Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật liệu và linh kiện nano: Chế tạo vật liệu CdSe/CdS cấu trúc nano dạng thanh, tetrapod và nghiên cứu tính chất quang của chúng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ<br /> <br /> Nguyễn Thị Luyến<br /> <br /> CHẾ TẠO VẬT LIỆU CdSe/CdS CẤU TRÚC NANO<br /> DẠNG THANH, TETRAPOD VÀ NGHIÊN CỨU<br /> TÍNH CHẤT QUANG CỦA CHÚNG<br /> <br /> Chuyên ngành: Vật liệu và Linh kiện nano<br /> (Chuyên ngành đào tạo thí điểm)<br /> TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LIỆU VÀ LINH KIỆN NANO<br /> <br /> Hà Nội - 2014<br /> 1<br /> <br /> Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Công nghệ<br /> - Đại học Quốc gia Hà Nội.<br /> Người hướng dẫn khoa học:<br /> 1. PGS.TS. Nguyễn Xuân Nghĩa<br /> 2. PGS.TS. Nguyễn Kiên Cường<br /> <br /> Phản biện 1: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .<br /> ..............................<br /> Phản biện 2: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .<br /> ..............................<br /> Phản biện 3: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .<br /> ..............................<br /> Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp Đại học<br /> Quốc gia chấm luận án tiến sĩ họp tại Trường Đại học Công<br /> nghệ - ĐHQG Hà Nội vào hồi<br /> giờ ngày tháng năm<br /> 2014.<br /> <br /> Có thể tìm hiểu luận án tại:<br /> - Thư viện Quốc gia Việt Nam<br /> - Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội.<br /> <br /> 2<br /> <br /> MỞ ĐẦU<br /> Các NC dạng nhánh có tính chất đặc biệt nhờ sự giam giữ<br /> của các hạt tải trong các số chiều khác nhau. Bằng cách điều<br /> khiển mà phát xạ thông qua thay đổi cấu trúc vùng năng lượng<br /> mà chúng có triển vọng ứng dụng trong các linh kiện quang,<br /> điện như bộ nhớ dữ liệu quang, transistor, OLED, sensor<br /> nhiệt,..vv.<br /> Một trong các vấn đề quan trọng để chế tạo vật liệu nano là<br /> đảm bảo sự cân bằng của hai giai đoạn rất khác nhau. Đó là giai<br /> đoạn tạo mầm và phát triển của NC. Chúng có cơ chế vi mô và<br /> cấp độ phản ứng khác nhau. Nếu tốc độ tạo mầm không cân<br /> bằng với tốc độ phát triển của NC, tức là tốc độ tạo mầm quá<br /> chậm hoặc quá nhanh so với tốc độ phát triển của NC, thì phản<br /> ứng sẽ sinh ra vật liệu khối hoặc cluster. Điều kiện tối ưu cho sự<br /> tạo mầm các hạt tinh thể trong dung dịch đồng nhất phải phù<br /> hợp với kích thước và hình dạng của NC định chế tạo. Ngoài ra,<br /> cấu trúc tinh thể của các mầm có thể không ổn định và sự<br /> chuyển pha tinh thể có khả năng xảy ra trong quá trình phát<br /> triển NC. Ví dụ, chế tạo các NC CdSe/CdS dạng TP được dựa<br /> trên sự cân bằng giữa độ ổn định của các pha lập phương giả<br /> kẽm - Zinc-blende (ZB) và lục giác - Wurtzite (WZ) của mầm<br /> CdSe ban đầu. Nếu quá trình mọc mầm xảy ra trên cả mầm<br /> CdSe cấu trúc ZB và WZ, nó sẽ tạo ra các NC CdSe/CdS có<br /> dạng TP và RD. Nói chung, rất khó cân bằng tất cả các quá<br /> trình này trong quá trình phản ứng và do đó hình dạng của NC<br /> phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện chế tạo.<br /> Tính chất quang của NC bị chi phối bởi cấu trúc vùng năng<br /> lượng và là vấn đề đang gây tranh luận hiện nay. Ví dụ, NC<br /> 3<br /> <br /> CdSe/CdS, trong trường hợp với lõi CdSe có kích thước nhỏ<br /> được bọc bởi một lớp vỏ dày CdS, đã quan sát thấy hiện tượng<br /> khác thường trong đặc trưng phổ huỳnh quang, nó cho phép<br /> ngăn chặn được hiện tượng huỳnh quang nhấp nháy hay giảm<br /> tốc độ tái hợp không phát xạ Auger. Cấu trúc vùng năng lượng<br /> của cấu trúc nano này được đặc trưng bởi một khoảng năng<br /> lượng lớn của vùng hóa trị tại bề mặt tiếp giáp CdSe/CdS và<br /> một khoảng năng lượng nhỏ khác nhau giữa các bờ vùng dẫn.<br /> Kết quả, lỗ trống bị giam giữ mạnh bên trong lõi, trong khi đó<br /> điện tử được định vị trên khắp toàn bộ cấu trúc, cấu trúc này<br /> được quy cho như một cơ chế giam giữ giả loại II.<br /> Từ các vấn đề được nêu ở trên có thể thấy rằng các NC dị<br /> chất có hình dạng khác nhau là đối tượng đang rất được quan<br /> tâm. Đồng thời, còn rất nhiều vấn đề cần phải nghiên cứu cả về<br /> công nghệ chế tạo cũng như tính chất vật lý của các NC. Vì lý<br /> do này, chúng tôi đã chọn đề tài của luận án là "Chế tạo vật liệu<br /> CdSe/CdS cấu trúc nano dạng thanh, tetrapod và nghiên cứu<br /> tính chất quang của chúng".<br /> Mục đích của luận án<br /> 1. Xây dựng quy trình chế tạo các NC CdSe dạng cầu có cấu<br /> trúc tinh thể ZB và WZ tương ứng được sử dụng như các mầm<br /> để chế tạo NC dị chất CdSe/CdS có dạng TP và RD.<br /> 2. Làm sáng tỏ một số vấn đề về tính chất quang của NC CdSe<br /> dạng TP, NC dị chất CdSe/CdS dạng TP và RD cũng như các<br /> TP CdSe/CdS với giếng CdS/CdSe/CdS trên cánh tay.<br /> Nội dung và phương pháp nghiên cứu<br /> Các nội dung nghiên cứu của luận án là:<br /> 4<br /> <br /> 1. Sự tạo mầm, phát triển và cơ chế hình thành các NC dạng<br /> nhánh.<br /> 2. Ảnh hưởng của điều kiện công nghệ đến cấu trúc tinh thể của<br /> lõi CdSe.<br /> 3. Nghiên cứu công nghệ chế tạo NC dị chất CdSe/CdS có hình<br /> dạng khác nhau và các triển vọng ứng dụng.<br /> 4. Cơ chế chuyên dời quang của NC đồng chất và dị chất có<br /> hình dạng khác nhau, thông qua thay đổi cấu trúc vùng năng<br /> lượng, sự định vị của điện tử trong vùng dẫn và lỗ trống trong<br /> vùng hóa trị. Ngoài ra, còn quan sát thấy hiện tượng tái chuẩn<br /> hóa vùng cấm, huỳnh quang chuyển đổi ngược trong các NC dị<br /> chất.<br /> Bố cục của luận án<br /> Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, luận án<br /> được chia thành bốn chương:<br /> Chương 1: Tổng quan về công nghệ chế tạo và tính chất<br /> quang phổ của các NC bán dẫn A2B6. Cụ thể là cơ chế hình<br /> thành và phát triển của các NC có dạng không cầu, ảnh hưởng<br /> của các thông số công nghệ đến cấu trúc tinh thể của lõi CdSe,<br /> công nghệ chế tạo NC dị chất có hình dạng khác nhau và tính<br /> chất quang phổ của chúng.<br /> Chương 2: Trình bày các quy trình công nghệ đã được xây<br /> dựng để chế tạo các NC lõi CdSe và NC dị chất CdSe/CdS có<br /> dạng TP và RD. Đồng thời, trình bày các phương pháp khảo sát<br /> đặc trưng của vật liệu như hiển vi điện tử truyền qua, nhiễu xạ<br /> tia X, hấp thụ quang, quang huỳnh quang và tán xạ Raman.<br /> <br /> 5<br /> <br />