Download Luận án Hiệu ứng kích thước ảnh hưởng lên tính chất quang của CdS, CdSe và CuInS2
Mục lục
Trang
Danh mục các chữviết tắt và ký hiệu
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ
MỞ ĐẦU 1
Chương 1: VẬT LIỆU BÁN DẪN CẤU TRÚC NANO VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA CHÚNG 6
1.1. Giới thiệu vềvật liệu nano 6
1.2. Một sốloại vật liệu nano, chấm lượng tửbán dẫn
1.2.1. Chấm lượng tửCdS
1.2.2. Chấm lượng tửCdSe
1.2.3. Chấm lượng tửCuInS2
1.3. Một sốhiệu ứng đặc biệt của vật liệu có kích thước nano mét
1.3.1. Hiệu ứng bềmặt
1.3.2. Hiệu ứng giam giữlượng tử
1.4. Tính chất quang của chấm lượng tử28
Kết luận chương 1 32
Chương 2: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
ĐƯỢC SỬDỤNG TRONG LUẬN ÁN 33
2.1. Các phương pháp chếtạo mẫu 33
2.1.1. Phương pháp phun nóng sửdụng dung môi hữu cơcó
nhiệt độsôi cao chếtạo vật liệu có cấu trúc nano và
chấm lượng tửbán dẫn 35
2.1.1.1. Nguyên lý chung của quá trình tạo mầm và phát
triển chấm lượng tử35
2.1.1.2. Phương pháp phun nóng sửdụng dung môi hữu
cơcó nhiệt độsôi cao 38
2.1.2. Phương pháp nghiền cơnăng lượng cao 40
2.2. Một sốphương pháp nghiên cứu vi hình thái và cấu trúc của vật liệu 44
2.2.1. Ghi ảnh vi hình thái bằng hiển vi điện tử44
2.2.2. Phương pháp nhiễu xạtia X 47
2.2.3. Phương pháp quang phổtán xạRaman 49
2.3. Một sốphương pháp nghiên cứu tính chất quang của vật liệu 53
2.3.1. Phương pháp phổhấp thụ53
2.3.2. Phương pháp phổphát quang 55
Kết luận chương 2 60
Chương 3: CHẤM LƯỢNG TỬBÁN DẪN HỢP CHẤT II-VI CdS61
3.1. Chếtạo chấm lượng tửCdS từCdS đơn tinh thể61
3.1.1. Ảnh hưởng của thời gian nghiền đến kích thước của chấm lượng tửCdS 62
3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ ủvà thời gian ủ64
3.2. Nghiên cứu cấu trúc của chấm lượng tửCdS 66
3.2.1. Giản đồnhiễu xạtia X 68
3.2.2. Phổtán xạRaman 72
3.3. Tính chất quang của chấm lượng tửCdS 77
Kết luận chương 3 83
Chương 4: CHẤM LƯỢNG TỬBÁN DẪN HỢP CHẤT II-VI CdSe 84
4.1. Chếtạo chấm lượng tửCdSe từCdO 84
4.2. Ảnh vi hình thái và cấu trúc của chấm lượng tửCdSe 88
4.2.1. Ảnh vi hình thái 88
4.2.2. Cấu trúc của chấm lượng tửCdSe 89
4.3. Tính chất quang của chấm lượng tửbán dẫn 92
4.3.1. Ảnh hưởng của một sốthông sốcông nghệchếtạo lên kích thước của các chấm lượng tửCdSe 93
4.3.2. Hiệu suất lượng tửcủa chấm lượng tửCdSe 98
4.3.3. Hiệu ứng Stark lượng tửtrong chấm lượng tửCdSe 99
4.3.4. Quá trình thụ động hóa chấm lượng tửCdSe 104
Kết luận chương 4 108
Chương 5: CHẤM LƯỢNG TỬBÁN DẪN HỢP CHẤT BA NGUYÊN TỐCuInS2(CIS) 110
5.1. Chếtạo và nghiên cứu cấu trúc của chấm lượng tửCIS 111
5.1.1. Chếtạo chấm lượng tửCIS 111
5.1.2. Nghiên cứu cấu trúc của chấm lượng tửCIS 112
5.2. Tính chất quang của chấm lượng tửCIS 113
5.2.1. Phổhấp thụvà huỳnh quang dừng của chấm lượng tửCIS 114
5.2.2. Huỳnh quang phân giải thời gian của chấm lượng tửCIS 117
Kết luận chương 5 130
KẾT LUẬN 131
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ133
TÀI LIỆU THAM KHẢO 136
Để tải bản DOC Đầy Đủ xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
máy đơn sắc và thu nhận qua đầu thu (thường là CCD hay ống nhân quang
điện) để biến đổi thành tín hiệu điện đưa vào máy tính. tuỳ từng trường hợp vào cường
độ kích thích mà huỳnh quang được chia thành hai quá trình: huỳnh quang
tuyến tính và phi tuyến.
Trong quá trình quang huỳnh quang tuyến tính, cường độ huỳnh quang
tỷ lệ với cường độ kích thích. Còn các quá trình phi tuyến cho thấy cường độ
huỳnh quang tỷ lệ bậc hai hay lớn hơn cường độ kích thích. Sau khi nhận
được năng lượng kích thích, vật liệu phát quang, phổ phát quang được phân
tích qua máy đơn sắc. Yêu cầu phân giải của máy đơn sắc dựa trên thực tế đối
tượng phát huỳnh quang dải rộng hay hẹp. Tín hiệu quang sau đó được biến
đổi thành tín hiệu điện nhờ vào đầu thu và được xử lý điện tử, tính toán theo
những phương pháp vật lý khác nhau. Có thể đo huỳnh quang dừng hay xung
bằng việc sử dụng nguồn kích thích là dừng hay xung, phần xử lý tín hiệu
điện tất nhiên cũng phải phù hợp để đạt hiệu quả đáp ứng yêu cầu nghiên cứu
vật lý. Khi đo dừng, kỹ thuật tách sóng đồng bộ được áp dụng để loại bỏ
nhiễu. Phổ được ghi trong quá trình này là tích phân các quá trình dừng. Kết
quả đầu tiên có thể nhận được từ huỳnh quang là cường độ (tỷ lệ với mật độ
tâm phát quang và xác suất chuyển dời) của các chuyển dời điện tử tương ứng
với các mức khác nhau. Các mức năng lượng này có thể thuộc về một số loại
tâm phát quang riêng. Trong vật liệu thực bao giờ cũng xảy ra quá trình phát
quang sau khi kích thích, các quá trình này có thể phân biệt với nhau theo phổ
riêng phần nằm ở các mức năng lượng tương ứng khác nhau. Tuy nhiên, nếu
các phổ này nằm chồng chập với nhau thì cần đo phổ phân giải thời gian để
nghiên cứu riêng từng thành phần phổ, tương ứng từng loại tâm phát quang.
Phổ huỳnh quang dừng được thực hiện trên hệ đo huỳnh quang phân
giải cao thuộc Phòng thí nghiệm trọng điểm, Viện Khoa học Vật liệu, phân
57
giải tốt hơn 0,02 nm nhờ máy đơn sắc iHR550 với khe ra (cách tử 1800
GR/mm), đầu thu CCD Synnapse làm lạnh đến –70 0C, đảm bảo ghép nối phù
hợp với máy đơn sắc, với độ chính xác bước sóng 0,2 nm và độ lặp lại 0,075
nm (đều là sản phẩm của HORIBA JOBIN YVON) (Hình 2.10)
Hình 2.10. Hệ đo phổ huỳnh quang phân giải cao
2.3.2.3. Phổ huỳnh quang phân giải thời gian
Phổ quang huỳnh quang trong chế độ kích thích trung bình và mạnh
nhận được trên hệ đo quang huỳnh quang phân giải thời gian của Phòng Vật
liệu Quang điện tử, Viện Khoa học Vật liệu (Hình 2.11).
Hình 2.11. Hệ đo huỳnh quang phân giải thời gian
58
Hình 2.12. Sơ đồ khối hệ huỳnh quang phân giải thời gian
Sơ đồ khối hệ đo được chỉ ra trên Hình 2.12. Mẫu (S) được gắn trên
ngón tay lạnh của cryostat làm lạnh bằng khí heli theo chu trình kín (APD
Cryogenic DE202A). Nhiệt độ mẫu được thay đổi trong khoảng (9–305) K
nhờ bộ điều khiển nhiệt độ (LakeShore330). Trong thực nghiệm quang huỳnh
quang, ánh sáng 337,1 nm của laser nitơ xung (độ dài xung khoảng 6 ns, tốc
độ lặp lại 15 xung/giây) được sử dụng như nguồn kích thích. Mật độ công
suất kích thích có thể thay đổi từ 2 kW đến 5 MW/cm2 bằng cách sử dụng kết
hợp các phin lọc cường độ trung tính. Trong tất cả các phép đo quang huỳnh
quang, ánh sáng kích thích và tín hiệu quang huỳnh quang không phân cực.
Tín hiệu quang huỳnh quang được tán sắc bởi máy đơn sắc hai cách tử có độ
phân giải cao (Jobin Yvon HRD1). Tín hiệu quang được chuyển thành tín
hiệu điện nhờ ống nhân quang Hamamatsu model H733. Sau đó tín hiệu được
đưa vào dao động ký tần số 1,5 GHz LeCroy 9362 để nâng cao tỉ số tín hiệu
trên nhiễu bằng cách trung bình xung tại mỗi điểm phổ.
Ghi nhận đặc trưng thời gian sống huỳnh quang (characteristics of the
life–time): Nếu một vật liệu bị kích thích (bằng một nguồn quang nào đó
59
thích hợp – laser chẳng hạn) sẽ chuyển tới trạng thái kích thích. Hệ điện tử
kích thích có một thời gian sống nhất định, phụ thuộc vào bản chất của vật
liệu và trạng thái mà ở đó điện tử (lỗ trống) sẽ bị kích thích tới, có thể nằm
trong khoảng một vài/một vài trăm pico giây (nếu là các trạng thái exciton)
đến nhiều trăm năm (nếu là trạng thái bẫy, chỉ được giải phóng khi cấp tiếp
năng lượng dạng nhiệt – quá trình nhiệt phát quang; hay kích thích quang
phù hợp để giải phóng điện tử (lỗ trống) khỏi trạng thái bẫy này). Thông
thường, các trạng thái liên quan tới sai hỏng mạng của bán dẫn cho thời gian
sống của điện tử (lỗ trống) kích thích khoảng một vài chục/một vài trăm nano
giây; các chuyển dời nội tại lớp 4f của ion đất hiếm cho thời gian sống huỳnh
quang khoảng một vài micro giây đến một vài chục mili giây. Ghi nhận thời
gian sống huỳnh quang ở một vùng phổ nào đó cho phép đoán nhận về bản
chất của chuyển dời phát quang, hay quá trình tái hợp điện tử–lỗ trống phát
quang.
Nếu huỳnh quang dừng ghi nhận tín hiệu huỳnh quang trong vùng phổ
quan tâm, biểu diễn dưới dạng phổ cường độ huỳnh quang tương ứng tại từng
bước sóng phát quang, thì việc phân giải cường độ tại từng khoảng thời gian
trễ là quan trọng, cho phép tách các chuyển dời/tái hợp khác nhau trong cùng
một quá trình kích thích quang. Tuy nhiên, nếu không thể tách các chuyển
dời/tái hợp khác nhau này về mặt phổ dừng (ghi nhận tín hiệu trong một
khoảng thời gian bằng đầu thu ống nhân quang điện – PMT hay CCD) thì
vẫn còn khả năng là tuỳ từng trường hợp vào thời gian sống huỳnh quang, nếu ghi nhận
phổ theo một khoảng thời gian trễ (delay time) sau khi tắt xung laser kích
thích, thì cường độ huỳnh quang ghi nhận được là khác nhau với mỗi chuyển
dời/tái hợp khác nhau. Khi so sánh cường độ huỳnh quang giữa các dải phổ
thành phần, tại từng thời điểm ghi nhận tín hiệu huỳnh quang (vì vậy mới gọi
là “phân giải thời gian”), sẽ thấy tốc độ tái hợp (recombination rate) hay xác
60
suất chuyển dời (transition probability) của từng quá trình quang tương ứng,
trong một tổng thể gồm nhiều quá trình tái hợp/chuyển dời sau khi vật liệu bị
kích thích.
Kết luận chương 2: Trong rất nhiều các phương pháp khác nhau để chế tạo
vật liệu nano, chúng tui đã lựa chọn phương pháp phun nóng sử dụng dung
môi hữu cơ có nhiệt độ sôi cao (phương pháp bottom–up) với ưu điểm có thể
chế tạo được vật liệu có hiệu suất phát quang cao, có kích thước mong muốn
và phương pháp nghiền cơ năng lượng cao (phương pháp top–down) với ưu
điểm dễ chế tạo, có thể chế tạo lượng lớn…để chế tạo vật liệu. Các vật liệu
sau khi chế tạo được nghiên cứu vi hình thái bằng ghi ảnh SEM, TEM; nghiên
cứu cấu trúc bằng ghi giản đồ nhiễu xạ tia X và phổ tán xạ Raman. Các
nghiên cứu về tính chất quang của vật liệu được thực hiện bằng phép đo phổ
hấp thụ và phổ huỳnh quang.
61
CHƯƠNG 3 :
CHẤM LƯỢNG TỬ BÁN DẪN HỢP CHẤT II–VI: CdS
Vật liệu kích thước nano mét có thể chế tạo bằng hai phương pháp
“xuất phát từ bé” (bottom–up) và “xuất phát từ to” (top–down)...
Download miễn phí Luận án Hiệu ứng kích thước ảnh hưởng lên tính chất quang của CdS, CdSe và CuInS2
Mục lục
Trang
Danh mục các chữviết tắt và ký hiệu
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ
MỞ ĐẦU 1
Chương 1: VẬT LIỆU BÁN DẪN CẤU TRÚC NANO VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA CHÚNG 6
1.1. Giới thiệu vềvật liệu nano 6
1.2. Một sốloại vật liệu nano, chấm lượng tửbán dẫn
1.2.1. Chấm lượng tửCdS
1.2.2. Chấm lượng tửCdSe
1.2.3. Chấm lượng tửCuInS2
1.3. Một sốhiệu ứng đặc biệt của vật liệu có kích thước nano mét
1.3.1. Hiệu ứng bềmặt
1.3.2. Hiệu ứng giam giữlượng tử
1.4. Tính chất quang của chấm lượng tử28
Kết luận chương 1 32
Chương 2: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
ĐƯỢC SỬDỤNG TRONG LUẬN ÁN 33
2.1. Các phương pháp chếtạo mẫu 33
2.1.1. Phương pháp phun nóng sửdụng dung môi hữu cơcó
nhiệt độsôi cao chếtạo vật liệu có cấu trúc nano và
chấm lượng tửbán dẫn 35
2.1.1.1. Nguyên lý chung của quá trình tạo mầm và phát
triển chấm lượng tử35
2.1.1.2. Phương pháp phun nóng sửdụng dung môi hữu
cơcó nhiệt độsôi cao 38
2.1.2. Phương pháp nghiền cơnăng lượng cao 40
2.2. Một sốphương pháp nghiên cứu vi hình thái và cấu trúc của vật liệu 44
2.2.1. Ghi ảnh vi hình thái bằng hiển vi điện tử44
2.2.2. Phương pháp nhiễu xạtia X 47
2.2.3. Phương pháp quang phổtán xạRaman 49
2.3. Một sốphương pháp nghiên cứu tính chất quang của vật liệu 53
2.3.1. Phương pháp phổhấp thụ53
2.3.2. Phương pháp phổphát quang 55
Kết luận chương 2 60
Chương 3: CHẤM LƯỢNG TỬBÁN DẪN HỢP CHẤT II-VI CdS61
3.1. Chếtạo chấm lượng tửCdS từCdS đơn tinh thể61
3.1.1. Ảnh hưởng của thời gian nghiền đến kích thước của chấm lượng tửCdS 62
3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ ủvà thời gian ủ64
3.2. Nghiên cứu cấu trúc của chấm lượng tửCdS 66
3.2.1. Giản đồnhiễu xạtia X 68
3.2.2. Phổtán xạRaman 72
3.3. Tính chất quang của chấm lượng tửCdS 77
Kết luận chương 3 83
Chương 4: CHẤM LƯỢNG TỬBÁN DẪN HỢP CHẤT II-VI CdSe 84
4.1. Chếtạo chấm lượng tửCdSe từCdO 84
4.2. Ảnh vi hình thái và cấu trúc của chấm lượng tửCdSe 88
4.2.1. Ảnh vi hình thái 88
4.2.2. Cấu trúc của chấm lượng tửCdSe 89
4.3. Tính chất quang của chấm lượng tửbán dẫn 92
4.3.1. Ảnh hưởng của một sốthông sốcông nghệchếtạo lên kích thước của các chấm lượng tửCdSe 93
4.3.2. Hiệu suất lượng tửcủa chấm lượng tửCdSe 98
4.3.3. Hiệu ứng Stark lượng tửtrong chấm lượng tửCdSe 99
4.3.4. Quá trình thụ động hóa chấm lượng tửCdSe 104
Kết luận chương 4 108
Chương 5: CHẤM LƯỢNG TỬBÁN DẪN HỢP CHẤT BA NGUYÊN TỐCuInS2(CIS) 110
5.1. Chếtạo và nghiên cứu cấu trúc của chấm lượng tửCIS 111
5.1.1. Chếtạo chấm lượng tửCIS 111
5.1.2. Nghiên cứu cấu trúc của chấm lượng tửCIS 112
5.2. Tính chất quang của chấm lượng tửCIS 113
5.2.1. Phổhấp thụvà huỳnh quang dừng của chấm lượng tửCIS 114
5.2.2. Huỳnh quang phân giải thời gian của chấm lượng tửCIS 117
Kết luận chương 5 130
KẾT LUẬN 131
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ133
TÀI LIỆU THAM KHẢO 136
Để tải bản DOC Đầy Đủ xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung:
ích quamáy đơn sắc và thu nhận qua đầu thu (thường là CCD hay ống nhân quang
điện) để biến đổi thành tín hiệu điện đưa vào máy tính. tuỳ từng trường hợp vào cường
độ kích thích mà huỳnh quang được chia thành hai quá trình: huỳnh quang
tuyến tính và phi tuyến.
Trong quá trình quang huỳnh quang tuyến tính, cường độ huỳnh quang
tỷ lệ với cường độ kích thích. Còn các quá trình phi tuyến cho thấy cường độ
huỳnh quang tỷ lệ bậc hai hay lớn hơn cường độ kích thích. Sau khi nhận
được năng lượng kích thích, vật liệu phát quang, phổ phát quang được phân
tích qua máy đơn sắc. Yêu cầu phân giải của máy đơn sắc dựa trên thực tế đối
tượng phát huỳnh quang dải rộng hay hẹp. Tín hiệu quang sau đó được biến
đổi thành tín hiệu điện nhờ vào đầu thu và được xử lý điện tử, tính toán theo
những phương pháp vật lý khác nhau. Có thể đo huỳnh quang dừng hay xung
bằng việc sử dụng nguồn kích thích là dừng hay xung, phần xử lý tín hiệu
điện tất nhiên cũng phải phù hợp để đạt hiệu quả đáp ứng yêu cầu nghiên cứu
vật lý. Khi đo dừng, kỹ thuật tách sóng đồng bộ được áp dụng để loại bỏ
nhiễu. Phổ được ghi trong quá trình này là tích phân các quá trình dừng. Kết
quả đầu tiên có thể nhận được từ huỳnh quang là cường độ (tỷ lệ với mật độ
tâm phát quang và xác suất chuyển dời) của các chuyển dời điện tử tương ứng
với các mức khác nhau. Các mức năng lượng này có thể thuộc về một số loại
tâm phát quang riêng. Trong vật liệu thực bao giờ cũng xảy ra quá trình phát
quang sau khi kích thích, các quá trình này có thể phân biệt với nhau theo phổ
riêng phần nằm ở các mức năng lượng tương ứng khác nhau. Tuy nhiên, nếu
các phổ này nằm chồng chập với nhau thì cần đo phổ phân giải thời gian để
nghiên cứu riêng từng thành phần phổ, tương ứng từng loại tâm phát quang.
Phổ huỳnh quang dừng được thực hiện trên hệ đo huỳnh quang phân
giải cao thuộc Phòng thí nghiệm trọng điểm, Viện Khoa học Vật liệu, phân
57
giải tốt hơn 0,02 nm nhờ máy đơn sắc iHR550 với khe ra (cách tử 1800
GR/mm), đầu thu CCD Synnapse làm lạnh đến –70 0C, đảm bảo ghép nối phù
hợp với máy đơn sắc, với độ chính xác bước sóng 0,2 nm và độ lặp lại 0,075
nm (đều là sản phẩm của HORIBA JOBIN YVON) (Hình 2.10)
Hình 2.10. Hệ đo phổ huỳnh quang phân giải cao
2.3.2.3. Phổ huỳnh quang phân giải thời gian
Phổ quang huỳnh quang trong chế độ kích thích trung bình và mạnh
nhận được trên hệ đo quang huỳnh quang phân giải thời gian của Phòng Vật
liệu Quang điện tử, Viện Khoa học Vật liệu (Hình 2.11).
Hình 2.11. Hệ đo huỳnh quang phân giải thời gian
58
Hình 2.12. Sơ đồ khối hệ huỳnh quang phân giải thời gian
Sơ đồ khối hệ đo được chỉ ra trên Hình 2.12. Mẫu (S) được gắn trên
ngón tay lạnh của cryostat làm lạnh bằng khí heli theo chu trình kín (APD
Cryogenic DE202A). Nhiệt độ mẫu được thay đổi trong khoảng (9–305) K
nhờ bộ điều khiển nhiệt độ (LakeShore330). Trong thực nghiệm quang huỳnh
quang, ánh sáng 337,1 nm của laser nitơ xung (độ dài xung khoảng 6 ns, tốc
độ lặp lại 15 xung/giây) được sử dụng như nguồn kích thích. Mật độ công
suất kích thích có thể thay đổi từ 2 kW đến 5 MW/cm2 bằng cách sử dụng kết
hợp các phin lọc cường độ trung tính. Trong tất cả các phép đo quang huỳnh
quang, ánh sáng kích thích và tín hiệu quang huỳnh quang không phân cực.
Tín hiệu quang huỳnh quang được tán sắc bởi máy đơn sắc hai cách tử có độ
phân giải cao (Jobin Yvon HRD1). Tín hiệu quang được chuyển thành tín
hiệu điện nhờ ống nhân quang Hamamatsu model H733. Sau đó tín hiệu được
đưa vào dao động ký tần số 1,5 GHz LeCroy 9362 để nâng cao tỉ số tín hiệu
trên nhiễu bằng cách trung bình xung tại mỗi điểm phổ.
Ghi nhận đặc trưng thời gian sống huỳnh quang (characteristics of the
life–time): Nếu một vật liệu bị kích thích (bằng một nguồn quang nào đó
59
thích hợp – laser chẳng hạn) sẽ chuyển tới trạng thái kích thích. Hệ điện tử
kích thích có một thời gian sống nhất định, phụ thuộc vào bản chất của vật
liệu và trạng thái mà ở đó điện tử (lỗ trống) sẽ bị kích thích tới, có thể nằm
trong khoảng một vài/một vài trăm pico giây (nếu là các trạng thái exciton)
đến nhiều trăm năm (nếu là trạng thái bẫy, chỉ được giải phóng khi cấp tiếp
năng lượng dạng nhiệt – quá trình nhiệt phát quang; hay kích thích quang
phù hợp để giải phóng điện tử (lỗ trống) khỏi trạng thái bẫy này). Thông
thường, các trạng thái liên quan tới sai hỏng mạng của bán dẫn cho thời gian
sống của điện tử (lỗ trống) kích thích khoảng một vài chục/một vài trăm nano
giây; các chuyển dời nội tại lớp 4f của ion đất hiếm cho thời gian sống huỳnh
quang khoảng một vài micro giây đến một vài chục mili giây. Ghi nhận thời
gian sống huỳnh quang ở một vùng phổ nào đó cho phép đoán nhận về bản
chất của chuyển dời phát quang, hay quá trình tái hợp điện tử–lỗ trống phát
quang.
Nếu huỳnh quang dừng ghi nhận tín hiệu huỳnh quang trong vùng phổ
quan tâm, biểu diễn dưới dạng phổ cường độ huỳnh quang tương ứng tại từng
bước sóng phát quang, thì việc phân giải cường độ tại từng khoảng thời gian
trễ là quan trọng, cho phép tách các chuyển dời/tái hợp khác nhau trong cùng
một quá trình kích thích quang. Tuy nhiên, nếu không thể tách các chuyển
dời/tái hợp khác nhau này về mặt phổ dừng (ghi nhận tín hiệu trong một
khoảng thời gian bằng đầu thu ống nhân quang điện – PMT hay CCD) thì
vẫn còn khả năng là tuỳ từng trường hợp vào thời gian sống huỳnh quang, nếu ghi nhận
phổ theo một khoảng thời gian trễ (delay time) sau khi tắt xung laser kích
thích, thì cường độ huỳnh quang ghi nhận được là khác nhau với mỗi chuyển
dời/tái hợp khác nhau. Khi so sánh cường độ huỳnh quang giữa các dải phổ
thành phần, tại từng thời điểm ghi nhận tín hiệu huỳnh quang (vì vậy mới gọi
là “phân giải thời gian”), sẽ thấy tốc độ tái hợp (recombination rate) hay xác
60
suất chuyển dời (transition probability) của từng quá trình quang tương ứng,
trong một tổng thể gồm nhiều quá trình tái hợp/chuyển dời sau khi vật liệu bị
kích thích.
Kết luận chương 2: Trong rất nhiều các phương pháp khác nhau để chế tạo
vật liệu nano, chúng tui đã lựa chọn phương pháp phun nóng sử dụng dung
môi hữu cơ có nhiệt độ sôi cao (phương pháp bottom–up) với ưu điểm có thể
chế tạo được vật liệu có hiệu suất phát quang cao, có kích thước mong muốn
và phương pháp nghiền cơ năng lượng cao (phương pháp top–down) với ưu
điểm dễ chế tạo, có thể chế tạo lượng lớn…để chế tạo vật liệu. Các vật liệu
sau khi chế tạo được nghiên cứu vi hình thái bằng ghi ảnh SEM, TEM; nghiên
cứu cấu trúc bằng ghi giản đồ nhiễu xạ tia X và phổ tán xạ Raman. Các
nghiên cứu về tính chất quang của vật liệu được thực hiện bằng phép đo phổ
hấp thụ và phổ huỳnh quang.
61
CHƯƠNG 3 :
CHẤM LƯỢNG TỬ BÁN DẪN HỢP CHẤT II–VI: CdS
Vật liệu kích thước nano mét có thể chế tạo bằng hai phương pháp
“xuất phát từ bé” (bottom–up) và “xuất phát từ to” (top–down)...