Tính chất hấp thụ và huỳnh quang của các tinh thể Nano bán dẫn CDS và CDS/ZNS chế tạo bằng phương pháp Micelle đảo

T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 4(48) Tập 1/N¨m 2008 To¸n, Thèng kª – KH m¸y tÝnh – KH tù nhiªn

70

TÝnh chÊt hÊp thô vµ huúnh quang cña c¸c tinh thÓ nano b¸n dÉn CdS vµ

CdS/ZnS chÕ t¹o b»ng ph−¬ng ph¸p Micelle ®¶o

Chu ViÖt Hµ - Vò ThÞ Kim Liªn - Ph¹m ThÞ H−¬ng Nhµi –

NguyÔn V¨n Ngäc (Tr−êng §H S− ph¹m - §H Th¸i Nguyªn)

1. Giíi thiÖu

C¸c tinh thÓ nano b¸n dÉn (hay c¸c chÊm l−îng tö b¸n dÉn) ®ang ®−îc tËp trung nghiªn

cøu chÕ t¹o cho c¸c øng dông trong ®êi sèng vµ kü thuËt, phæ biÕn nhÊt vÉn lµ trong d¸n nhMn

mµu vµ ®¸nh dÊu sinh häc, do chóng cã tÝnh chÊt quang cã thÓ ®−îc ®iÓu khiÓn theo kÝch th−íc.

ChÊt b¸n dÉn Cadmium Sunfua (CdS) thuéc nhãm II-VI cã ®é réng vïng cÊm n»m trong vïng

¸nh s¸ng nh×n thÊy (~2,48 eV), rÊt thÝch hîp víi c¸c nguån laser dïng trong thùc tÕ. C¸c tinh thÓ

nano CdS cïng víi CdSe (Cadmium Selenua) lµ c¸c hÖ chÊm l−îng tö ®iÓn h×nh ®−îc dïng ®Ó

nghiªn cøu chÕ t¹o, nhiÒu nhÊt lµ trong øng dông ®¸nh dÊu sinh häc. ViÖc chÕ t¹o c¸c tinh thÓ

nano b»ng ph−¬ng ph¸p ho¸ −ít cã thÓ ®¸p øng ®−îc yªu cÇu cña mét tinh thÓ nano dïng trong

®¸nh dÊu sinh häc. Ph−¬ng ph¸p Micelle ®¶o lµ mét trong c¸c ph−¬ng ph¸p ho¸ häc, rÊt thuËn

lîi ®Ó chÕ t¹o ra c¸c tinh thÓ nano cã ph©n bè kÝch th−íc hÑp. H¬n n÷a, ph−¬ng ph¸p nµy kh«ng

®¾t, phï hîp víi ®iÒu kiÖn thùc nghiÖm ë ViÖt Nam.

Micelle ®¶o lµ qu¸ tr×nh t¹o giät Micelle trong m«i tr−êng dÇu bëi chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt

cã nh©n lµ pha n−íc chøa c¸c h¹t v« c¬. C¸c giät pha (pha n−íc) ph©n t¸n trong dung m«i h÷u c¬

−a dÇu lµ pha liªn tôc. C¸c giät Micelle ®¶o cã d¹ng cÇu ®−êng kÝnh tõ vµi nm ®Õn 100 nm, trong

®ã t©m lµ h¹t tinh thÓ nano. KÝch th−íc cña c¸c tinh thÓ nano phô thuéc vµo tØ lÖ w (lµ tØ lÖ mol

gi÷a n−íc vµ chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt). Trong nghiªn cøu nµy, c¸c tinh thÓ nano CdS vµ CdS/ZnS

®−îc chÕ t¹o b»ng ph−¬ng ph¸p Micelle ®¶o víi c¸c tØ lÖ w = [H2O]/[AOT] kh¸c nhau (AOT lµ

chÊt bÉy ®Ó ®iÒu khiÓn kÝch th−íc cña c¸c tinh thÓ nano); vµ ®−îc kh¶o s¸t tÝnh chÊt hÊp thô vµ

huúnh quang qua phæ quang häc cña chóng.

2. Thùc nghiÖm

C¸c ho¸ chÊt ®−îc sö dông ®Ó chÕ t¹o c¸c tinh thÓ nano CdS gåm cã: Cd(CH3COO)2

.2H2O,

Na2S.9H2O, dung m«i heptane (C7H16), vµ chÊt bÉy AOT (2-ethylhexy sulfosuccinate, muèi

disodium). KÝch th−íc cña c¸c tinh thÓ nano CdS ®−îc ®iÒu khiÓn b»ng viÖc thay ®æi tØ lÖ w =

[H2O/AOT]. Quy tr×nh chÕ t¹o c¸c tinh thÓ nano b¸n dÉn CdS ®−îc thùc hiÖn nh− sau: §Çu tiªn,

c¸c muèi Cd(CH3COO)2

.2H2O vµ Na2S.9H2O ®−îc hoµ tan vµo n−íc t¹o thµnh hai dung dÞch

n−íc chøa c¸c ion Cd2+ vµ S2-. TiÕp theo, hai dung dÞch nµy ®−îc cho vµo hai phÇn dung m«i

heptane ®M ®−îc thªm AOT ®Ó t¹o thµnh hai dung dÞch cã c¸c vi giät (ë ®©y lµ c¸c giät n−íc)

chøa c¸c ion Cd2+ vµ S2- ®−îc bao bäc bëi c¸c ph©n tö bÉy AOT. Sau ®ã, hai dung dÞch nµy còng

®−îc ®æ vµo nhau trong ®iÒu kiÖn khuÊy trén m¹nh ®Ó t¹o thµnh c¸c tinh thÓ nano CdS. ë ®©y,

chóng t«i chÕ t¹o c¸c mÉu chÊm l−îng tö CdS víi c¸c tØ lÖ lµ w = 2,5; w = 5; w = 7,5 vµ w = 10.

C¸c tinh thÓ nano CdS sau khi chÕ t¹o ®−îc thô ®éng ho¸ bÒ mÆt b»ng viÖc bäc thªm mét

líp vá ZnS bªn ngoµi. C¸c ho¸ chÊt ®−îc sö dông ®Ó chÕ t¹o líp vá bäc lµ Zn(CH3COOH)2

.2H2O

vµ Na2S.9H2O. C¸c muèi nµy còng ®−îc hoµ tan vµo n−íc t¹o thµnh hai dung dÞch chøa c¸c ion

Zn2+ vµ S2-. Hai dung dÞch nµy ®−îc cho vµo hai phÇn dung m«i heptane ®M ®−îc thªm AOT, sau

®ã ®−îc cïng cho vµo dung dÞch ®M cã chøa c¸c tinh thÓ nano CdS trong ®iÒu kiÖn khuÊy trén

m¹nh t¹o thµnh líp vá ZnS b¸m bªn ngoµi c¸c lâi tinh thÓ CdS ,h×nh thµnh nªn c¸c tinh thÓ nano

CdS/ZnS cÊu tróc lâi/vá.