zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

Chế tạo các cấu trúc ZnS một chiều cho phát xạ huỳnh quang mạnh bằng phương pháp bốc bay nhiệt

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Báo xấu

5
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Chế tạo các cấu trúc ZnS một chiều cho phát xạ huỳnh quang mạnh bằng phương pháp bốc bay nhiệt trình bày việc chế tạo thành công các cấu trúc nano ZnS một chiều có chất lượng tinh thể tốt bằng phương pháp bốc bay nhiệt. Ảnh FESEM và các phổ EDS, XRD đã được sử dụng để phân tích hình thái và thành phần của các cấu trúc chế tạo được.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Chế tạo các cấu trúc ZnS một chiều cho phát xạ huỳnh quang mạnh bằng phương pháp bốc bay nhiệt

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN: 978-604-82-1980-2 CHẾ TẠO CÁC CẤU TRÚC ZnS MỘT CHIỀU CHO PHÁT XẠ HUỲNH QUANG MẠNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP BỐC BAY NHIỆT Nguyễn Văn Nghĩa1, Nguyễn Duy Hùng2 1 Đại học Thủy lợi, email: nghiangvan@tlu.edu.vn 2 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 1. GIỚI THIỆU CHUNG trong ethanol 30 phút, sau đó nhúng vào a xít HF loãng 5 phút rồi tráng lại bằng nước cất, Gần đây, các cấu trúc nano bán dẫn một sau đó xấy khô bằng dòng khí nitơ rồi đem đi chiều thu hút được sự quan tâm của nhiều phủ một lớp Au mỏng cỡ 10 nm. Tấm Si sau nhóm nghiên cứu do tiềm năng ứng dụng của chúng trong lĩnh vực quang điện tử, chẳng đó được cắt thành các phiến nhỏ kích thước 1 hạn như các nguồn phát ánh sáng tử ngoại, cm x 1cm. Vật liệu nguồn là 1,5 g bột ZnS ống dẫn sóng, cảm biến, pin Mặt Trời...[1, 4]. nguyên chất được đặt trong một thuyền nhôm Trong số đó phải kể đến ZnS, một bán dẫn ô xít rồi đặt vào giữa một ống thạch anh dài thuộc nhóm AIIBVI có độ rộng vùng cấm lớn 1.2 m, các phiến Si được đặt sau thuyền, (3.68 eV đối với pha lập phương và 3.7 eV phiến đầu tiên cách tâm thuyền 20 cm, các đối với pha lục giác ở nhiệt độ phòng), năng phiến còn lại đặt cách nhau đều đặn 3 cm. lượng liên kết exciton cũng tương đối lớn (40 Ống thạch anh sau đó được đưa vào trong meV). Trong khoảng hai thập kỉ trở lại đây, một lò ống nằm ngang dài 70 cm. Một đầu nhiều nhà khoa học đã nỗ lực tìm kiếm và ống thạch anh, phía thuyền đựng bột ZnS, nối phát triển các công nghệ chế tạo các cấu trúc với bình cấp khí Ar, đầu còn lại (phía các nano ZnS một chiều cũng như tìm hiểu các phiến Si) ban đầu nối với bơm chân không, tính chất quang điện của chúng [2, 3, 5, 6]. ống thạch anh để sao cho thuyền đựng bột Tuy nhiên, các cấu trúc nano ZnS chế tạo ZnS ban đầu ở ngay bên ngoài mép lò. Thoạt được trong phổ huỳnh quang thường xuất tiên, khóa van cấp khí Ar và hút chân không hiện đỉnh với tâm phát xạ ở 380 nm và một trong quá trình gia nhiệt với tốc độ 10 0 dải phát xạ rộng trong vùng nhìn thấy có liên C/phút, đến 6000C thì tắt bơm chân không quan đến nguyên tố ô xi, rất khó có thể chế và cấp khí Ar với lưu lượng 100 ml/phút. tạo được các cấu trúc nano một chiều ZnS chỉ Nhiệt độ được đặt ở 1150 0C (nhiệt độ bốc cho đỉnh phát xạ có tâm ở 340 nm đặc trưng bay) và thời gian giữ ở nhiệt độ này là 30 của vật liệu này. Vì lý do đó, với điều kiện phút. Khi đến nhiệt độ bốc bay, ống thạch thí nghiệm trong nước, chúng tôi đặt ra mục anh được đẩy vào sâu trong lò sao cho thuyền tiêu chế tạo các cấu trúc nano một chiều ZnS đựng bột ZnS ở tâm lò, nơi nhiệt độ cao nhất. kết tinh tốt chỉ cho phát xạ mạnh trong vùng Sau khi bốc bay xong, hệ được làm nguội tự tử ngoại (UV) do chuyển tiếp gần bờ vùng nhiên về nhiệt độ phòng. Các mẫu được lấy bằng phương pháp bốc bay nhiệt. ra khỏi lò có một lớp vật liệu đọng trên bề mặt dày mỏng khác nhau tùy vào khoảng 2. TIẾN TRÌNH THÍ NGHIỆM cách đến tâm lò. Hình thái của chúng được Trước hết, tấm Si nguyên chất được chúng quan sát nhờ kính hiển vi điện tử quét phát xạ tôi xử lý sạch bề mặt bằng cách rung siêu âm trường (FESEM, JSM-7600F, Jeol), thành 160
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN: 978-604-82-1980-2 phần của chúng được tìm hiểu bằng phương đường kính 50-100 nm và chiều dài lên đến pháp đo phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX, vài chục μm (Hình 2(c)). Đường kính của các Oxford Instruments X-Max 50) tích hợp trong dây nano tương tự như đường kính của các FESEM. Cấu trúc pha, dạng tinh thể và hạt Au. Có thể thấy rằng hình thái của các hướng mọc ưu tiên được xác định bằng cấu trúc thu được phụ thuộc rất mạnh vào phương pháp đo phổ nhiễu xạ tia X (XRD). nhiệt độ tại vùng đặt phiến Si. Phổ huỳnh quang thu được nhờ sử dụng thiết bị FHR1000, Horiba Jobin Yvon kích thích bằng xung laser Nd:YAG. 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN Hình 1 là giản đồ phân bố nhiệt độ trong lò ống nằm ngang theo khoảng cách tính từ tâm lò mà chúng tôi tiến hành khảo sát ở 10000C. Giản đồ này cho thấy càng xa tâm lò thì nhiệt độ càng giảm mạnh. Do đó các phiến Si đặt tại các vị trí khác nhau trong lò sẽ có nhiệt độ khác nhau. Hình 2: Ảnh FESEM: a) Các hạt Au trên đế Si; b) Các đai nano ZnS; c) Các dây nano ZnS; d) Đầu một dây nano có hạt xúc tác Hình 2 (d) cho thấy đầu mút của một dây nano vẫn còn giọt hợp kim xúc tác, điều này cho thấy các dây nano ZnS mọc theo cơ chế hơi – lỏng – rắn. Hình 1: Phân bố nhiệt độ trong lò ống nằm ngang theo khoảng cách từ tâm lò Hình 2 chỉ ra một số ảnh FESEM của các mẫu chúng tôi chế tạo được. Ứng với các vùng nhiệt độ đặt đế khác nhau, chúng tôi thu được các cấu trúc ZnS với hình thái khác nhau. Hình 2(a) cho thấy có các hạt kim loại với đường kính 50-100 nm thu được ở vùng nhiệt độ đặt đế khoảng 11000C. Tại vị trí này, có thể các hạt Au mới chỉ co cụm và vật liệu Hình 3: a) Dây và đai nano ZnS dùng ZnS chưa mọc trên các hạt này. Hình 2(b) chỉ đề phân tích EDS; b) Phổ EDS của đai ra các đai nano với bề rộng 100-150 nm và nano ZnS; c) Phổ EDS của dây nano ZnS; chiều dài lên đến chục μm thu được tại vùng d) Phổ EDS của bột ZnS nhiệt độ đặt đế khoảng 10500C. Tại vùng nhiệt độ đặt đế khoảng 10000C, chúng tôi thu Để tìm hiểu thành phần của các cấu trúc một được các dây nano tương đối thẳng, mọc theo chiều thu được, chúng tôi đã tiến hành đo phổ hướng ngẫu nhiên với mật độ dày đặc, có tán sắc năng lượng tia X (EDS) (Hình 3). 161
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN: 978-604-82-1980-2 Trên các đai nano, tỉ lệ nguyên tử của Zn, S Hình 5 là phổ huỳnh quang (PL) của các dây và O lần lượt là 50.5, 47.2 và 2.3%; trên các và đai nano ZnS đo tại nhiệt độ phòng sử dụng dây nano, tỉ lệ này là 48.7, 47.8 và 3.6%; tỉ lệ bước sóng kích thích 266 nm và mật độ công đó của bột ZnS mà chúng tôi sử dụng làm vật suất kích thích 142 W/cm2. Thông thường, liệu nguồn là 51.6, 46.4 và 2%. Có thể thấy trong phổ huỳnh quang của các cấu trúc ZnS rằng tỉ lệ giữa Zn và S là tương đối cân xứng, có các đỉnh phát xạ do chuyển tiếp vùng – điều này cho thấy các cấu trúc chúng tôi thu vùng, do quá trình tái hợp exciton hay do được chủ yếu là ZnS. Bên cạnh đó còn có những sai hỏng nội tại của ZnS và ZnO. Tuy nguyên tố O với tỉ lệ thấp trong các cấu trúc nhiên, việc chỉ xuất hiện đỉnh phát xạ với tâm thu được sau khi bốc bay. Nguồn gốc của O ở 340 nm của các mẫu chúng tôi chế tạo được trong các cấu trúc thu được có thể là do bột cho phép chúng tôi kết luận rằng các mẫu này có chất lượng tinh thể tốt chỉ cho phát xạ do ZnS không nguyên chất đã chứa sắn O trong chuyển tiếp vùng – vùng. đó, như chỉ ra trên phổ EDS trong hình 3(d). 4. KẾT LUẬN Chúng tôi đã chế tạo thành công các cấu trúc nano ZnS một chiều có chất lượng tinh thể tốt bằng phương pháp bốc bay nhiệt. Ảnh FESEM và các phổ EDS, XRD đã được sử dụng để phân tích hình thái và thành phần của các cấu trúc chế tạo được. Phổ PL chỉ có đỉnh phát xạ mạnh trong vùng tử ngoại (UV) với tâm ở ~340 nm cho thấy chất lượng tinh thể tốt của các dây và đai nano. Những cấu trúc này sẽ là vật liệu tiềm năng cho các thiết bị phát sáng tử ngoại ở thang nano. Hình 4: Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) của a) Dây nano ZnS; b) Đai nano ZnS 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO Mặc dù trong phổ EDS có chứa O, nhưng [1] Johnson, J. C., Yan, H. Q., Yang, P. D., and giản đồ nhiễu xạ tia X (Hình 4) lại cho thấy Saykally, R. J., J. Phys. Chem. B 107, 8816 tất cả các cấu trúc thu được chỉ xuất hiện các (2003). đỉnh tương ứng với pha ZnS cấu trúc lục [2] G.H. Yue, P.X. Yan, D. Yan, X.Y. Fan, giác, phù hợp với thẻ chuẩn JCPDS số 36- M.X. Wang, D.M. Qu, J.Z. Liu, Appl. Phys. 1450, ngoài ra còn có mặt (200) của nguyên A 84, 409 (2006). tố Au, là kim loại xúc tác. [3] H Y Sun, X H Li, W Li, F Li, B T Liu and X Y Zhang, Nanotechnology 18, 115604 (2007). [4] Huang, M. H., Mao, S., Feick, H., Yan, H. q., Wu, Y. Y., Kind, H.,Weber, E., Russo, R., and Yang, P. D. Science, 292, 1897 (2001). [5] JS McCloy, and BG Potter, Opt. Mater. Express, 3, 1273 (2013). [6] Lanlan Chai, Jin Du, Shenglin Xiong, Haibo Li, Yongchun Zhu, and Yitai Qian, J. Phys. Chem. C, 111, 12658 (2007). Hình 5: Phổ PL của các cấu trúc nano ZnS ở nhiệt độ phòng 162

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.