Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Chế tạo vật liệu cdse-cds cấu trúc nano dạng thanh, tetrapod và nghiên cứu tính ...

Tài liệu Chế tạo vật liệu cdse-cds cấu trúc nano dạng thanh, tetrapod và nghiên cứu tính chất quang của chúng [tt]

.PDF
28
691
81

Mô tả:

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Thị Luyến CHẾ TẠO VẬT LIỆU CdSe/CdS CẤU TRÚC NANO DẠNG THANH, TETRAPOD VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG CỦA CHÚNG Chuyên ngành: Vật liệu và Linh kiện nano (Chuyên ngành đào tạo thí điểm) TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LIỆU VÀ LINH KIỆN NANO Hà Nội - 2014 1 Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội. Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Nguyễn Xuân Nghĩa 2. PGS.TS. Nguyễn Kiên Cường Phản biện 1: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............................. Phản biện 2: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............................. Phản biện 3: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............................. Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp Đại học Quốc gia chấm luận án tiến sĩ họp tại Trường Đại học Công nghệ - ĐHQG Hà Nội vào hồi giờ ngày tháng năm 2014. Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội. 2 MỞ ĐẦU Các NC dạng nhánh có tính chất đặc biệt nhờ sự giam giữ của các hạt tải trong các số chiều khác nhau. Bằng cách điều khiển mà phát xạ thông qua thay đổi cấu trúc vùng năng lượng mà chúng có triển vọng ứng dụng trong các linh kiện quang, điện như bộ nhớ dữ liệu quang, transistor, OLED, sensor nhiệt,..vv. Một trong các vấn đề quan trọng để chế tạo vật liệu nano là đảm bảo sự cân bằng của hai giai đoạn rất khác nhau. Đó là giai đoạn tạo mầm và phát triển của NC. Chúng có cơ chế vi mô và cấp độ phản ứng khác nhau. Nếu tốc độ tạo mầm không cân bằng với tốc độ phát triển của NC, tức là tốc độ tạo mầm quá chậm hoặc quá nhanh so với tốc độ phát triển của NC, thì phản ứng sẽ sinh ra vật liệu khối hoặc cluster. Điều kiện tối ưu cho sự tạo mầm các hạt tinh thể trong dung dịch đồng nhất phải phù hợp với kích thước và hình dạng của NC định chế tạo. Ngoài ra, cấu trúc tinh thể của các mầm có thể không ổn định và sự chuyển pha tinh thể có khả năng xảy ra trong quá trình phát triển NC. Ví dụ, chế tạo các NC CdSe/CdS dạng TP được dựa trên sự cân bằng giữa độ ổn định của các pha lập phương giả kẽm - Zinc-blende (ZB) và lục giác - Wurtzite (WZ) của mầm CdSe ban đầu. Nếu quá trình mọc mầm xảy ra trên cả mầm CdSe cấu trúc ZB và WZ, nó sẽ tạo ra các NC CdSe/CdS có dạng TP và RD. Nói chung, rất khó cân bằng tất cả các quá trình này trong quá trình phản ứng và do đó hình dạng của NC phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện chế tạo. Tính chất quang của NC bị chi phối bởi cấu trúc vùng năng lượng và là vấn đề đang gây tranh luận hiện nay. Ví dụ, NC 3 CdSe/CdS, trong trường hợp với lõi CdSe có kích thước nhỏ được bọc bởi một lớp vỏ dày CdS, đã quan sát thấy hiện tượng khác thường trong đặc trưng phổ huỳnh quang, nó cho phép ngăn chặn được hiện tượng huỳnh quang nhấp nháy hay giảm tốc độ tái hợp không phát xạ Auger. Cấu trúc vùng năng lượng của cấu trúc nano này được đặc trưng bởi một khoảng năng lượng lớn của vùng hóa trị tại bề mặt tiếp giáp CdSe/CdS và một khoảng năng lượng nhỏ khác nhau giữa các bờ vùng dẫn. Kết quả, lỗ trống bị giam giữ mạnh bên trong lõi, trong khi đó điện tử được định vị trên khắp toàn bộ cấu trúc, cấu trúc này được quy cho như một cơ chế giam giữ giả loại II. Từ các vấn đề được nêu ở trên có thể thấy rằng các NC dị chất có hình dạng khác nhau là đối tượng đang rất được quan tâm. Đồng thời, còn rất nhiều vấn đề cần phải nghiên cứu cả về công nghệ chế tạo cũng như tính chất vật lý của các NC. Vì lý do này, chúng tôi đã chọn đề tài của luận án là "Chế tạo vật liệu CdSe/CdS cấu trúc nano dạng thanh, tetrapod và nghiên cứu tính chất quang của chúng". Mục đích của luận án 1. Xây dựng quy trình chế tạo các NC CdSe dạng cầu có cấu trúc tinh thể ZB và WZ tương ứng được sử dụng như các mầm để chế tạo NC dị chất CdSe/CdS có dạng TP và RD. 2. Làm sáng tỏ một số vấn đề về tính chất quang của NC CdSe dạng TP, NC dị chất CdSe/CdS dạng TP và RD cũng như các TP CdSe/CdS với giếng CdS/CdSe/CdS trên cánh tay. Nội dung và phương pháp nghiên cứu Các nội dung nghiên cứu của luận án là: 4 1. Sự tạo mầm, phát triển và cơ chế hình thành các NC dạng nhánh. 2. Ảnh hưởng của điều kiện công nghệ đến cấu trúc tinh thể của lõi CdSe. 3. Nghiên cứu công nghệ chế tạo NC dị chất CdSe/CdS có hình dạng khác nhau và các triển vọng ứng dụng. 4. Cơ chế chuyên dời quang của NC đồng chất và dị chất có hình dạng khác nhau, thông qua thay đổi cấu trúc vùng năng lượng, sự định vị của điện tử trong vùng dẫn và lỗ trống trong vùng hóa trị. Ngoài ra, còn quan sát thấy hiện tượng tái chuẩn hóa vùng cấm, huỳnh quang chuyển đổi ngược trong các NC dị chất. Bố cục của luận án Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, luận án được chia thành bốn chương: Chương 1: Tổng quan về công nghệ chế tạo và tính chất quang phổ của các NC bán dẫn A2B6. Cụ thể là cơ chế hình thành và phát triển của các NC có dạng không cầu, ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến cấu trúc tinh thể của lõi CdSe, công nghệ chế tạo NC dị chất có hình dạng khác nhau và tính chất quang phổ của chúng. Chương 2: Trình bày các quy trình công nghệ đã được xây dựng để chế tạo các NC lõi CdSe và NC dị chất CdSe/CdS có dạng TP và RD. Đồng thời, trình bày các phương pháp khảo sát đặc trưng của vật liệu như hiển vi điện tử truyền qua, nhiễu xạ tia X, hấp thụ quang, quang huỳnh quang và tán xạ Raman. 5 Chương 3: Trình bày các kết quả nghiên cứu chế tạo lõi CdSe được sử dụng như mầm để nghiên cứu chế tạo TP và RD CdSe/CdS sử dụng các kỹ thuật thực nghiệm khác nhau. Chương 4: Làm sáng tỏ tính chất quang NC CdSe dạng TP, thông qua đó làm rõ ảnh hưởng của điều kiện chế tạo đến tính chất quang của NC dị chất CdSe/CdS có dạng TP và RD. Chỉ ra vai trò của giếng thế trên các cánh tay trong việc điều khiển màu sắc phát xạ. 6 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA CÁC NANO TINH THỂ A2B6 CÓ DẠNG THANH VÀ TETRAPOD Chương này đã trình bày tổng quan các kết quả đã đạt được gần đây về công nghệ chế tạo CdSe/CdS có dạng thanh, tetrapod và nghiên cứu tính chất quang phổ của chúng. 1.1. Công nghệ chế tạo Sự tạo mầm và phát triển của NC dạng cầu được trình bày theo mô hình La Mer sử dụng kỹ thuật bơm nóng. Sự tạo mầm xảy ra tức thời, theo sau đó là sự tích tụ của các mầm để tạo thành các hạt có kích thước lớn hơn. Tuy nhiên, kích thước hạt phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện chế tạo. Một mô hình đề xuất khác cho sự phát triển NC đó là sự khuếch tác của các monomer phản ứng đến các mầm được tạo thành. Hiện nay, có ba cơ chế được đề xuất để giải thích sự hình thành và phát triển của các NC dạng nhánh. Các NC dạng nhánh như TP, RD được hình thành theo cơ chế phát triển từ các mầm có cấu trúc tinh thể ZB và WZ tương ứng. Dựa trên cơ chế phát triển NC dạng nhánh, chúng tôi cho rằng để chế tạo được các TP và RD CdSe/CdS thì lõi CdSe phải có cấu trúc tinh thể ZB và WZ tương ứng. Tùy thuộc vào hệ phản ứng lựa chọn mà các thông số công nghệ như nhiệt độ, môi trường phản ứng, loại ligand,...vv ảnh hưởng đến cấu trúc tinh thể của lõi CdSe khác nhau. CdSe khối là pha bền về nhiệt động học. Vì sự khác nhau nhỏ (~ 1,4 meV/nguyên tử) của cấu trúc ZB và WZ của CdSe 7 nên thường nhận được các NC CdSe có cấu trúc WZ. Tuy nhiên, trong nhiều thực nghiệm nhận được các NC CdSe cấu trúc ZB tại nhiệt độ thấp, cấu trúc WZ ưu tiên hình thành tại nhiệt độ cao. Ngoài ra dung môi nliên kết được cho là thuận lợi tạo ra các NC CdSe cấu trúc WZ, trong khi đó dung môi không liên kết hoặc liên kết yếu ổn định cấu trúc ZB. Xu hướng hiện nay là lựa chọn hệ phản ứng đơn giản nhất, rẻ tiền, an toàn và thân thiện với môi trường. Vai trò của các thông số công nghệ không ảnh hưởng một các đơn trị mà tác động qua lại lẫn nhau. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của ligand đến cấu trúc tinh thể của NC CdSe cho thấy, ligand OA đóng vai trò tạo ra cấu trúc WZ, trong khi đó ligand TOP đóng vai trò tạo ra cấu trúc ZB. Kết quả nghiên cứu này hoàn toàn trái ngược với kết quả nghiên cứu của nhóm chúng tôi về ảnh hưởng của OA đến cấu trúc tinh thể của lõi CdSe. Trong phần công nghệ chế tạo cấu trúc NC CdSe/CdS, chúng tôi đã đề cập đến các kết quả nghiên cứu NC CdSe/CdS có hình dạng khác nhau bao gồm lõi/vỏ, thanh và tetrapod. Kết quả nghiên cứu chế tạo NC CdSe/CdS dạng RD và TP cho thấy rằng, chúng được chế tạo hầu hết trong hệ phản ứng sử dụng dung môi liên kết TOPO và ligand là các axit phosphonic. Tuy nhiên, giá thành của các loại axit này rất cao. Điều này không thuận lợi trong việc chế tạo ra một số lượng lớn các NC. Từ những hạn chế trên, chúng tôi đã nghiên cứu chế tạo các NC CdSe/CdS dạng RD, TP sử dụng các hóa chất rẻ hơn và vẫn có thể tạo ra được tính chất quang như mong muốn. 8 1.2. Tính chất quang Tính chất quang của NC bị chi phối bởi cấu trúc vùng năng lượng được thay đổi thông qua kích thước, hình dạng và thành phần hóa học của chúng. Trong phần này, luận án đã đề cập đến ảnh hưởng của hình dạng, thành phần hóa học đến tính chất quang của chúng. Đồng thời, nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ mẫu đến tính chất quang của chúng. Tính toán cấu trúc điện tử trong các NC đồng chất cho thấy rằng, sự phân bố của các hạt tải trong TP phức tạp hơn rất nhiều so với RD, QD. Kết quả khảo sát tính chất quang của TP đồng chất cho thấy, nếu như Mohamed quan sát thấy một đỉnh hấp thụ và một đỉnh PL, thì Tari quan sát thấy một đỉnh hấp thụ và hai đỉnh PL, Pang quang sát thấy hai đỉnh hấp thụ và một đỉnh PL. Để giải thích cơ chế chuyển dời quang trong TP, dựa trên hiệu ứng làm đầy trạng thái Tari kết luận rằng, đỉnh phát xạ tại năng lượng thấp được quy cho chuyển dời exciton gián tiếp qua biên tiếp giáp, đỉnh phát xạ tại năng lượng cao tương ứng với chuyển dời exciton trực tiếp trong cánh tay. Các nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần hóa học đến tính chất quang của NC cho thấy rằng, có thể điều khiển được màu, cường độ phát xạ thông qua thay đổi độ dài cánh tay trong TP CdSe/CdS, tạo ra hàng rào thế trong cấu trúc CdS/ZnSe/CdSe hay bằng cách pha tạp. 9 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM Trong chương này, trình bày các quy trình chế tạo các NC CdSe được sử dụng như lõi để chế tạo TP, RD CdSe/CdS bằng phương pháp hóa học trong dung môi không liên kết ODE. 2.1. Công nghệ chế tạo Lõi CdSe có dạng cầu cấu trúc ZB được chế tạo trong hệ phản ứng đơn giản CdO, Se, OA và ODE. TP và RD CdSe/CdS được chế tạo bằng kỹ thuật một giai đoạn, tức là bơm nhanh dung dịch tiền chất tạo cánh tay vào trong lõi CdSe. Để nhận được NC CdSe/CdS dạng TP, lõi CdSe có dạng pyramid tương ứng với bốn cánh tay ngắn, sau đó dung dịch tiền chất tạo cánh tay S được bơm nhanh vào dung dịch chứa lõi có dư thừa Cd tại nhiệt độ phản ứng đã chọn. Tương tự, để nhận được các RD CdSe/CdS, lõi CdSe có dạng thanh ngắn, sau đó bơm nhanh dung dịch tiền chất tạo cánh tay S vào lõi tại điều kiện chế tạo đã chọn. Các NC lõi CdSe và NC CdSe/CdS được làm sạch bằng cách ly tâm trong isopropanol và phân tán trong dung môi toluene. Để thực hiện phép đo khảo sát hình dạng và phép đo quang phổ, mẫu được chuẩn bị dưới dạng dung dịch, phép đo XRD mẫu được chuẩn bị dưới dạng bột. 2.2. Phương pháp khảo sát các đặc trưng của vật liệu Các đặc trưng của mẫu như hình dạng, cấu trúc tinh thể, tính chất quang được thực hiện trên thông qua các TEM, XRD, hấp thụ quang và quang huỳnh quang. 10 CHƯƠNG 3: CHẾ TẠO CẤU TRÚC NANO CdSe/CdS DẠNG TETRAPOD, THANH VÀ CÁC ĐẶC TRƯNG VẬT LÝ. Trong chương này, đã trình bày các kết quả chế tạo NC CdSe và NC CdSe/CdS sử dụng các kỹ thuật thực nghiệm khác nhau. 3.1. Nano tetrapod CdSe/CdS 3.1.1. Chế tạo lõi CdSe Lõi CdSe được chế tạo trong hệ phản ứng đơn giản nhất sử dụng các hóa chất bao gồm: CdO, Se, OA và ODE. Trong hệ phản ứng này, chúng tôi đã chọn thời gian tối ưu của dung dịch tiền chất Se-ODE có hoạt tính hóa học cao và khảo sát hình dạng, cấu trúc tinh thể của lõi CdSe. Kết quả nhận được cho thấy dung dịch tiền chất Se-ODE có hoạt tính hóa học cao nhất khi sử dụng dung dịch Se-ODE khuấy 5 giờ trong ODE tại nhiệt độ 180oC. Các NC CdSe nhận được có dạng cầu, cấu trúc hoàn toàn ZB khi sử dụng dung dịch tiền chất Se-ODE khuấy 5 giờ trong ODE tại 180.oC. Trên Hình 3.5. trình bày kết quả ảnh TEM của NC CdSe được chế tạo tại 280oC trong các thời gian phản ứng khác nhau: 0,5 phút; 30 phút và 60 phút. Hình 3.5. Ảnh TEM của các NC CdSe được chế tạo tại nhiệt độ 280oC, sử dụng Se-ODE 5 giờ trong thời gian phản ứng: (a) 0,5 phút; (b) 30 phút; và (c) 60 phút. 11 Kết quả nhận được cho thấy các NC CdSe nhận được có dạng cầu. Kết quả khảo sát giản đồ nhiễu xạ tia X trên Hình 3.6 cho thấy, các NC CdSe nhận được hoàn toàn có cấu trúc ZB. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hình dạng và cấu trúc tinh thể của NC CdSe khi sử dụng dung dịch tiền chất Se-ODE khuấy 5 giờ trong ODE cũng nhận thấy các NC có dạng cầu và hoàn toàn có cấu trúc ZB (Hình 3.7 và 3.8). Hình 3.6. Giản đồ XRD của các NC CdSe có ảnh TEM trên Hình 3.5. Thời gian phản ứng được chỉ ra trên mỗi giản đồ tương ứng. 12 Hình 3.7. Ảnh TEM của các NC CdSe được chế tạo với [OA]=0,05 M, sử dụng Se-ODE 5 giờ tại các nhiệt độ và thời gian phản ứng: (a) 200oC, 30 phút; (b) 280oC, 30 phút; và (c) 310oC, 5 phút. Hình 3.8. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các NC CdSe trên Hình 3.7. Nhiệt độ phản ứng được chỉ ra tương ứng trên mỗi giản đồ. Như vậy, bằng cách sử dụng dung dịch tiền chất Se-ODE khuấy 5 giờ trong ODE, chúng tôi nhận được các NC CdSe hoàn toàn có dạng cầu, cấu trúc ZB. Lõi CdSe này được sử dụng để nghiên cứu chế tạo TP CdSe/CdS theo các kỹ thuật thực nghiệm khác nhau. 3.1.2. Kỹ thuật hai giai đoạn Kỹ thuật này được thực hiện bằng cách dung dịch tạo cánh tay CdS được bơm nhanh vào lõi CdSe được ly tâm làm sạch tại nhiệt độ phản ứng đã chọn. Chúng tôi đã thực hiện các thí nghiệm khảo sát hình dạng của NC CdSe/CdS bằng kỹ thuật này khi thay đổi các điều kiện 13 công nghệ chế tạo với mong muốn bốn cánh tay CdS sẽ phát triển trên bốn mặt (111) của lõi CdSe. Thí nghiệm 1: NC CdSe/CdS được chế tạo tại 170oC và 240oC với nồng độ Cd, S cao. Việc chế tạo tại hai nhiệt độ này với hy vọng tại nhiệt độ cao sẽ thúc đẩy nhanh quá trình phát triển nhanh theo trục c. Hơn nữa, tại nhiệt độ cao liên kết của các ligand sẽ trở lên lỏng lẻo, giảm hiệu quả của các khuôn mềm, thúc đẩy nhanh quá trình phát triển nhanh theo trục c. Kết quả khảo sát hình dạng NC CdSe/CdS của thí nghiệm này nhận được trên Hình 3.12. Hình 3.12. Ảnh TEM của NC dị chất CdSe/CdS được chế tạo trong ODE tại nhiệt độ phản ứng: (a) 170oC và (b) 240oC. Thí nghiệm 2: Các điều kiện công nghệ được giữ không đổi so với thí nghiệm 1, chúng tôi thay đổi một thông số đó là thay dung môi ODE bằng Oleylamine (OAm). OAm thúc đẩy quá trình phát triển theo trục c. Kết quả khảo sát hình dạng NC CdSe/CdS nhận được trên Hình 3.13 cho thấy các NC có dạng không cầu, tuy nhiên hình dạng của cánh tay CdS không quan sát thấy rõ. Điều này có thể OAm chưa đủ mạnh để thúc đẩy quá trình phát triển các thanh. 14 Hình 3.13. Ảnh TEM của NC CdSe/CdS được chế tạo trong OAm tại nhiệt độ phản ứng: (a) 170oC và (b) 240oC. Thí nghiệm 3: Với hy vọng tạo ra NC CdS dạng thanh và sau đó bằng cách bơm nhanh dung dịch tiền chất tạo thanh CdS này vào trong lõi sẽ tạo ra được NC CdSe/CdS dạng TP. Tuy nhiên, kết quả cho thấy NC CdSe/CdS có dang cầu như chỉ ra trên Hình 3.14(b, c) mặc dù nồng độ tiền chất Cd, S trên Hình 3.14(c) tăng gấp 3 lần so với Hình 3.14(b). Hình 3.14. Ảnh TEM của (a) NC CdS, (b) NC CdSe/CdS và (c) NC CdSe/CdS nhưng sử dụng lượng tiền chất Cd và S lớn gấp 3 lần so với (b). Nguyên nhân không chế tạo được các NC CdSe/CdS của 3 thí nghiệm trên là do ligand liên kết với Cd chưa đủ mạnh để có thể lựa chọn với bề mặt NC cấu trúc WZ. Giải pháp cho vấn đề này là sử dụng axit phosphonic, tuy nhiên giá thành của chúng rất cao. Điều này dẫn đến hạn chế khả năng tạo ra một số lượng 15 lớn. Chúng tôi đã nghiên cứu chế tạo TP CdSe/CdS sử dụng kỹ thuật một giai đoạn. 3.1.3. Kỹ thuật một giai đoạn Kỹ thuật này được thực hiện bằng cách bơm nhanh dung dịch tiền chất S vào trong lõi CdSe có dư thừa Cd vào nhiệt độ phản ứng đã chọn. Hệ phản ứng để chế tạo TP bao gồm các hóa chất: CdO, Se, S, OA, TOP và ODE. Để chế tạo được các NC CdSe có mầm có cấu trúc WZ, lõi CdSe được chế tạo sử dụng ligand OA, TOP. Nhiệt độ được chọn để chế tạo lõi 290oC, tại nhiệt độ cao tạo ra một số lượng mầm lớn, làm giảm nồng độ monomer trong giai đoạn phát triển tiếp theo. Và do đó có thể nhận được các NC CdSe có mầm có cấu trúc WZ. Trên Hình 3.21 trình bày ảnh TEM của lõi CdSe được chế tạo tại nhiệt độ cao 290oC và ảnh TEM của NC CdSe/CdS khi nồng độ S là 0,015 M. Kết quả cho thấy các NC CdSe/CdS có dạng TP. Tuy nhiên, hiệu suất chế tạo TP chưa cao khoảng 30%. Hình 3.21. Ảnh TEM của lõi CdSe và TP CdSe/CdS. Chúng tôi đã tiến hành tăng nồng độ tiền chất S lên và hiệu suất tạo thành TP được tăng lên như có thể thấy trên Hình 3.22. 16 Hình 3.22. Ảnh TEM của TP CdSe/CdS được chế tạo với các nồng độ S khác nhau: (a) 0,04 M; và (b) 0,02 M . Kết quả khảo sát giản đồ nhiễu xạ tia X (Hình 3.23) của các NC CdSe/CdS cho thấy xuất hiện cấu trúc WZ. Điều này chứng tỏ các thanh đã được hình thành trên lõi CdSe. Hình 3.23. Giản đồ XRD của các mẫu TP CdSe/CdS tương ứng với các ảnh TEM trên: (a) Hình 3.21(b); (b) Hình 3.22(a); và (c) Hình 3.22(b). 3.2. Thanh nano CdSe/CdS Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện chế tạo đến cấu trúc tinh thể của lõi CdSe cho thấy các NC nhận được cấu trúc 17 WZ hầu hết trong dung môi TOPO và sử dụng các axit phosphonic. Như đề cập trước đó, giá thành các loại axit này rất cao. Để có thể tận dụng được nguyên liệu sẵn có, chúng tôi nghiên cứu chế tạo lõi CdSe trong hệ phản ứng CdO, Se, OA và TOP sử dụng thêm hai ligand TOPO, OAm. Hình 3.28. Ảnh TEM của NC CdSe chế tạo trong hệ phản ứng Cd, Se, ODE, OA và TOP có sử dụng thêm hai ligand TOPO và OAm tại nhiệt độ 250oC. Hình 3.29. Giản đồ nhiễu xạ tia X của NC CdSe trong hệ phản ứng Cd, Se, ODE, OA và TOP sử dụng thêm hai ligand TOPO và OAm tại các nhiệt độ phản ứng khác nhau. 18 Kết quả khảo sát hình dạng và giản đồ XRD cho thấy các NC có dạng thanh ngắn và có cấu trúc WZ như được chỉ ra trên Hình 3.28 và Hình 3.29. Chúng tôi nghiên cứu chế tạo RD CdSe/CdS sử dụng kỹ thuật thực nghiệm khác nhau. 3.2.1. Kỹ thuật hai giai đoạn Thí nghiệm 1: NC CdSe/CdS được chế tạo tại 250oC với thời gian phản ứng 15 phút trong ODE. Kết quả ảnh TEM trên Hình 3.31 cho thấy NC CdSe/CdS có dạng thắt nút. Hình 3.31. Ảnh TEM của cấu trúc nano CdSe/CdS tại nhiệt độ phản ứng 250oC với thời gian phản ứng 15 phút. Thí nghiệm 2: Điều kiện công nghệ giữ không đổi so với thí nghiệm 1 và thời gian phản ứng tăng lên 8 giờ 30 phút. Hình 3.32. Ảnh TEM của cấu trúc nano CdSe/CdS tại nhiệt độ phản ứng 250oC với thời gian phản ứng 8 giờ 30 phút. 19 Kết quả khảo sát hình dạng trên Hình 3.32 cho thấy các NC CdSe/CdS có dạng không đồng nhất bao gồm cả RD và chấm. 3.2.2. Kỹ thuật một giai đoạn Với hy vọng OAm sẽ thúc đẩy cánh tay CdS, chúng tôi đã nghiên cứu chế tạo RD CdSe thay đổi hàm lượng OAm và kết quả khảo sát hình dạng được chỉ ra trên Hình 3.33. Hình 3.33. Ảnh TEM của cấu trúc nano CdSe/CdSe1-xSx: (a) chế tạo tại 250oC sử dụng lượng OAm 5% trong hỗn hợp phản ứng Hình 3.34. Ảnh TEM của cấu trúc nano CdSe/CdSe1-xSx: (a) chế tạo tại 250oC sử dụng lượng OAm 30% trong hỗn hợp phản ứng, (b) sử dụng mẫu (a) ủ tại 80oC trong OAm với thời gian 12 giờ. Kết quả khảo sát hình dạng trên Hình 3.34 cho thấy khi tăng lượng OAm, hiệu suất tạo RD CdSe/CdS tăng lên. Bằng cách ủ RD CdSe/CdS trong OAm trong 12 giờ, chúng tôi nhận thấy hiệu suất tạo thanh không thay đổi. 20
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan