Phát xạ ánh sáng cam từ cấu trúc dạng đai ZnS/ZnO pha tạp Mn2+

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

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

ZnS, ZnO là các bán dẫn thuộc nhóm AIIBVI có nhiều ứng dụng trong quang hóa, quang xúc tác, quang điện tử, cảm biến, xử lý môi trường và y sinh. Trong bài viết này, các cấu trúc dạng đai ZnS/ZnO pha tạp Mn2+ cho phát xạ ánh sáng màu cam mạnh, thích hợp cho các ứng dụng trong đèn LED.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Phát xạ ánh sáng cam từ cấu trúc dạng đai ZnS/ZnO pha tạp Mn2+

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5 PHÁT XẠ ÁNH SÁNG CAM TỪ CẤU TRÚC DẠNG ĐAI ZnS/ZnO PHA TẠP Mn2+ Nguyễn Văn Nghĩa Trường Đại học Thủy lợi, email: nghiangvan@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ZnS, ZnO là các bán dẫn thuộc nhóm AIIBVI có nhiều ứng dụng trong quang hóa, quang xúc tác, quang điện tử, cảm biến, xử lý môi trường và y sinh [1]. Vật liệu ZnS cấu trúc nano thường cho phát xạ xanh lam mạnh, trong khi đó vật liệu ZnO lại cho phát xạ xanh lục đặc trưng [2]. Khi pha tạp các ion Mn2+, ngoài các phát xạ vốn có của mạng Hình 1. Ảnh FESEM của các đai micro nền, xuất hiện phát xạ vàng cam đến từ các ZnS/ZnO pha tạp Mn2+ ion kim loại chuyển tiếp này [3]. Do cơ chế Hình 1 là ảnh FESEM của các cấu trúc chế cạnh tranh trong quá trình truyền năng lượng tạo được. Có thể thấy chúng có dạng đai dài giữa các sai hỏng của mạng nền và tạp chất với chiều rộng từ vài trăm nanomet đến vài nên phát xạ tổng hợp có sự biến đổi trong dải micromet. Các cấu trúc này mọc theo hướng rộng từ màu lam của mạng nền đến màu vàng ngẫu nhiên. Thành phần nguyên tử trên các cam của tạp chất. Trong bài báo này, các cấu đai được xác định nhờ phổ tán sắc năng lượng trúc dạng đai ZnS/ZnO pha tạp Mn2+ cho tia X. Từ phổ EDS trên hình 2, có thể thấy các phát xạ ánh sáng màu cam mạnh, thích hợp đai được cấu tạo nên từ các thành phần Zn cho các ứng dụng trong đèn LED. (46,7%), S (39,6%), O (13,6%) và Mn (0,1%). Zn chiếm tỉ lệ nhiều nhất và tạp chất Mn 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU chiếm tỉ lệ nhỏ trên các đai micro chế tạo được. Pha của các cấu trúc đai này được Các cấu trúc dạng đai ZnS/ZnO pha tạp nghiên cứu thông qua giản đồ nhiễu xạ tia X. Mn2+ được chế tạo bằng phương pháp bốc bay nhiệt. Muối MnCl2.6H2O và bột ZnS với tỉ lệ 0,3:1 được chứa trong hai thuyền sứ chịu nhiệt và được bốc bay ở nhiệt độ 1100oC trong 30 phút. Hình thái, cấu trúc của chúng được nghiên cứu thông qua kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FESEM), phổ tán sắc năng lượng tia X (EDS) và giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD). Tính chất quang của chúng được nghiên cứu thông qua phổ huỳnh quang (PL), phổ kích thích huỳnh quang (PLE) và Hình 2. Phổ EDS của các đai micro ZnS/ZnO giản đồ tọa độ màu. pha tạp Mn2+ 267
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5 Hình 3 là giản đồ nhiễu xạ tia X của các Đỉnh xanh lam 440 nm là phát xạ đặc đai micro ZnS/ZnO pha tạp Mn. trưng của các cấu trúc ZnS, thường do các nút khuyết Zn gây ra [3]. Đỉnh xanh lục nhỏ ở 510 nm do các nút khuyết O trong các cấu trúc ZnO gây ra [2]. Đỉnh màu cam mạnh với tâm ở 580 nm là do chuyển mức đặc trưng 4 T1 – 6A1 của các ion Mn2+ [2]. Dải phát xạ đỏ trên 660 nm có thể bắt nguồn từ các sai hỏng bề mặt của các đai micro. Hình 3. Giản đồ XRD của các đai micro ZnS/ZnO pha tạp Mn2+ Có thể thấy các đai được tạo nên từ hai pha ZnS và ZnO cấu trúc lục giác, trong đó pha ZnS chiếm ưu thế nổi trội. Hướng mọc ưu tiên của các tinh thể là (002). Phân tích Hình 5. Phổ PL của các đai micro ZnS/ZnO thành phần qua phổ EDS và cấu trúc qua giản không pha tạp và pha tạp Mn2+ đồ XRD cho thấy các đai micro chế tạo được là sự kết hợp của cả hai cấu trúc ZnS và ZnO Giản đồ tọa độ màu của các đai micro trong đó chủ yếu là pha ZnS. được thể hiện trên hình 6. Với các tọa độ x = Phổ kích thích huỳnh quang của các đai 0,437; y = 0,404 thuộc vùng ánh sáng cam micro ứng với bước sóng phát xạ 440 nm ứng với nhiệt độ màu: T = 3007 K rất gần với được thể hiện trên hình 4. Đỉnh hấp thụ 336 nhiệt độ màu của đèn LED phát ánh sáng ấm nm (~3,7 eV) là vùng hấp thụ đặc trưng của thương mại (3000 K) sử dụng trong sinh cấu trúc ZnS, bờ hấp thụ thứ hai từ ~360 đến hoạt, có thể nói rằng các cấu trúc dạng đai ~400 nm là vùng hấp thụ đặc trưng của các ZnS/ZnO pha tạp Mn2+ thích hợp cho chế tạo cấu trúc ZnO. Từ phổ kích thích huỳnh đèn LED phát ánh sáng cam. quang, bước sóng 336 nm được chọn để kích thích mẫu. Hình 5 là phổ huỳnh quang của các đai ZnS/ZnO pha tạp và không pha tạp Mn2+ chế tạo được. Hình 4. Phổ PLE của các đai micro ZnS/ZnO Hình 6. Giản đồ tọa độ màu của các đai micro pha tạp Mn2+ ZnS/ZnO pha tạp Mn2+ 268
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5 4. KẾT LUẬN 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO Các cấu trúc dạng đai ZnS/ZnO pha tạp [[1] Van Bui, H., Van Thai, D., Dai Nguyen, T., Tran, H. T., Nui, N. D., & Hung, N. M. các ion kim loại chuyển tiếp Mn2+ đã được (2023). Mn-doped ZnS nanoparticle chế tạo thành công bằng phương pháp bốc photoanodes: Synthesis, structural, optical, and bay nhiệt. Phân tích hình thái, thành phần và photoelectrochemical characteristics. Materials cấu trúc pha của chúng cho thấy các đai có bề Chemistry and Physics, 307, 128081. rộng cỡ micro mét được tạo nên từ các cấu [2] Van Nguyen, N., Nguyen, H. D., Van Phan, trúc lục giác của ZnS và ZnO. Phổ huỳnh D., Trinh, T. D., Do, B. D., Nguyen, H. T., & Le, M. Q. (2024). Modulating emission color quang của các đai này cho đồng thời các dải in Mn-doped ZnS/ZnO microbelts via thermal phát xạ đỏ, cam, lục, lam mà sự kết hợp của evaporation process. Journal of Materials chúng cho phát xạ ánh sáng cam với nhiệt độ Science: Materials in Electronics, 35(9), 1-13. màu phù hợp với các ứng dụng đèn LED [3] Tran, M. T., Hung, N. D., Van, Q. N., thương mại dùng trong sinh hoạt. Huyen, N. T., Tu, N., & Thanh, H. P. (2021). Emission-tunable Mn-doped ZnS/ZnO heterostructure nanobelts for UV-pump WLEDs. Optical Materials, 121, 111587. 269