VẬT LIỆU BÁN DẪN BÁN DẪN CẤU TRÚC NANO ZnS

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUI NHƠN
CAO HỌC VẬT LÝ 2016 – 2018

THUYẾT TRÌNH
CHỦ ĐỀ: BÁN DẪN CẤU TRÚC NANO ZnS

NGƯỜI TRÌNH BÀY: HÀ THANH HIỆP


NỘI DUNG BÁO CÁO

Giới thiệu, tình hình nghiên cứu, khả năng ứng dụng

Phần 1

Cấu trúc nano với các chiều khác nhau, mơ hình ZnS, tại sao chọn vật liệu

Phần 2

này

Các cấu trúc nano ZnS được tổng hợp: 0D, 1D, 2D, 3D

Phần 3

Phần 4

Mơ hình, tính chất, ứng dụng của ZnS nano: quang, điện, cảm biến khí, hóa
học
2

I. GIỚI THIỆU

JHJHVật liệu có cấu trúc nano là một lớp vật liệu mới, có kích thước trong khoảng 1-100 nm, một trong
những tiềm năng lớn nhất vì hiệu suất cao và mở rộng khả năng ứng dụng trong nhiều ngành nơng nghiệp,
cơng nghiệp, quốc phịng…
3


II. CẤU TRÚC NANO (0D, 1D, 2D, 3D)

Ưu điểm các thiết bị có cấu trúc từ vật liệu
nano: mật độ cao, hồi đáp nhanh, giá thành
thấp, năng lượng lớn…

4


Mơ hình ZnS cho thấy sự khác biệt giữa

cấu trúc wurtzite và cấu trúc cây

tinh thể

Kẽm sunfit (ZnS) là một trong các chất bán dẫn đầu tiên có các tính chất cơ bản về sự đa
dạng và linh hoạt trong các ứng dụng, bao gồm: diode bức xạ (LED), điện phát quang, bảng điều
khiển hiển thị, cửa sổ hồng ngoại, cảm biến, lazer và các thiết bị sinh học…

5

Chọn vật liệu bán dẫn ZnS

Khả năng pha tạp để tạo chất bán dẫn phù hợp loại n hay loại P là chìa khóa cho sự thành cơng
của thiết bị điện tử. Việc dopings bán dẫn nhóm III-V (tốt hơn nhiều so với các chất bán dẫn nhóm IIVI). Trong số ZnS, ZnSe, và ZnTe,thì ZnS có thể dễ dàng tạo bán dẫn n bằng cách pha tạp Al và Cl .
Mặt khác, các oxit thường là bán dẫn loại n và đó là lý do tiềm năng của các cấu trúc nano ZnO
trong các thiết bị điện tử đã được nhiều cơng trình cơng nhận. Như vây, ZnS mang đến sự đa dạng về
tiềm năng cho các thiết bị điện tử có thể là do pha tạp loại p và loại n.                         

6


III. CẤU TRÚC NANO ZnS ĐƯỢC TỔNG HỢP
3.1. Cấu trúc nano 0D
3.1.1 Tinh thể nano 0D – Chấm lượng tử

Ảnh TEM của tinh thể nano ZnS được tổng hợp bởi phản ứng nhiệt ZnCl 2 và S trong môi trường
oleyamine
7


3.1 Cấu trúc nano 0D
3.1.2. Tinh thể nano 0D – cấu trúc lõi/vỏ

Ảnh HRTEM của hạt nano có cấu trúc lõi/vỏ CdSe-ZnS
8


3.1. Cấu trúc nano 0D
3.1.3 Tinh thể nano 0D – cấu trúc rỗng

Ảnh TEM của khối cầu rỗng nano ZnS

9


3.2. Cấu trúc nano 1D
3.2.1. Nano dạng dây (NWs), dạng cây (NRs), dạng ống (NTs)

Một vài kiểu hình thái học của nano ZnS dạng 1D được chế tạo bằng phương pháp pha hơi

10


3.2. Cấu trúc nano 1D
3.2.2. Nano dạng dây (NWs), dạng cây (NRs), dạng ống (NTs)

Ảnh SEM của ZnS nano dây được tổng hợp bằng
nhiệt hóa hơi từ bột ZnS trên màng Au làm chất xúc

Ảnh SEM của ZnS nano ống được nuôi phát triển
theo hướng [0 0 1]

tác
11


3.2. Cấu trúc nano 1D
3.2.3 Nano dạng đai (NBs), dạng ruy băng (NRs), dạng tấm (NSs)

Ảnh SEM, TEM và phổ EDS của ZnS nano dạng ruy băng được tổng hợp bằng phương pháp thủy
nhiệt

12


3.2. Cấu trúc nano 1D
3.2.4. Cấu trúc nano phức hợp

Mô tả cấu trúc phức hợp ZnS

Ảnh TEM của cấu trúc ghép
13

Ga-ZnS


3.3. Cấu trúc nano 2D
Màng ZnS có thể tổng hợp từ nhiều kĩ thuật khác nhau: bay hơi, tách lớp ion, hóa hơi kim loại-hữu cơ, khắc
lazer, phún xạ điện…

Ảnh SEM của ZnS/cyclohexylamine trong chất hữu cơ tạo thành dây bán dẫn nano
14


IV. MƠ HÌNH, TÍNH CHẤT, ỨNG DỤNG ZnS

Tính chất quang của cấu trúc nano ZnS

Ảnh SEM và phổ huỳnh quang (PL) của dây bán dẫn nano ZnS

15


Tính chất quang của cấu trúc nano ZnS

Ảnh TEM, HRTEM của cấu trúc đa hình của nano ZnS

và phổ cực phát quang (CL)

16


Mơ hình quang-điện của cấu trúc nano ZnS

Sơ đồ cấu trúc của thiết bị quang điện (EL) được phún xạ đa lớp gồm ZnS:NCs:Si 3N4 trên mặt gương ZnO:Al
và điện cực Al
17


Tính chất quang-điện của cấu trúc nano ZnS

Phổ EL chuẩn hóa màng ZnS:NCs:Si 3N4 và

đường đặc tính V-L của thiết bị EL
18


Ứng dụng tính chất quang của cấu trúc nano ZnS

(a) Phổ hấp thụ, Phổ PL (B) và phổ ECL của hạt nano ZnS trong môi trường NaOH

19


Tính chất quang của cấu trúc nano ZnS

Phổ hấp thụ của dung dịch chứa hạt nano ZnS

dưới ánh sáng UV
20


Mơ hình, ứng dụng tính chất điện của cấu trúc nano ZnS

Dòng ngắn mạch trong tế bào năng lượng bằng điện
cực ITO, điện cực cacbon và điện cực C/ZnS sau khi
Sơ đồ khối của tế bào năng lượng khi sử dụng điện cực

thêm ethanol

ZnS và điện cực đếm FeCl3/FeCl2

21


Ứng dụng cảm biến khí của cấu trúc nano ZnS

o
Xung hồi đáp của cấu trúc nano ZnS với khí H 2 khi làm việc ở nhiệt độ 300 C (a), thời gian hồi
dẫn khi H2 có nồng độ 100ppm

22


Ứng dụng cảm biến hóa học của cấu trúc nano ZnS

Sơ đồ mô tả bộ thu cảm biến PH, (a) các mạng nano ZnS/Si thay đổi điện tích bề mặt với PH khi tiếp nhóm
–NH2 và –SiOH, (b) bộ thu thời gian đếm thực
23


XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN!