Nghiên cứu một số tính chất quang của các hạt nano zns mn bọc phủ polyvinylpyrrolidone chế tạo bằng phương pháp đồng kết tủa

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU…………………………………………………………………… 1
Chương 1: TỔNG QUAN VỂ CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA
VẬT LIỆU NANO ZnS:Mn BỌC PHỦ POLYMER…………………………….3
1.1. Giới thiệu chung về vật liệu nano bán dẫn………………………………… 3

1.1.1. Phân loại vật liệu nano bán dẫn 3
1.1.2 Hiệu ứng giam cầm lượng tử liên quan tới kích thước hạt 6
1.1.3 . Ứng dụng của vật liệu nano 8
1.2. Polymer và ảnh hưởng của nó đến sự hình thành của các hạt nano ZnS:Mn.9

1.2.1. Polymer và phân loại 9
1.2.2. Ảnh hưởng của polymer lên sự hình thành của các hạt nano ZnS:Mn 10
1.2.3. Phương pháp bọc phủ các hạt nano ZnS:Mn bằng polymer 12
1.3. Cấu trúc tinh thể, vùng năng lượng của vật liệu nano ZnS:Mn…………….13

1.3.1. Cấu trúc tinh thể của ZnS 13
1.3.1.1. Cấu trúc tinh thể lập phương hay sphelerite 13
1.3.1.2. Cấu trúc tinh thể lục giác hay Wurzte 14
1.3.2. Cấu trúc vùng năng lượng của ZnS 15
1.3.3. Ảnh hưởng của Mn lên cấu trúc tinh thể, vùng năng lượng của ZnS 18
1.4. Phổ hấp thụ, phát quang và kích thích phát quang của PVP……………… 19

1.5. Phổ hấp thụ và phát quang của vật liệu nano ZnS:Mn bọc phủ PVP………21
1.5.1. Phổ hấp thụ của vật liệu nano ZnS:Mn bọc phủ PVP 21
1.5.2. Phổ phát quang của vật liệu nano ZnS:Mn bọc phủ PVP 22
Chương 2: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP CHỂ TẠO VẬT LIỆU NANO
ZnS:Mn……………………………………………………………………………24
2.1. Một số phương pháp chế tạo vật liệu nano ZnS:Mn……………………… 24

2.1.1. Phương pháp thuỷ nhiệt 24
2.1.2. Phương pháp đồng kết tủa 25
2.2. Hệ chế tạo mẫu bằng phương pháp đồng kết tủa………………………… 26

2.2.1. Máy rung siêu âm 26


2.2.2. Máy khuấy từ gia nhiệt 27
2.2.3. Cân chính xác 28
2.2.4. Máy quay ly tâm 28
2.2.5. Hệ lò sấy và ủ mẫu 29
2.3. Hệ xác định cấu trúc, hình thái học của mẫu………………………………30

2.3.1. Hệ đo phổ nhiễu xạ tia X (phổ X-ray) 30
2.3.2. Hệ đo hình thái học của mẫu. Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 31
2.4. Hệ đo phổ hấp thụ, phổ phát quang……………………………………… 32

2.4.1. Hệ đo phổ hấp thụ V-670 32
2.4.2. Hệ đo phổ phát quang spectrapro 2300i dùng kĩ thuật CCD 33
2.4.3. Hệ đo phổ phổ hấp thụ hồng ngoại 36
Chương 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ BIỆN LUẬN 38
3.1. Quy trình chế tạo các hạt nano ZnS:Mn (C
Mn
=8mol%) bằng phương pháp
đồng kết tủa…………………………………………………………………… 38

3.2. Quy trình bọc phủ các hạt nano ZnS:Mn (C
Mn
=8mol%) bằng PVP……… 41

3.3. Cấu trúc và hình thái học của các hạt nano ZnS:Mn bọc phủ PVP……… 43

3.3.1. Cấu trúc tinh thể của các hạt nano ZnS:Mn/PVP 43
3.3.2. Hình thái học của mẫu 46
3.4. Tính chất quang của PVP………………………………………………… 47

3.4.1. Phổ phát quang của PVP 47
3.4.2. Phổ hấp thụ hồng ngoại của PVP 48
3.5. Tính chất quang của các hạt nano ZnS:Mn bọc phủ PVP………………… 48

3.5.1. Phổ hấp thụ tử ngoại của ZnS:Mn bọc phủ PVP 48
3.5.2. Phổ phát quang của ZnS:Mn bọc phủ PVP 51
3.5.3. Phổ hấp thụ hồng ngoại của ZnS:Mn bọc phủ PVP 54
3.6. Thảo luận kết quả……………………… …………………………………56

KẾT LUẬN 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO 61


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ
1. Danh mục các bảng biểu
Danh mục các bảng biểu Trang
Bảng 1.1: Phân loại vật liệu nano 3
Bảng 3.1: Nồng độ, thể tích dung môi và khối lượng Zn(CH
3
COO)
2
.2H
2

O,
Na
2
S cần dùng cho mỗi mẫu vật liệu
38
Bảng 3.2: Số mol, khối lượng Mn(CH
3
COO)
2
.4H
2
O, nồng độ dung dịch
và thể tích dung dịch Mn(CH
3
COO)
2
theo nồng độ Mn bằng 8mol%
39
Bảng 3.3: Khối lượng ZnS:Mn (8mol%), PVP và tỉ lệ khối lượng của
chúng
42
Bảng 3.4: Hằng số mạng và kích thước hạt trung bình của các hạt nano
ZnS:Mn bọc phủ PVP với các tỉ lệ khối lượng khác nhau của ZnS:Mn và
PVP
45
Bảng 3.5: Cường độ của các vạch hấp thụ

50
Bảng 3.6: Tỉ số cường độ đám da cam - vàng của các hạt nano ZnS:Mn
bọc phủ và không bọc phủ PVP

52
Bảng 3.7: Số sóng và cường độ các đỉnh của phổ hấp thụ hồng ngoại

55
2. Danh mục các hình vẽ
Danh mục các hình vẽ Trang
Hình 1.1: Vật liệu khối 3D (a), vật liệu 2D (b), vật liệu một chiều 1D (c)
và vật liệu không chiều 0D (d)
3
Hình 1.2: Phổ mật độ trạng thái bán dẫn khối 3D

4
Hình 1.3: Phổ mật độ trạng thái bán dẫn hai chiều 2D

4
Hình 1.4: Phổ mật độ trạng thái bán dẫn một chiều 1D

5
Hình 1.5: Phổ mật độ trạng thái bán dẫn không chiều 0D

5
Hình 1.6: Sự so sánh các mức năng lượng trong vật liệu khối, vật liệu nano
và phân tử. HOMO: trạng thái điện tử cơ bản, LUMO: trạng thái điện tử
kích thích
7
Hình 1.7: Phân tử chất hoạt hoá bề mặt

10

Hình 1.8: Hình ảnh các hạt nano được bọc phủ polymer

11
Hình 1.9: Cấu trúc dạng lập phương tâm mặt (hay sphalerite) của tinh thể
ZnS (a) và toạ độ của các nguyên tử Zn, S (b)
13
Hình 1.10: Cấu trúc dạng lục giác hay wurtzite của tinh thể ZnS 14
Hình 1.11: Sự hình thành orbital phân tử ở các vùng 16
Hình 1.12: Cấu trúc vùng năng lượng của bán dẫn loại zincblende và
wurtzite
17
Hình 1.13: Sơ đồ mức năng lượng của ion Mn
2+
tự do (a) và ion Mn
2+

trong
trường tinh thể của ZnS (b)
19
Hình 1.14: Đặc điểm phát quang của PVP và hạt nano PVP-ZnS:Mn.(a)
phổ kích thích phát quang ghi nhận bước sóng phát ra là 430nm của PVP,
(b) phổ phát quang của PVP, (c) phổ phát quang của ZnS:Mn-PVP dưới
bước sóng kích thích 235nm và 310nm
20
Hình 1.15: Các mức năng lượng của orbital phân tử trong PVP 20
Hình 1.16: Phổ hấp thụ của ZnS, ZnS:Mn
2+
, ZnS:Mn
2+
/PVP, ZnS:Mn

2+

SHMP
21
Hình 1.17: Phổ phát quang của ZnS:Mn
2+
4 mol % bọc phủ PVP ở các
nồng độ khác nhau
22
Hình 1.18: Phổ phát quang của ZnS:Mn
2+
4 mol % bọc phủ SHPM, PVP ở
nhiệt độ phòng
23
Hình 2.1: Máy rung siêu âm 26
Hình 2.2: Máy khuấy từ có gia nhiệt 27
Hình 2.3: Cân chính xác BP – 1218 28
Hình 2.4: Máy quay ly tâm Hettich EBA 8S 29
Hình 2.5: Hệ lò nung và ủ mẫu 29
Hình 2.6: Sự tán xạ của một cặp tia X phản xạ trên hai mặt phẳng nguyên
tử liên tiếp
30
Hình 2.7: Máy đo phổ XRD 31
Hình 2.8: Sơ đồ khối của kính hiển vi điện tử truyền qua 32
Hình 2.9: Hệ đo phổ hấp thụ (JASCO V- 670) 33


Hình 2.10: Sơ đồ khối của hệ thu phổ phát quang spectrapro 2300i 34
Hình 2.11: Hệ đo huỳnh quang tại Viện Khoa học Vật liệu 35
Hình 2.12: Hệ đo phổ hấp thụ hồng ngoại Nicolet 6700 FT-IR

Spectrometer
36
Hình 3.1: Quy trình chế tạo hạt nano ZnS:Mn (C
Mn
-8mol%) bằng phương
pháp đồng kết tủa
41
Hình 3.2: Quy trình chế tạo các hạt nano ZnS:Mn bọc phủ PVP 43
Hình 3.3: Giản đồ XRD của các hạt nano ZnS:Mn bọc phủ PVP với tỉ lệ
khối lượng khác nhau của ZnS:Mn và PVP
44
Hình 3.4: Sự phụ thuộc của kích thước hạt nano ZnS:Mn vào tỉ lệ khối
lượng ZnS:Mn và PVP
46
Hình 3.5: Ảnh TEM của hạt nano ZnS:Mn (C
Mn
= 8 mol %) chưa bọc phủ
PVP (a) và bọc phủ PVP theo tỉ lệ khối lượng 5:3(b)
47
Hình 3.6: Phổ phát quang của PVP 47
Hình 3.7: Phổ hấp thụ hồng ngoại của PVP 48
Hình 3.8: Phổ hấp thụ tử ngoại của các hạt nano ZnS:Mn không bọc phủ
và bọc phủ PVP với tỉ lệ khối lượng khác nhau
49
Hình 3.9: Phổ phát quang của các hạt nano ZnS:Mn bọc phủ PVP theo tỉ lệ
khối lượng khác nhau của ZnS:Mn và PVP
51
Hình 3.10: Sự phụ thuộc của cường độ đám da cam - vàng của các hạt
nano ZnS:Mn/PVP vào tỉ lệ khối lượng ZnS:Mn và PVP
53

Hình 3.11: Sự dịch chuyển hấp thụ, bức xạ trong các hạt nano ZnS:Mn 54
Hình 3.12: Phổ hấp thụ hồng ngoại của PVP, ZnS:Mn và ZnS:Mn bọc phủ
PVP với tỉ lệ khối lượng 5:3
54
Hình 3.13: Mô hình bọc phủ các hạt nano ZnS:Mn bằng PVP 57
Hình 3.14: Sơ đồ các mức năng lượng và các dịch chuyển hấp thụ, bức xạ
trong các hạt nano ZnS:Mn bọc phủ PVP
58




DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
LED: Diot phát quang
PVA: Polyvinyl alcohol
PVP: Polyvinyl pyrrolidone
HOMO: Trạng thái điện tử cơ bản
LUMO: Trạng thái điện tử kích thích
PVC: PolyVinyl Chloride
SHMO: Sodium hexametapolyphosphate
HH: Lỗ trống nặng
LH: Lỗ trống nhẹ
XRD: Nhiễu xạ tia X
TEM: Kính hiển vi điện tử truyền qua
Phạm Văn Thắng Luận văn Thạc sĩ

Bộ môn Quang – Lượng tử 1 Năm 2014
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, công nghệ nano được đầu tư phát triển mạnh mẽ với những ứng
dụng trong mọi lĩnh vực của đời sống. Chẳng hạn, người ta đã chế tạo ra các chip

nano máy tính có độ tích hợp rất cao và triển vọng cho phép dung lượng bộ nhớ
máy tính tăng lên rất lớn; các ống nano Cacbon cực kỳ vững chắc, có độ bền cơ
học gấp 10 lần thép và đặc biệt có tính bền nhiệt rất cao; những loại pin mới có
khả năng quang hợp nhân tạo sẽ giúp con người sản xuất năng lượng sạch….Ngoài
ra công nghệ nano còn nhiều ứng dụng quan trọng trong nhiều ngành nghề khác
như y tế, an ninh quốc phòng, thực phẩm….[7]
Đối tượng của công nghệ nano là những vật liệu có kích cỡ nanomet. Với
kích thước nhỏ như vậy, vật liệu nano có những tính chất vô cùng độc đáo mà
những vật liệu có kích thước lớn hơn không thể có được như độ bền cơ học, tính
xúc tác cao, tính siêu thuận từ, các tính chất điện quang nổi trội. Mục tiêu ban đầu
của việc nghiên cứu vật liệu nano để ứng dụng trong công nghệ sinh học như các
tác nhân phản ứng sinh học và hiện ảnh các tế bào. Ứng dụng trong vật lý, các
chấm lượng tử được hướng tới để sản xuất các linh kiện điện tử như các diot phát
quang (LED), laser chấm lượng tử có hiệu suất cao hơn và dòng ngưỡng thấp.
Trong viễn thông chấm lượng tử được dùng trong các linh kiện để khuếch đại
quang và dẫn sóng [7].
ZnS là chất bán dẫn có vùng cấm thẳng, độ rộng vùng cấm lớn trong các
hợp chất bán dẫn A
2
B
6
(E
g
=3,68eV ở 300K) có độ bền nhiệt độ cao. Trong phổ
phát quang của chúng chủ yếu xuất hiện những đám phát quang đặc trưng cho các
tâm tự kích hoạt như các nút khuyết của Zn (V
Zn
), S (V
S
), các nguyên tử điền kẽ

của chúng và các trạng thái bề mặt nằm ở vùng nhìn thấy và vùng hồng ngoại gần
[2]. Vì độ rộng vùng cấm của ZnS lớn nên dễ dàng pha tạp các chất kích hoạt vào
để tạo nên các đám phát quang mới. Các chất kích hoạt thường sử dụng là các
nguyên tố kim loại chuyển tiếp với lớp vỏ 3d chưa lấp đầy: Mn, Fe, Ni, Co,
Cu…nên ZnS có hiệu suất lượng tử phát quang lớn, trong đó đáng chú ý là ZnS
pha tạp Mn (kí hiệu là ZnS:Mn). Vì vậy ZnS:Mn đã được ứng dụng trong nhiều
Phạm Văn Thắng Luận văn Thạc sĩ

Bộ môn Quang – Lượng tử 2 Năm 2014
lĩnh vực khoa học và đời sống, trong các linh kiện quang điện tử như cửa sổ hồng
ngoại, laser phát quang, màn hình hiển thị [18].
Khi các hạt nano ZnS:Mn được bọc phủ polymer như Polyvinyl alcohol
(PVA), Polyvinyl pyrrolidone (PVP) sẽ có kích thước giảm, điều này dẫn đến hiệu
suất phát quang cao, cường độ phát quang mạnh và thời gian phát quang ngắn [10].
Khi đó, khả năng ứng dụng của vật liệu này trong các dụng cụ quang điện tử sẽ
tăng lên. Đó là lý do chúng tôi đã chọn đề tài : “Nghiên cứu một số tính chất
quang của các hạt nano ZnS:Mn bọc phủ polyvinylpyrrolidone chế tạo bằng
phương pháp đồng kết tủa”.
Ngoài lời nói đầu, luận văn gồm 3 chương:
Chương 1. Tổng quan về cấu trúc và tính chất quang của vật liệu nano ZnS:Mn bọc
phủ polymer
Chương 2. Một số phương pháp chế tạo vật liệu nano ZnS:Mn
Chương 3. Kết quả thực nghiệm và thảo luận

Phạm Văn Thắng Luận văn Thạc sĩ

Bộ môn Quang – Lượng tử 3 Năm 2014
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA
VẬT LIỆU NANO ZnS:Mn BỌC PHỦ POLYMER
1.1. Giới thiệu chung về vật liệu nano bán dẫn
1.1.1. Phân loại vật liệu nano bán dẫn
Vật liệu bán dẫn được phân thành vật liệu khối và vật liệu nano. Vật liệu
nano là vật liệu trong đó có ít nhất 1 chiều có kích thước nm. Dựa vào số chiều tự
do hoặc số chiều bị giam giữ người ta chia vật liệu nano thành: vật liệu nano hai
chiều (2D) như màng nano, vật liệu nano một chiều (1D) như thanh nano, dây nano,
vật liệu nano không chiều (0D) như đám nano, hạt nano, chấm lượng tử (bảng 1)[4].

Hình 1.1: Vật liệu khối 3D (a), vật liệu 2D (b), vật liệu một chiều 1D (c) và vật liệu
không chiều 0D (d) [7].
Bảng 1.1: Phân loại vật liệu nano [13]
Loại vật liệu Số chiều tự do Số chiều bị giam giữ
Vật liệu 3 chiều (3D): vật liệu khối 3 0
Vật liệu 2 chiều (2D): màng nano 2 1
Vật liệu 1 chiều (1D): dây nano 1 2
Vật liệu không chiều (0D): hạt nano 0 3

Đối với vật liệu bán dẫn, đại lượng vật lý đặc trưng là mật độ trạng thái N(E).
Mật độ trạng thái là số trạng thái trên một đơn vị năng lượng của một đơn vị thể tích
[3].
Phạm Văn Thắng Luận văn Thạc sĩ

Bộ môn Quang – Lượng tử 4 Năm 2014
 Hàm mật độ trạng thái của vật liệu bán dẫn khối 3D là [3]


C
2
3
2
*
2
3
EE
m2
2
1
)E(N 












(1.2)
Trong đó m

*
là khối lượng hiệu dụng của điện tử hoặc lỗ trống, E là năng lượng, E
C

năng lượng đáy vùng dẫn hoặc đỉnh vùng hóa trị. Ta thấy hàm mật độ trạng thái của
vật liệu khối 3 chiều tỷ lệ với căn bậc hai của năng lượng.

Hình 1.2: Phổ mật độ trạng thái bán dẫn khối 3D [3] .
 Hàm mật độ trạng thái của vật liệu bán dẫn hai chiều 2D là

*
2
2
( ) ( )
n
m
N E E E


 



(1.3)
Trong đó E
n
là năng lượng vùng con

Hình 1.3: Phổ mật độ trạng thái bán dẫn hai chiều 2D [3] .
 Hàm mật độ trạng thái của vật liệu bán dẫn một chiều 1D

Phạm Văn Thắng Luận văn Thạc sĩ

Bộ môn Quang – Lượng tử 5 Năm 2014
 





2
1
N
2
1
*
D1
EE
)m(2
)E(N

(1.15)


Hình 1.4: Phổ mật độ trạng thái bán dẫn một chiều 1D [3].
 Hàm mật độ trạng thái của vật liệu bán dẫn không chiều 0D được mô tả bằng
hàm delta

   
0
2

n
N E E E

 
(1.16)

Hình 1.5: Phổ mật độ trạng thái bán dẫn không chiều 0D [3].
Khi kích thước của vật liệu giảm xuống cỡ nano mét, có hai hiện tượng đặc
biệt xảy ra :
+ Tỷ số giữa số nguyên tử nằm trên bề mặt và số nguyên tử trong cả hạt nano
trở lên rất lớn. Khi đó năng lượng liên kết bề mặt bị giảm đáng kể vì chúng không
được liên kết một cách đầy đủ, do đó nhiệt độ nóng chảy hoặc nhiệt độ chuyển pha
cấu trúc của các hạt nano thấp hơn nhiều so với vật liệu khối tương ứng. Bên cạnh
Phạm Văn Thắng Luận văn Thạc sĩ

Bộ môn Quang – Lượng tử 6 Năm 2014
đó, cấu trúc tinh thể của các hạt và hiệu ứng lượng tử của các trạng thái điện tử bị
ảnh hưởng đáng kể bởi số nguyên tử trên bề mặt, dẫn đến vật liệu ở cấu trúc nano
có nhiều tính chất mới lạ so với vật liệu khối.
+ Khi kích thước hạt giảm xuống xấp xỉ bán kính exciton Bohr trong vật liệu
khối thì xuất hiện hiệu ứng giam cầm lượng tử trong đó các trạng thái điện tử cũng
như các trạng thái dao động trong hạt nano bị lượng tử hoá. Các trạng thái bị lượng
tử hoá trong cấu trúc nano sẽ quyết định tính chất điện và quang nói riêng, tính chất
vật lý và hoá học nói chung của cấu trúc đó.
1.1.2. Hiệu ứng giam cầm lượng tử liên quan đến kích thước hạt
Khi bán kính của hạt nano tiếp cận gần tới kích thước của bán kính exciton
Bohr thì sự chuyển động của điện tử và lỗ trống bị giam giữ bên trong hạt nano gọi
là sự giam cầm lượng tử.
Một trong những biểu hiện rõ nhất của hiệu ứng lượng tử xảy ra trong hạt
nano là sự thay đổi dạng của cấu trúc vùng năng lượng và sự phân bố lại trạng thái

ở lân cận đỉnh vùng hóa trị và đáy vùng dẫn, mà điển hình là các vùng năng lượng
sẽ tách thành các mức gián đoạn. Mặc dù cấu trúc tinh thể và thành phần cấu tạo
không đổi, nhưng mật độ trạng thái điện tử và các mức năng lượng là gián đoạn
giống như nguyên tử, nên chúng còn được gọi là “nguyên tử nhân tạo”. Các vùng
năng lượng của vật liệu khối, hạt nano và của phân tử được dẫn ra ở hình 1.6 [8]
Biểu hiện rõ nét thứ hai là sự mở rộng vùng cấm của chất bán dẫn tăng dần
khi kích thước hạt giảm đi và quan sát thấy: sự dịch chuyển bờ hấp thụ về phía các
bước sóng ngắn (dịch chuyển xanh) và sự dịch chuyển đám phát quang của ion pha
tạp về phía bước sóng dài (dịch chuyển đỏ). Ngoài ra hiệu suất phát quang được
tăng lên.

Phạm Văn Thắng Luận văn Thạc sĩ

Bộ môn Quang – Lượng tử 7 Năm 2014

Hình 1.6: So sánh các vùng năng lượng của vật liệu khối, vật liệu nano và phân tử.
HOMO: trạng thái điện tử cơ bản, LUMO: trạng thái điện tử kích thích [8]
Để xem xét hiệu ứng giam giữ lượng tử có xảy ra đối với một loại vật liệu
hay không, người ta thường so sánh kích thước hạt của nó với bán kính exciton
Bohr. Bán kính này được tính theo công thức [18]












*
h
*
e
2
B
m
1
m
1
e
r

(1.6)
Trong đó
*
h
*
e
m,m
là khối lượng hiệu của điện tử và lỗ trống, e là điện tích của
điện tử,


2
h

, h là hằng số Plăng,


là hằng số điện môi của môi trường.
Với ZnS:
5.2r
B

nm
Trong các nghiên cứu của tác giả Kayanuma đã phân chia thành các chế độ
giam giữ lượng tử theo kích thước sau :
 Khi bán kính hạt r < 2r
B
, ta có chế độ giam giữ mạnh: các điện tử và lỗ trống bị
giam giữ một cách độc lập, tuy nhiên tương tác giữa điện tử-lỗ trỗng vẫn quan
trọng.
 Khi r

4r
B
ta có chế độ giam giữ yếu.
 Khi 2r
B


r

4r
B
ta có chế độ giam giữ trung gian.
Phạm Văn Thắng Luận văn Thạc sĩ

Bộ môn Quang – Lượng tử 8 Năm 2014

Hiệu ứng giam giữ lượng tử cũng làm xuất hiện của các vùng con tương
ứng với sự lượng tử hoá dọc theo hướng giam giữ. Khi chiều dài vùng giam giữ
tăng, độ rộng vùng cấm giảm, bởi vậy các dịch chuyển giữa các vùng dịch về phía
các bước sóng dài hơn, cuối cùng thì gần đến giá trị của vật liệu khối. Các tính chất
quang học như hấp thụ, phát quang,… phụ thuộc một cách chặt chẽ vào kích thước
của các nano tinh thể.
1.1.3. Ứng dụng của vật liệu nano
Các vật liệu nano được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, y học, kỹ
thuật, nghiên cứu cũng như đời sống.
Trong ngành công nghiệp hiện nay, các tập đoàn sản xuất điện tử đã bắt đầu
đưa công nghệ nano vào ứng dụng, tạo ra các sản phẩm có tính cạnh tranh lớn.
Trong y học, để chữa bệnh ung thư người ta tìm cách đưa các phân tử thuốc đến
đúng các tế bào ung thư qua các hạt nano đóng vai trò là “ xe tải kéo”, tránh được
hiệu ứng phụ gây ra cho các tế bào lành. Y tế nano ngày nay đang nhằm vào những
vấn đề bức xúc nhất đối với sức khỏe con người, đó là các bệnh do di truyền có
nguyên nhân từ gien, các bệnh hiện nay như: HIV/AIDS, ung thư, tim mạch, các
bệnh đang lan rộng hiện nay như béo phì, tiểu đường, liệt rung (Parkison), mất trí
nhớ (Alzheimer), rõ ràng y học là lĩnh vực được lợi nhiều nhất từ công nghệ này.
Đối với việc sửa sang sắc đẹp đã có sự hình thành nano phẩu thuật thẩm mỹ,nhiều
lọai thuốc thẩm mỹ có chứa các loại hạt nano để làm thẩm mỹ và bảo vệ da. Đây là
một thị trường có sức hấp dẫn mạnh, nhất là đối với công nghệ kiệt xuất mới ra đời
như công nghệ nano. Ngoài ra, các nhà khoa học cũng nghiên cứu thấy rằng các vật
liệu hợp chất kích thước nano có tính chất tốt hơn so với các vật liệu hợp chất thông
thường bởi vậy có nhiều ứng dụng đặc biệt và hiệu quả hơn. Đây là loại vật liệu mở
ra nhiều hướng nghiên cứu mới và hứa hẹn nhiều tiềm năng ứng dụng cao. Một ví
dụ điển hình hợp chất nano bán dẫn ZnS [7].
ZnS có rất nhiều ứng dụng rộng rãi trong khoa học kĩ thuật: Bột phát quang
ZnS được sử dụng trong các tụ điện huỳnh quang, các màn Rơnghen, màn của các
ống phóng điện tử. Người ta chế tạo được nhiều loại photodiot trên cơ sở lớp
Phạm Văn Thắng Luận văn Thạc sĩ

Bộ môn Quang – Lượng tử 9 Năm 2014
chuyển tiếp p-n của ZnS, suất quang điện động của lớp chuyển tiếp p - n trên tinh
thể ZnS thường đạt tới 2,5 V. Điều này cho phép hy vọng có những bước phát triển
trong công nghệ chế tạo thiết bị ghi đọc quang học laser chẳng hạn như làm tăng
mật độ ghi thông tin trên đĩa, tăng tốc độ làm việc của các máy in laser, đĩa
compact, tạo khả năng sử dụng bảng màu trộn từ 3 laser phát màu cơ bản. Ngoài ra
hợp chất ZnS pha với các kim loại chuyển tiếp được sử dụng rất nhiều trong các
lĩnh vực điện phát quang, chẳng hạn như trong các dụng cụ bức xạ electron làm việc
ở dải tần rộng. Với việc pha thêm tạp chất và thay đổi nồng độ tạp chất, có thể điều
khiển được độ rộng vùng cấm làm cho các ứng dụng của ZnS càng trở nên phong
phú [7].
1.2. Polymer và ảnh hưởng của nó đến sự hình thành của các hạt nano
ZnS:Mn
1.2.1. Polymer và phân loại
 Polymer là hợp chất cao phân tử được tạo nên từ rất nhiều nhóm có cấu tạo
hoá học giống nhau lặp đi lặp lại và chúng nối với nhau bằng liên kết đồng
hoá trị [7].
 Phân loại: Có nhiều cách phân loại polymer, sau đây là những cách phân loại thông
dụng nhất [7].
+ Theo nguồn gốc hình thành người ta chia polymer làm hai loại là polymer thiên nhiên
và polymer tổng hợp:
- Polymer thiên nhiên có nguồn gốc thực vật hoặc động vật như xenlulô, cao su tự
nhiên, protein, enzym v.v.
- Polymer tổng hợp được sản xuất từ những loại monome bằng các phản ứng trùng
hợp, trùng ngưng như các loại polyolefin, polyvinylclorit, nhựa henolfoamadehyt,
polyamit, v.v
+ Theo cấu trúc người ta phân biệt polymer thẳng, polymer mạch nhánh, polymer mạng
lưới và polymer không gian.
Phạm Văn Thắng Luận văn Thạc sĩ

Bộ môn Quang – Lượng tử 10 Năm 2014
+ Tùy theo đặc điểm liên kết giữa các phân tử thẳng (hay theo tính chịu nhiệt) người ta
chia các polymer thành polymer nhiệt dẻo và polymer nhiệt rắn.
+ Theo lĩnh vực ứng dụng, vật liệu polymer được chia ra các loại chất dẻo, nylon, sợi
cao su, sơn và keo.
1.2.2. Ảnh hưởng của polymer lên sự hình thành của các hạt nano ZnS:Mn
Polymer là một chất hoạt hoá bề mặt. Chất hoạt hoá bề mặt là các chất có tác
dụng làm giảm sức căng bề mặt của chất lỏng. Phân tử chất hoạt hoá bề mặt gồm
hai phần: Đầu kỵ nước (Hydrophopic) và đầu ưa nước (Hydrophylic). Tính hoạt hoá
bề mặt phụ thuộc vào hai phần này [7].

Hình 1.7: Phân tử chất hoạt hoá bề mặt [1]
+ Đầu ưa nước là một nhóm phân cực mạnh như cacboxyl (COO-), hydroxyl (-OH),
amin (-NH
2
), sulfat (-OSO
3
)…[7]
+ Đầu kỵ nước phải đủ dài, mạch Carbon từ 8 – 21, ankyl thuộc mạch ankal, anken
mạch thẳng hay có vòng cyclo hoặc vòng benzene….[7]
Vai trò chính của chất hoạt hoá bề mặt là tạo lớp màng trên bề mặt hạt nano
để ngăn cản quá trình kết tụ của các hạt. Ngoài ra sự có mặt của chất hoạt hoá bề
mặt trong quá trình chế tạo các hạt nano còn có thể có một số tác động khác như tạo
liên kết với một số vị trí nào đó trên bề mặt hạt nano, giúp cho các hạt nano phân
tán tốt trong dung môi, tăng tính ổn định của dung dịch và ngăn chặn sự ôxi hoá bề
mặt.
Phạm Văn Thắng Luận văn Thạc sĩ

Bộ môn Quang – Lượng tử 11 Năm 2014

Sự bọc phủ các hạt nano bằng polymer được mô hình hoá như hình như ở
hình 1.8 [14].

Hình 1.8: Hình ảnh các hạt nano được bọc phủ polymer [14]
Khi các hạt nano ZnS:Mn được bọc phủ polymer sẽ tránh được việc các hạt
kết tụ trở lại với nhau để tạo thành mẫu khối khiến cho diện tích kích thước bề mặt
tăng lên. Điều này dẫn tới cường độ phát quang và hiệu suất phát quang của hạt
nano cũng tăng. Chính bởi vậy, việc bọc phủ các hạt nano bằng các chất polymer
như Polyvinyl alcohol (PVA), Polyvinyl pyrrolidone (PVP), PolyVinyl Chloride
(PVC), Sodium hexametapolyphosphate (SHMP)… thu hút được rất nhiều sự quan
tâm. G.Murugadoss và cộng sự đã chỉ ra rằng các hạt nano ZnS:Mn
2+
được bọc phủ
PVA nâng cao tính phát quang so với các hạt mà không được bọc phủ. Trong
nghiên cứu của Subhendu K. Panda và đồng nghiệp, sau khi bọc phủ PVP thì kích
thước trung bình của hạt nano ZnS cỡ 2.8 nm, PVP làm ổn định các hạt nano và
cũng cho thấy ảnh hưởng không gian của PVP bọc phủ các hạt nano ZnS qua liên
kết vật lý và hóa học hạn chế mối liên hệ giữa các hạt và ngăn chặn sự kết tụ của
các hạt bên trong sự kết tụ hình cầu.
Polymer PVP có công thức phân tử (C
6
H
9
NO)
n
có nhóm carbonyl –C=O và
công thức cấu tạo [4]:

Phạm Văn Thắng Luận văn Thạc sĩ

Bộ môn Quang – Lượng tử 12 Năm 2014
Polymer PVP dưới dạng bột có màu trắng, ánh sáng màu vàng, hút ẩm mạnh nó tan
tốt trong nước và cồn, nhiệt độ nóng chảy của PVP khoảng 110 đến 180
0
C.
Khi các hạt nano ZnS:Mn được bọc phủ PVP thì các nhóm carbonyl của
phân tử PVP liên kết với ion Zn
2+
, Mn
2+
hình thành lên các liên kết –C=O → Mn
2+
,
–C=O → Zn
2+
dẫn đến sự che phủ các quỹ đạo phân tử PVP với các quỹ đạo của
Zn
2+
, Mn
2+
định xứ ở trên bề mặt các hạt nano ZnS:Mn. Do sự hình thành các liên
kết trên mà các hạt nano ZnS:Mn không kết tụ với nhau vì thế kích thước hạt bị
giảm đi.
1.2.3. Phương pháp bọc phủ các hạt nano ZnS:Mn bằng polymer
Có hai phương pháp thường thấy khi bọc phủ các hạt nano bằng các chất
polymer (PVA, PVP):
+ Phương pháp bọc phủ trước: Các chất polymer được trộn chung cùng với dung
dịch tiền chất và khuấy đều trong nhiều giờ trước quá trình tạo hạt nano.
+ Phương pháp bọc phủ sau: Sau khi đã được tạo thành các hạt nano được phân
tán vào các dung dịch polymer và khuấy đều trong vòng nhiều giờ.

Các phương pháp bọc phủ trên đã được nhiều người tiến hành thưc nghiệm.
Với phương pháp bọc phủ trước thì Mansi Chitkara và cộng sự đã bọc phủ ZnS:Mn
bằng PVP, Subhendu K.Panda và cộng sự bọc phủ các hạt nano ZnS bằng PVP.
Còn phương pháp bọc phủ sau thì có G.Murugadoss và cộng sự đã bọc phủ cho các
hạt nano ZnS:Mn
2+
bằng PVP và SHMP.
Thực nghiệm cho thấy việc bọc phủ sau cho phép tính toán khối lượng của
các hạt nano và polymer một cách xác định, vì thế chúng tôi tập trung vào nghiên
cứu bọc phủ sau các hạt nano.
1.3. Cấu trúc tinh thể, vùng năng lượng của vật liệu nano ZnS:Mn
1.3.1. Cấu trúc tinh thể của ZnS
ZnS là hợp chất bán dẫn thuộc nhóm A
2
B
6
. Nó có độ rộng vùng cấm tương
đối rộng (E
g
= 3.67 eV ở 300K) và chuyển mức thẳng. Các nguyên tử Zn và S liên
kết với nhau theo một cấu trúc tuần hoàn, tạo thành tinh thể. Tinh thể ZnS có hai
Phạm Văn Thắng Luận văn Thạc sĩ

Bộ môn Quang – Lượng tử 13 Năm 2014
dạng cấu trúc chính là mạng tinh thể lập phương tâm mặt (hay sphalerite) và mạng
tinh thể lục giác (hay wurtzite). Tuỳ thuộc vào nhiệt độ nung mà ta thu được ZnS có
cấu trúc sphalerite hay wurtzite [3].
1.3.1.1. Cấu trúc tinh thể lập phương (hay sphelerite)
Hình 1.9 là cấu trúc dạng dạng lập phương tâm mặt (hay sphalerite) của tinh
thể ZnS [3].

Ở cấu trúc này, trong mỗi ô mạng cơ sở có 4 phân tử ZnS với tọa độ như sau:
+ 4 nguyên tử Zn có toạ độ:
1 1 1 1 3 3 3 1 3 3 3 1
( , , );( , , );( , , );( , , )
4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4

+ 4 nguyên tử S có toạ độ:
1 1 1 1 1 1
(0,0,0);(0, , );( ,0, );( , ,0)
2 2 2 2 2 2

Mỗi nguyên tử Zn (hay S) được bao bọc bởi 4 nguyên tử S (hay Zn) ở 4 đỉnh
của tứ diện đều với khoảng cách
a
4
3
, với
)(410,5
o
Aa 
là hằng số mạng. Mỗi
nguyên tử Zn (S) còn được bao bọc bởi 12 nguyên tử còn lại, chúng ở lân cận bậc
Hình 1.9: Cấu trúc dạng lập phương tâm mặt (hay sphalerite) của
tinh thể ZnS (a) và toạ độ của các nguyên tử Zn, S (b) [7]
Phạm Văn Thắng Luận văn Thạc sĩ

Bộ môn Quang – Lượng tử 14 Năm 2014

hai nằm trên khoảng cách
a
2
2
. Trong đó có 6 nguyên tử nằm ở đỉnh của lục giác
trên cùng mặt phẳng ban đầu, 6 nguyên tử còn lại tạo thành hình lăng trụ gồm 3
nguyên tử ở mặt cao hơn, 3 nguyên tử ở mặt phẳng thấp hơn mặt phẳng kể trên. Các
lớp ZnS định hướng theo trục [111] . Do đó tinh thể có cấu trúc lập phương giả kẽm
có tính dị hướng.
Nhóm đối xứng không gian của tinh thể A
2
B
6
ứng với mạng tinh thể này là T
2
d

– F
43m
. Đây là cấu trúc thường gặp của ZnS ở điều kiện nhiệt độ áp suất bình
thường.

1.3.1.2. Cấu trúc tinh thể lục giác hay Wurzte
Cấu trúc dạng wurtzire được xây dựng trên quy luật xếp cầu theo hình 6 cạnh
của các nguyên tử S trong đó một nửa số hỗng 4 mặt chứa nguyên tử Zn định
hướng song song với nhau (hình 1.10) [3]



Nhóm đối xứng không gian của cấu trúc lục giác là - p

63
mc. Ở cấu trúc
wurtzite, mỗi ô mạng cơ sở có 2 phân tử ZnS. Mỗi nguyên tử Zn (S) được bao
quanh bởi 4 nguyên tử S (Zn) đặt trên các đỉnh tứ diện ở cùng khoảng cách
[a
2
/3+c
2
(u-1/2)
2
]
1/2
, trong đó a là hằng số mạng, u là hằng số mạng dọc trục z. Ngoài
ra mỗi loại cũng được bao bọc bởi 12 nguyên tử cùng loại đó, trong đó có 6 nguyên
Hình 1.10: Cấu trúc dạng lục giác hay wurtzite của tinh thể ZnS [7]
Phạm Văn Thắng Luận văn Thạc sĩ

Bộ môn Quang – Lượng tử 15 Năm 2014
tử ở đỉnh của một lục giác nằm trong cùng một mặt phẳng với nguyên tử ban đầu và
cách nó một khoảng là a, 6 nguyên tử kia ở đỉnh mặt lăng trụ có đáy là một tam diện
ở khoảng cách bằng [a
2
/3+c
2
/4]
1/2
. Các tọa độ của nguyên tử Zn là (0, 0, 0); (1/3,
2/3, 1/2) và các tọa độ của nguyên tố S là (0, 0, 4); (1/3, 2/3, 1/2+u) .
1.3.2. Cấu trúc vùng năng lượng của ZnS
ZnS là chất bán dẫn vùng cấm rộng và thẳng, đây là lí do tại sao ZnS có thể

phát quang với bước sóng ngắn và có thể tạo ra những bẫy bắt điện tử khá sâu trong
vùng cấm [2].
Zn có nguyên tử số là 30, S có nguyên tử số là 16 với cấu hình electron
tương ứng là:
+ Zn: 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
10
4s
2

+ S: 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
4
Trong phân tử ZnS các nguyên tử Zn và S có thể liên kết dạng hỗn hợp: ion (77%)

và cộng hoá trị (23%). Trong liên kết ion nguyên tử Zn nhường 2 electron cho S trở
thành ion Zn
2+
có cấu hình điện tử là 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
10
, còn nguyên tử S nhận
thêm 2 electron trở thành S
2-
có cấu hình điện tử là 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
.
Liên kết cộng

hoá trị, do phải đóng góp chung điện tử nên nguyên tử Zn trở thành Zn
2-
có cấu hình
electron lớp ngoài cùng là 4s
1
4p
3
và S trở thành S
2+
có cấu hình lớp ngoài cùng là
3s
1
3p
3
. Như vậy trong liên kết cộng hoá trị cả Zn và S đều có cấu hình s
1
p
3
(gọi là
liên kết lai hoá sp
3
) [19].
Mỗi nguyên tử Zn được bao quanh bởi bốn nguyên tử S và ngược lại. Với 3
orbital nguyên tử p và một orbital nguyên tử s mỗi cation và anion, sẽ có orbital
nguyên tử lai hoá sp
3
. Khi các nguyên tử sắp xếp trong một nhóm các orbital được
coi là một tập hợp các liên kết orbital giữa các nguyên tử bên cạnh gần nhất. Chúng
hình thành một obital liên kết σ và một orbital chống liên kết σ*. Khi số lượng các
nguyên tử trong tinh thể tăng, mỗi orbital địa phương hình thành một orbital phân tử

mở rộng trên tinh thể, cuối cùng phát triển thành vùng dẫn và vùng hóa trị. Orbital
phân tử lấp đầy cao nhất (the highest occupied molecular orbital: HOMO) trở thành
đỉnh của vùng hóa trị và orbital phân tử không lấp đầy thấp nhất (the lowest
Phạm Văn Thắng Luận văn Thạc sĩ

Bộ môn Quang – Lượng tử 16 Năm 2014
unoccupied molecular orbital: LUMO) trở thành đáy của vùng dẫn. Khoảng cách
HOMO-LUMO là khe năng lượng hay độ rộng vùng cấm của tinh thể ZnS. Sự hình
thành các cấu trúc vùng năng lượng của tinh thể ZnS từ các quỹ đạo lai hoá sp
3
của
Zn, S được dẫn ra ở hình 1.11 [19].

Hình 1.11: Sự hình thành orbital phân tử ở các vùng [19]
Với mô hình liên kết chặt chẽ cấu trúc điện tử cho các tinh thể rất nhỏ có thể
được tính bằng cách sử dụng phương pháp cơ học lượng tử, nhưng nó không thể
tính được mức năng lượng cho các nhóm lớn, bởi vì quá nhiều nguyên tử phải được
đưa vào. Cấu trúc vùng năng lượng của bán dẫn được mô tả bởi các vùng parabol
đơn đã được giảm xuống và cấu trúc vùng năng lượng thực tế hơn đã được xem xét.
Đối với các chất bán dẫn vùng dẫn được hình thành từ orbital s của các ion kim loại,
trong khi vùng hóa trị phát triển từ orbital p của S, Se hoặc nguyên tố khác của
nhóm V hoặc nhóm VI [15].
Hầu hết các lý thuyết hiện nay gần đúng vùng dẫn là các parabol đơn giản.
Phương pháp này phù hợp cho sự mô tả cả vùng dẫn và vùng hóa trị.
Phạm Văn Thắng Luận văn Thạc sĩ

Bộ môn Quang – Lượng tử 17 Năm 2014

Hình 1.12: Cấu trúc vùng năng lượng của bán dẫn loại zincblende và
wurtzite [15].

Trong khi vùng dẫn của hầu hết các trường hợp là gần đúng với vùng parabol
là 2 sự uốn cong spin suy biến ở k=0, vùng hoá trị thì không. Trong hình 3.6 đã chỉ
ra với cấu trúc tinh thể zincblende và wurtzite.
Trong cấu trúc zincblende, các spin-quỹ đạo tương tác, điều này dẫn đến
giảm sự suy biến vùng hóa trị. Vùng hóa trị sau đó được phân loại đối với tổng
momen-góc quay
J

, thay thế cho tổng của moment góc quỹ đạo
l

và moment góc
spin
S

. Kết hợp moment quỹ đạo spin 1 và moment góc spin 1/2, người ta có thể
xây dựng một vùng hoá trị suy biến 4 đường parabol với tổng moment góc J = 3/2
(m
j
=

3/2
;

1/2) và vùng hoá trị suy biến 2 đường parabol với J = 1/2 (m
j

=

1/2).

Trong cấu trúc vật liệu chấm lượng tử và vật liệu khối các vùng con “lỗ trống
nặng” (HH) và “lỗ trống nhẹ” (LH) được áp dụng cho 2 vùng hoá trị cao nhất và
vùng chia của spin-quỹ đạo (SO) cho vùng hoá trị thấp nhất.
Tinh thể loại wurtzite, cũng tại k=0, sự suy biến của 2 vùng hoá trị cao nhất
được rời đi do sự phân tách của trường tinh thể. Trong bán dẫn khối của loại
wurtzite, 3 mức năng lượng của vùng hoá trị được biểu thị mức A, B và C.
Phạm Văn Thắng Luận văn Thạc sĩ

Bộ môn Quang – Lượng tử 18 Năm 2014
1.3.3. Ảnh hưởng của Mn lên cấu trúc tinh thể, vùng năng lượng của ZnS
Bằng thực nghiệm người ta thấy rằng đối với đa số các hợp chất bán dẫn
vùng cấm rộng khi tăng nồng độ tạp chất trong một khoảng nào đó thì độ rộng vùng
cấm của chúng tăng [18]. Tuy nhiên đối với bán dẫn bán từ ZnS pha tạp Mn, Co,
Fe, Cu … khi tăng nồng độ tạp chất thì độ rộng vùng cấm bị giảm một chút xuống
cực tiểu, sau đó mới tăng khi tăng tiếp tục nồng độ tạp chất. Nguyên nhân của hiện
tượng này là do tương tác giữa các điện tử dẫn và các điện tử 3d của các ion từ (gọi
là tương tác trao đổi s- d).
Về cơ bản, sự có mặt của nguyên tử tạp chất trong khoảng nồng độ nhỏ vẫn
không làm thay đổi cấu trúc mạng tinh thể của chúng so với khi chưa pha tạp,
nhưng hằng số mạng của tinh thể bị thay đổi.
Những chuyển dời quang học ở các nguyên tố xảy ra giữa các trạng thái với
cấu hình 3d chưa lấp đầy. Các hàm sóng của các trạng thái này được xác định một
cách thuận tiện nhờ hàm sóng của các ion tự do và có tính tới sự nhiễu loạn do
trường mạng tinh thể gây ra.
Bằng phương pháp cộng hưởng spin - điện tử, spin điện tử - quang và
phương pháp cộng hưởng từ quang (ODMR) đã xác định được các ion Mn
2+
đã thay
thế các vị trí của Zn
2+

trong mạng tinh thể của ZnS, tạo ra cấu hình Mn
2+
(3d
5
). Các
điện tử 4s
2
của Mn
2+
đóng vai trò như các điện tử 4s
2
của Zn
2+
[6].
Do các ion từ Mn
2+
có momen định xứ tổng cộng khác không mà xảy ra
tương tác spin - spin giữa các điện tử 3d của các ion từ với điện tử dẫn tạo ra dịch
chuyển phân mức vùng dẫn và vùng hoá trị của ZnS. Ngoài ra, tương tác này còn
ảnh hưởng đến hằng số mạng. Sự có mặt của ion Mn
2+
trong trường tinh thể của
ZnS đã tạo nên những mức năng lượng xác định trong vùng cấm của nó. Dưới tác
dụng của trường tinh thể và tương tác spin - quỹ đạo, các mức năng lượng bị tách
thành các phân mức con (hình 1.13) [6].
Phạm Văn Thắng Luận văn Thạc sĩ

Bộ môn Quang – Lượng tử 19 Năm 2014

Hình 1.13: Sơ đồ mức năng lượng của ion Mn

2+
tự do (a) và ion Mn
2+

trong trường tinh
thể của ZnS (b) [6]
Do vậy trong phổ hấp thụ và bức xạ của ZnS:Mn
2+
ngoài các vạch và các
đám đặc trưng cho số tái hợp của các exciton tự do, exciton liên kết trên các mức
donor, acceptor trung hoà, còn xuất hiện các đám rộng liên quan đến lớp vỏ 3d của
ion Mn
2+
[6].
1.4. Phổ hấp thụ, phát quang và kích thích phát quang của PVP
Hình 1.14 là phổ phát quang của dung dịch PVP 1%. PVP phát quang yếu
với đỉnh lớn nhất là 430nm và tương ứng với các đỉnh kích thích là 235; 260; 340
và 374nm. Những đỉnh kích thích này là do chuyển dời điện tử trong quỹ đạo của
phân tử PVP liên quan tới nhóm C=O tương ứng S
0
-S
1
(π- π
*
), S
0
-S
1
(n- π
*

) và S
0
-T
1

(n- π
*
). Năng lượng của các chuyển dời điện tử này được sắp xếp theo thứ tự:
S
0
-T
1
(n- π
*
) < S
0
-S
1
(n- π
*
) < S
0
-S
1
(π- π
*
)