DSpace at VNU: Nghiên cứu tính chất dập tắt huỳnh quang của vật liệu tổ hợp nano sử dụng cho linh kiện quang điện

Nghiên cứu tính chất dập tắt huỳnh quang của
vật liệu tổ hợp nano sử dụng cho linh kiện
quang điện
Nguyễn Thị Thúy Nga
Trường Đại học Công nghệ
Luận văn ThS Chuyên ngành: Vật liệu và linh kiện nano
Mã số Chuyên ngành đào tạo thí điểm
Người hướng dẫn: GS.TS. Nguyễn Năng Định
Năm bảo vệ: 2014

Keywords. Linh kiện nano; Linh kiện quang điện; Vật liệu Nano; Huỳnh quang.


1

MỞ ĐẦU
Các linh kiện vi điện tử, quang điện tử và quang tử càng ngày càng được giảm
thiểu về kích thước và nâng cao hiệu suất. Đó là nhờ có sự phát triển rất nhanh của
công nghệ micro và nano. Ảnh hưởng của các hạt nanô ôxit lên tính chất quang điện
của tổ hợp nanô được giải thích là do các hạt TiO2, SiO2 thường tạo ra chuyển tiếp dị
chất. Trong polymer dẫn (mật độ hạt tải thấp) năng lượng của hạt tải được xác định bởi
sự phân cực trong vật liệu ảnh hưởng lên cấu hình các mức năng lượng HOMO và
LUMO cũng như năng lượng exciton. Quá trình phân tách điện tích của hạt tải (charge
separation) được cải thiện nhờ cấy thêm vật liệu giàu điện tử như C60, chất màu hay
nanô tinh thể. Quá trình tách hạt tải có thể rất nhanh so với quá trình tan dã không bức
xạ của đơn exciton, dẫn đến dập tắt cường độ quang huỳnh quang (PL). Trên thế giới,
hướng nghiên cứu vật liệu tổ hợp nanô đơn lớp và đa lớp đã và đang được rất nhiều
nhóm khoa học quan tâm, thí dụ ở các nước như Mỹ, Anh, Pháp, Đức, Italy, Canada,
Nhật Bản, Singapore, Hàn Quốc. Trên cơ sở các màng mỏng tổ hợp nanô, các linh
kiện điôt phát quang hữu cơ (OLED), pin mặt trời hữu cơ (OSC),… chất lượng cao,
thân thiện môi trường đang được nghiên cứu chế tạo và đưa vào ứng dụng thực tiễn.

Các nghiên cứu gần đây của GS. Nguyễn Năng Định và cộng sự phần nào đã
làm sáng tỏ các cơ chế của một số hiệu ứng điện huỳnh quang, quang huỳnh quang của
vật liệu polymer và tổ hợp nanô phát quang. Các hạt nanô tinh thể TiO2 trộn vào
polymer đã tạo ra biên tiếp xúc bán dẫn vùng cấm rộng / polymer, làm cho các hạt tải
(điện tử và lỗ trống) sinh ra trên biên tiếp xúc khi được chiếu sáng dễ dàng chuyển
động về các điện cực tương ứng tạo ra điện thế và dòng điện.
Với mục đích nghiên cứu chế tạo vật liệu tổ hợp nano chứa các chuyển tiếp dị
chất, đồng thời nghiên cứu các tính chất đặc thù của chúng, tôi đã chọn đề tài:
“Nghiên cứu tính chất dập tắt huỳnh quang của vật liệu tổ hợp nano sử dụng cho
linh kiện quang điện”.
Mục đích nghiên cứu:
- Chế tạo vật liệu tổ hợp nanô chứa chuyển tiếp dị chất phù hợp cho việc nghiên
cứu hiệu ứng và tính chất dập tắt huỳnh quang, qua đó nghiên cứu cơ chế truyền năng
lượng và hạt tải qua biên tiếp xúc hữu cơ / vô cơ.
- Khảo sát đặc trưng tính chất quang điện của vật liệu tổ hợp nano nêu trên nhằm
sử dụng để chế tạo pin mặt trời hữu cơ (OSC).


2

Các kết quả nghiên cứu được trình bày trong 3 chương của luận văn như sau:
Chương 1: Trình bày tổng quan lý thuyết về polymer dẫn, định nghĩa dập tắt
huỳnh quang và cấu tạo của một số linh kiện quang điện.
Chương 2: Trình bày các phương pháp chế tạo và đo đạc.
Chương 3: Trình bày các kết quả thu được khi khảo sát tính chất dập tắt huỳnh
quang của tổ hợp polymer, đồng thời qua phép đo đặc tuyến dòng thế (I-V) tính toán
được hiệu suất chuyển hóa quang điện của vật liệu chứa các loại tổ hợp polymer này


36

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt
[1] Nguyễn Duy Khánh, Trần Vĩnh Sơn, Huỳnh Ngọc Tiên (2009), Khóa luận tốt
nghiệp, Đại học Khoa Học Tự Nhiên Tp HCM.
[2] Nguyễn Thị Lan (2004), “Chế tạo màng nano TiO2 dạng anatas và khảo sát hoạt
tính xúc tác quang phân hủy metylen xanh”, Luận văn thạc sỹ khoa học, Đại học Bách
khoa Hà Nội.
[3] Ngô Sỹ Lương (2005), Ảnh hưởng của các yếu tố trong quá trình điều chế đến
kích thước hạt và cấu trúc tinh thể của TiO2. Tạp chí Khoa học. Khoa học tự nhiên và
công nghệ. ĐHQGHN, T.XXI, N.2, tr. 16-22.
Tài liệu tiếng Anh
[4] A. Mills, S. Le Hunte, “An overview of semiconductor photocatalysis, J.
Photochem. and Photobiology”, A: Chemistry ,1997), pp.108.
[5] C.Y. Kuo, W.C. Tang, C. Gau, T.F. Guo, D.Z. Jeng, Appl. Phys. Lett. 93 (2008)
033303.
[6] Derek M. Stevens et al. (2009), “Enhancement of the Morphology and Open
Circuit Voltage in Bilayer Polymer/Fullerene Solar Cells”, Physical Chemistry.
[7] J. H. Burroughes et al (1990), “Light emitting diodes based on conjugated
polymers”, Nature, 347 539.
[8] J. Thipperudrappa D. S. Biradar, and S. M. Hanagodimath, J. Lumin.124 (2007)
45.
[9] L.S.Hung, C.H. Chen (2002), “Recent Progress of

Molecular organic

electroluminescent material and devices”, Materials Science and Engineering R 39,
143-222.
[10] Maher Al-Ibrahim et al. (2005), “Flexible large area polymer solar cells
based on poly(3-hexylthiophene)/fullerene”, Solar Energy Materials & Solar

Cells, 85(1), pp. 13-20.
[11] M. Vohlgenannt, et al (2001), “Formation cross-sections of singlet and triple
excitons in π-conjugated polymers”, Nature 409, 494.
[12] N. J . Turro, “Modern Molecular Photochemistry”, Modern Molecular
Photochemistry. C, 113 (26), pp 11408–11415.


37

[13] S. A. Carter, J. C. Scott, J. Brock, Enhanced luminance in polymer composite
light emitting diodes,J. Appl. Phys. 71(9) (1997) 1145.
[14] S. Bhattacharyya, A. Mitavapatra, Bull. Mater. Sci.35 (2012) 719.
[15] S. H. Yang, T. P. Nguyen, P. Le Rendu, C. S. Hsu, Composites Part A: Appl.
Sci. Manufact. 36 (2005) 509.
[16] S. Ren, L. Y. Chang, S. K. Lim, J. Zhao, M. Smith, N. Zhao, V. Bulovic, M.
Bawendi, S. Gradecak, Nano Letters 11 (2011) 3998.
[17] S. V. Chasteen, “Exciton dynamics in conjugated polymer phottovolataics: steady
–state and time-resolved optical spectroscopy”, Doctor of philosophy in Physics,
December 2005.
[18] V. K. Sachder, R. Kumar, A. Singh, S. Kumar, and R. M. Mehra, “Electrical
conducting polymers: An overview”, Solid State Phenomena, 1997, pp. 55.
[19] V. Shrotriya, J. Quyang, R. J. Tseng, G. Li, Y. Yang, Chem. Phys. Lett. 411
(2005) 138.
[20] Y. Cao et al (1999), “Improved quantum efficiency for electroluminescence in
semi-conducting polymer”, Nature 397, 414.