận thấy thời gian sống trung bình của điện tử trên trạng thái kích thích tăng lên sau khi chiếu xạ gamma, và càng tăng khi liều chiếu tăng Kết quả nghiên cứu huỳnh quang chỉ ra sự suy giảm cường độ sau khi chiếu bức xạ gamma tương tự những báo cáo trước đó, kết quả của Li còn chỉ ra hiện tượng dịch đỉnh huỳnh quang về phía năng lượng thấp như là kết quả của hiệu ứng Stark

Một nghiên cứu khác về bức xạ notron ảnh hưởng lên đèn LED InGaN/GaN,

nghiên cứu về sự thay đổi đặc trưng V-A của hệ vật liệu, kết quả chi ra hiện tượng

suy giảm độ dẫn của LED sau khi chiếu bức xạ notron, và một điều thú vị là nghiên

cứu nhân được hiện tượng hồi phục độ dẫn theo thời gian(12) (hình 1.14) của đèn

LED sau khi chiếu xạ, nguyên nhân của hiện tượng hồi phục bởi sự hồi phục lỗi

mạng trong tinh thể gây ra bởi bức xạ proton do dao động nhiệt tại nhiệt độ

phòng(10,11,12,14)

Hình 1.14 Khảo sát theo thời gian của LED InGaN/GaN, (trái) đo dòng điện theo

thời gian ở thế 3V, (phải) đo điện thế theo thời gian khi dòng ở 10mA/cm 2 .

Chương 2 –KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 2.1 Phương pháp chế tạo

Để chế tạo chấm lượng tử bán dẫn, có nhiều phương pháp Vật lý, và Hóa học khác nhau để tạo ra các chấm lượng tử có hình dạng và kích thước khác nhau Tùy vào điều kiện và mục đích nghiên cứu có thể chọn phương pháp phù hợp Các phương pháp Vật lý và Hoá học có thể kể như phương pháp phún xạ (sputtering), phương pháp lắng đọng trong chân không bằng laser xung (PLD, pulsed laser deposition), phương pháp lắng đọng hoá học (CVD, chemical vapor deposition), phương pháp nổ (combusition method), phương pháp sol–gel (sol–gel method), phương pháp thủy nhiệt (hydrothermal method), phương pháp đồng kết tủa, phương pháp micelle đảo, phương hóa ướt(2,8)

Trong luận văn này chúng tôi sử dụng phương pháp hóa ướt, sử dụng dung môi không liên kết để hòa tan các tiền chất và phản ứng sảy ra giữa các tiền chất khi đưa hỗn hợp lên nhiệt độ cao, phương pháp có nhược điểm là giá thành cao do phải

sử dụng các dung môi hóa học với độ tinh khiết cao và quá trình chế tạo ở nhiệt độ cao Nhưng thay vào đó với phương pháp này cho ra kết quả chất lượng sản phẩm tốt và các hạt thu được có độ đồng đều cao

 Phương pháp hóa ướt

Phương pháp hóa ướt, là phương pháp đơn giản để tạo được các hạt nano có kích thước bé Bằng nhiệt độ cao phản ứng tạo thành các nano tinh thể từ dung môi hòa tan chứa các ion là các tiền chất của vật liệu nano Các chất bột ZnO, CdO được hòa tan trong phản ứng với olelamin acid (OA) trong dung môi ODE ở nhiệt độ cao tạo thành muối OA-X, và các tiền chất O, S, Se, Te được hòa tan trong dung môi octadecene (OED) ở nhiệt độ cao Có thể sử dụng các hợp chất hoạt động bề mặt như: tri-n-ocytlphosphine oxide (TOPO), n-trioctylphosphine (TOP), sodium dodecyl sulfate (SDS), cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), … Và điều khiển nhiệt độ để thu được các sản phẩm với hình dạng khác nhau như: hình cầu, tam giác, dạng thanh, cầu ba nhánh, … thêm vào đó các sản phẩm ZnO, CdO, có thể cũng được hình thành trong quá trình chế tạo(6)