Chế tạo, nghiên cứu và các tính chất quang của các chấm lương tử cdznse(s)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

PHẠM VĂN DUY

CHẾ TẠO, NGHIÊN CỨU VÀ CÁC TÍNH CHẤT QUANG
CỦA CÁC CHẤM LƯỢNG TỬ CdZnSe (S)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

Thái Nguyên, năm 2017


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

PHẠM VĂN DUY

CHẾ TẠO, NGHIÊN CỨU VÀ CÁC TÍNH CHẤT QUANG
CỦA CÁC CHẤM LƯỢNG TỬ CdZnSe (S)
Ngành: VẬT LÝ CHẤT RẮN
Mã số: 60.44.01.04

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

Người hướng dẫn khoa học: TS. Vũ Thị Hồng Hạnh

Thái Nguyên, năm 2017


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự
hướng dẫn của TS. Vũ Thị Hồng Hạnh. Các số liệu và kết quả trong
luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất cứ công
trình nào khác.
Tác giả luận văn

Phạm Văn Duy

i


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Vật lý đã tạo điều
kiện thuận lợi cho chúng tôi trong quá trình nghiên cứu đề tài. Với sự kính
trọng và lòng biết ơn sâu sắc, chúng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cô
giáo TS. Vũ Thị Hồng Hạnh, giảng viên khoa Vật Lý – Đại học Sư Phạm Thái
Nguyên đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, giúp đỡ chúng tôi hoàn thành đề tài
nghiên cứu khoa học này. Tôi xin được cảm ơn tới GS.TS Nguyễn Xuân Nghĩa,
NCS Hoàng Thị Lan Hương – Viện khoa học vật liệu thuộc Viện Hàn Lâm Khoa
học và Công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ tôi trong quá trình chế tạo mẫu và thực
hiện các phép đo quang. Tôi xin được cảm ơn các anh chị, các em, các bạn
trong nhóm nghiên cứu đề tài đã giúp đỡ em trong suốt thời gian nghiên cứu
đề tài.
Chúng tôi xin gửi lời cảm ơn tới Ban Giám Hiệu nhà trường, Ban chủ
nhiệm khoa Vật Lý – Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên đã tạo điều kiện
thuận lợi giúp tôi hoàn thành đề tài này.
Dù bản thân đã rất cố gắng nhưng do còn hạn chế về kiến thức chuyên
ngành nên đề tài sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong nhận được
sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cô giáo, các bạn để đề tài được hoàn thiện.
Tôi xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, tháng, ……năm 2017
Tác giả luận văn

Phạm Văn Duy

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... ii
MỤC LỤC............................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................ iv
DANH MỤC CÁC BẢNG ..................................................................................... v
DANH MỤC CÁC HÌNH ..................................................................................... vi LỜI
NÓI ĐẦU...................................................................................................... 1

1. Lí do chọn đề tài .............................................................................................. 1
2. Mục đích nghiên cứu .......................................................................................
2
3. Nội dung nghiên cứu ....................................................................................... 2
4. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................
3
5. Cấu trúc khóa luận ...........................................................................................
3
Chương 1 TỔNG QUAN ...................................................................................... 4

1.1. Giới thiệu ......................................................................................................
4
1.2. Tính chất quang của vật liệu nano ................................................................

7
1.2.1. Tính chất hấp thụ .......................................................................................
7
1.2.2. Tính chất phát quang .................................................................................
9
1.3. Chấm lượng tử ............................................................................................
11
1.3.1. Chấm lượng tử bán dẫn ...........................................................................
11
1.3.2. Chấm lượng tử hợp kim...........................................................................
12
iii


1.4. Các phương pháp chế tạo nano tinh thể .....................................................
15
1.4.1. Các phương pháp vật lý ...........................................................................
16
1.4.2. Các phương pháp hóa học .......................................................................
19
Chương 2 THỰC NGHIỆM ............................................................................... 23

2.1. Chế tạo mẫu CdZnS.................................................................................... 23
2.1.1. Thực nghiệm chế tạo các chấm lượng tử CdZnS ........................................
23
2.1.2. Chế tạo các chấm lượng tử CdZnS .............................................................
24

iii

2.2. Các phương pháp thực nghiệm nghiên cứu tnh chất của vật liệu .............
25
2.2.3. Phân tích huỳnh quang tia X ................................................................... 28
2.2.4. Hấp thụ quang.......................................................................................... 28
2.2.5. Quang huỳnh quang ................................................................................. 31
2.2.6. Thời gian sống huỳnh quang ................................................................... 33
Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................ 34

3.1. Hình dạng và cấu trúc của các chấm lượng tử CdxZn1-xS .......................... 34
3.1.1. Ảnh TEM ................................................................................................. 34
3.1.2. Thành phần và cấu trúc của các chấm lượng tử Cdx Zn1-x S.................... 36
3.2. Tính chất quang .......................................................................................... 38
3.2.1. Phổ hấp thụ .............................................................................................. 38
3.2.2. Phổ huỳnh quang ..................................................................................... 44
3.2.3. Thời gian sống huỳnh quang ................................................................... 47
KẾT LUẬN ........................................................................................................ 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 53

iv


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
STT

Chữ viết tắt

Chữ viết đầy đủ

1

S

Lưu huỳnh

2

Cd

Cadimi

3

Eg

Năng lượng vùng cấm

4

nm

Nano met

5

N2

Khí Nitơ

6

HQ

Huỳnh quang

7

OA

Acid Oleic

8

Zn

Kẽm

9

Abs

Hấp thụ

10

CdO

Cadimi Oxit

11

CdS

Cadimi Sunfua

12

NC

Nano tinh thể

13

ODE

Octadecene

14

TEM

Kính hiển vi điện tử truyền qua

15

XRD

Nhiễu xạ tia X

16

HDA

Hexadecylamine

17

ZnS

Zins Sulfide

18

Ion S2-

19

S2CdSe

20

Cd2+

Ion Cd2+

21

Ion Zn2+

22

Zn2+
EDS

Tán sắc năng lượng

23

CLT

Chấm lượng tử

24

PLQY

Hiệu suất lượng tử

25

ZnSt2

Zinc Stearate

Cadmium Selenide

iv


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1. Hằng số mạng c và a của các chấm lượng tử CdxZn1-xS...............38
Bảng 3.2. Các hằng số thu được bằng việc làm khớp đường cong suy giảm
huỳnh quang của các CLT. ...........................................................50

v


DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Mô hình robot nano ứng dụng trong y học. Các hạt nano có
đặc tính sinh học được xem như một robot nano giúp truyền
thuốc,
têu hủy các tế bào ung thư[8]. ..........................................................
5
Hình 1.2 Mô tả sự mở rộng vùng cấm, liên quan chặt chẽ tới đặc tính
quang của chấm lượng tử CdSe [5]. ..................................................
9
Hình 1.3. Phổ hấp thụ (a) và huỳnh quang (b) của các chấm lượng tử CdSe
với các kích thước khác nhau [5]. ................................................... 10
Hình 1.4. Mô hình chấm lượng tử với cấu trúc vỏ lõi và phổ huỳnh quang
tương ứng với kích thước tăng dần của chúng [12] ........................
11
Hình 1.5. Ảnh Fe SEM của chấm lượng tử CdZnS với thành phần Cd 0,2;
0,4; 0,6 và 0,8%. Cd0,8Zn0,2S (a), Cd0,6Zn0,4S (b), Cd0,4Zn0,6S (c)
và Cd0,2Zn0,8S(d) [13]....................................................................... 14
Hình 1.6. Ảnh các mẫu CLT ba thành phần CdZnSe/ZnSeS x ML, x = 0, 2,
4, 6,(a), CdZnSe/ZnSe1-ySy 4 ML (y = 0,2; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8)
(b), phát xạ dưới ánh sáng có bước sóng 380 nm [3]...................... 15
Hình 1.7. (a). Máy nghiền SPEX 8000, (b). Cối nghiền và bi nghiền [2]......... 17

Hình 1.8. Sơ đồ nguyên lý thiết bị EBL [27] .................................................... 18
Hình 1.9. Quá trình tổng hợp TiO2 ZnO bằng phương pháp Sol-Gel [2]. ........ 19
Hình 1.10. Sơ đồ chế tạo của phương pháp phân huỷ tền chất cơ kim [2] ......
21
Hình 2.1. Hình ảnh hệ chế tạo các chấm lượng tử CdxZn1-xS. .......................... 24
Hình 2.2. a) Sơ đồ nguyên lý của kính hiển vi điện tử truyền qua, b) Kính
hiển vi điện tử truyền qua JEM 1010 đặt tại Viện Vệ sinh Dịch
tễ Trung ương. ................................................................................. 25
vi


Hình 2.3. Hiện tượng các tia X nhiễu xạ trên các mặt mạng ............................ 27
Hình 2.4. Nguyên lý của hiện tượng huỳnh quang tia X................................... 28
Hình 2.5 : Ảnh chụp hệ máy quang phổ UV-visible-Nir Absorption
Spectrophotometer (nhãn hiệu Cary 5000, Varian). .......................
29

vi
i


Hình 2.6. Sơ đồ khối một hệ đo huỳnh quang thông thường. ...........................
32
Hình 2.7. Hệ đo huỳnh quang nhãn hiệu FS 920. ............................................. 32
Hình 3.1. Ảnh TEM của các nano tinh thể Cd0.5Zn0.5S với tỷ lệ Cd:Zn = 1:1,
chế tạo tại nhiệt độ 280oC. .............................................................. 34
Hình 3.2. Ảnh TEM của các nano tnh thể: (a) Cd0.28Zn0.72S; (b)
Cd0.71Zn0.29S..................................................................................... 35
Hình 3.3. Phổ tán sắc năng lượng(EDS) của chấm lượng tử Cd0,57Zn0,43S
(a) và Cd0,71Zn0,29S (b)..................................................................... 36

Hình 3.4. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu ZnS và CdZnS với tỷ lệ Zn/Cd
là khác nhau: 0,9/0,1 ; 0,72/0,28. ....................................................
37
Hình 3.5. Phổ hấp thụ của chấm lượng tử CdZnS chế tạo ở thời gian 5
phút với tỉ lệ Cd:Zn= 0,7: 0,3 được chế tạo tại nhiệt độ 280oC,
mẫu
được phân tán trong Toluene và đo tại nhiệt độ phòng...................
39
Hình 3.6. Phổ hấp thụ của các chấm lượng tử Cd0.7Zn0.3S chế tạo tại nhiệt độ
280oC với thời gian chế tạo mẫu khác nhau từ 5 phút đến 10h. ..........
40
Hình 3.7. Phổ hấp thụ của các chấm lượng tử Cd0.5Zn0.5S chế tạo tại nhiệt độ
280oC với thời gian chế tạo mẫu khác nhau từ 5 phút đến 8h............
41
Hình 3.8. Phổ hấp thụ của các chấm lượng tử Cd0,85Zn0,15S chế tạo tại nhiệt độ
280oC với thời gian chế tạo mẫu khác nhau từ 5 phút đến 10h (a) và
từ 5 phút đến 4h.................................................................................
41
Hình 3.9. Phổ hấp thụ của các chấm lượng tử hợp kim phụ thuộc vào
thành phần cấu tạo (a) và đường biểu diễn sự phụ thuộc của
độ rộng
vùng cấm của CLT hợp kim vào thành phần cấu tạo (b). ............... 43
Hình 3.10. Phổ huỳnh quang của chấm lượng tử Cd0,7Zn0,3S được chế tạo nhiệt


độ 280oC trong thời gian 5 phút, đo tại nhiệt độ phòng, bước sóng
kích thích 370 nm. ............................................................................
44
Hình 3.11. Phổ HQ (a) và phổ HQ chuẩn hóa của các CLT CdZnS với tỉ lệ
Cd:Zn = 0,7 : 0,3 được chế tạo tại nhiệt độ 280oC với thời gian lấy

mẫu khác nhau..................................................................................
45
vii


Hình 3.12. Phổ HQ (a) và phổ HQ chuẩn hóa của chấm lượng tử CdZnS với tỉ
lệ Cd:Zn = 0,85:0,15 được chế tạo tại nhiệt độ 280oC với thời gian
lấy mẫu khác nhau ............................................................................
46
Hình 3.13. Vị trí đỉnh huỳnh quang của các CLT Cd0,7Zn0,3S và
Cd0,85Zn0,15S thay đổi theo thời gian chế tạo mẫu. .......................... 47
Hình 3.14 . Đường cong suy giảm huỳnh quang của CLT Zn0,5Cd0,5S được
đo ở nhiệt độ phòng, dưới kích thích xung tại bức xạ 370 nm:
(a)phân tích tại cực đại của dải phát xạ exciton và (b) phân tích
tại cực đại của dải phát xạ tương ứng với các sai hỏng/bề mặt. .....
48

viii


LỜI NÓI ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Hiện nay, công nghệ nano được đầu tư phát triển mạnh mẽ với những
ứng dụng trong mọi lĩnh vực của cuộc sống. Với sự phát triển của khoa học
kỹ thuật, 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 tnh tăng lên rất lớn [16], các
ống nano cacbon cực kỳ vững chắc, có độ bền cơ học gấp 10 lần thép và đặc
biệt có tnh bền nhiệt rất cao, những loại pin mới có khả năng quang hợp
nhân tạo sẽ giúp con người sản xuất năng lượng sạch [4]…Ngoài ra công nghệ
nano còn rất nhiều ứng dụng quan trọng trong nhiều ngành nghề khác nhau

như y tế, an ninh quốc phòng [28], an toàn thực phẩm[19]… 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 tnh chất vô cùng độc đáo mà những vật liệu
có kích thước lớn hơn không có được như độ bền cơ học cao, tnh xúc tác
cao, tnh siêu thuận từ, các tnh chất điện quang nổi trội. Đặc biệt với các
nano tinh thể bán dẫn một loại vật liệu được chú ý và tập trung nghiên cứu
bởi những tnh chất và ứng dụng thực sự thu hút như: chúng có phổ hấp thụ
rộng và phổ phát xạ hẹp, độ bền quang và độ chói cao, có thể thay đổi độ
rộng vùng cấm và do đó có thể thay đổi bước sóng phát xạ thông qua việc
thay đổi kích thước hoặc thành phần cấu tạo của chúng. Với nhiều đặc điểm
nổi trội, công nghệ nano đang được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực như, ydược [23], mỹ phẩm, điện tử-điện, quốc phòng, nông nghiệp, thực phẩm,
dệt, phương tiện vận chuyển,…Ngoài ra các nhà khoa học đã và đang tìm
cách đưa công nghệ nano vào ứng dụng ngày nhiều hơn trong cuộc sống và
đặc biệt là giải quyết các vấn đề mang tnh toàn cầu [9].
Các nghiên cứu trước đây chủ yếu dựa trên các vật liệu bán dẫn hai
thành phần, bước sóng phát xạ được điều chỉnh bằng cách thay đổi kích thước
1


hạt [17]. Kết quả là, các tinh thể nano lớn nhất được tạo ra sẽ có khối lượng
gấp 512 lần

2


và diện tích bề mặt lớn gấp 64 lần so với các hạt nhỏ nhất. Những sự khác biệt
lớn có thể gây ra vấn đề lớn trong ứng dụng sinh học và hóa học, cũng như
trong các liên kết và động học của các tinh thể nano được chế tạo bằng
phương pháp phát triển tinh thể từ những nguyên tử (phương pháp bottom up) . Nhược điểm thứ hai là sự phát xạ nhấp nháy của Nano tnh thể bán dẫn
đã là một trong những trở ngại lớn đối với việc ứng dụng chúng trong công

nghệ sinh học khi dùng đơn chấm, hay trong thông tn lượng tử vì tnh chất tắt
sáng nhấp nháy (blinking) bất thường của chúng [5].
Hiện nay, các nhà khoa học đang muốn khai thác triệt để các ứng dụng
quang học của các chấm lượng tử. Các chấm lượng tử hợp kim ba thành phần
có kích thước nm là một loại vật liệu có tính chất đặc trưng phụ thuộc vào cả
thành phần cấu tạo và cả sự giam giữ lượng tử do kích thước của nó. Do đó, ta
có thể điều chỉnh tính chất quang của chúng thông qua việc thay đổi thành
phần hợp kim trong khi vẫn duy trì được kích thước hoặc thông qua thay đổi
đồng thời cả kích thước và thành phần hóa học. Không những vậy, khi tiến
hành đưa một số tạp chất tích cực quang điển hình là các ion kim loại chuyển
tiếp vào nano tinh thể hợp kim cũng sẽ làm thay đổi tính chất quang của chúng
[25].
Với khả năng ứng dụng cao của các chấm lượng tử hợp kim mà tôi đã
chọn đề tài “Chế tạo, nghiên cứu các tính chất quang của các chấm lượng tử
CdZnSe (S)” làm đề tài khóa luận.
2. Mục đích nghiên cứu
 Nghiên cứu chế tạo chấm lượng tử CdZnS bằng phương pháp hóa học.
 Nghiên cứu tính chất hấp thụ và huỳnh quang của các nano tnh
thể
CdZnS khi thành phần hợp kim thay đổi.
3. Nội dung nghiên cứu
 Qui trình chế tạo nano tinh thể CdZnS.
3


 Tính chất quang phụ thuộc vào thành phần hợp kim của các nano tinh
thể CdZnS.

4

4. Phương pháp nghiên cứu
 Sử dụng phương pháp hóa ướt để chế tạo mẫu.
 Sử dụng các phương pháp thực nghiệm để khảo sát đặc trưng cấu
trúc và tính chất của các nano tinh thể chế tạo được.
5. Cấu trúc khóa luận
Ngoài phần mở đầu và kết luận, nội dung chính của khóa luận được chia
thành 3 chương:
 Chương 1:Tổng quan.
 Chương 2: Thực nghiệm.
 Chương 3: Kết quả và thảo luận.
 Các tài liệu tham khảo.

5


Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu
Công nghệ thế kỷ XXI đòi hỏi việc giảm kích thước tối đa của các máy
móc, linh kiện, phương tện mà vẫn tăng cường được công năng của chúng.
Yêu cầu trên khiến người ta phải nghĩ tới các loại vật liệu mới thay thế những
vật liệu có kích thước lớn trong quá khứ và ngày nay là công nghệ nano.
Công nghệ nano (nanotechnology) là ngành công nghệ liên quan đến
việc thiết kế, phân tích, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống
bằng việc điều khiển hình dáng, kích thước trên quy mô nanomet (nm)
Ngày nay, nhiều nhà khoa học đã phải dùng đến cụm từ “nanoboom” để
diễn tả sự phát triển như vũ bão của công nghệ nano. Hàng tỷ đô la được đầu
tư mỗi năm cho nghiên cứu và ứng dụng nano, con số ước tính về số tền đầu
tư vào lĩnh vực này lên đến 10 tỷ đô la vào năm 2003, tính đến cuối năm 2011

mức chi trên toàn cầu khoảng 65 tỉ đô la. Nhiều sản phẩm được gắn “nhãn
nano”, năm
2010 công nghệ nano đã xuất hiện trong 1.317 dòng sản phẩm trong khi
năm
2005 chỉ có trong 54 dòng sản phẩm. Hiện nay có hơn 1.600 sản phẩm dựa
vào công nghệ nano đã được thương mại [10]
Công nghệ nano giúp thay thế những hóa chất, vật liệu và quy trình sản
xuất truyền thống gây ô nhiễm bằng một quy trình mới gọn nhẹ, tiết kiệm
năng lượng, giảm tác động đến môi trường. Cũng vì thế mà công nghệ nano
được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong y sinh [25], sinh học
[20], năng lượng, môi trường [14], công nghệ thông tin, quân sự [28],…

6


Hình 1.1 Mô hình robot nano ứng dụng trong y học. Các hạt nano có
đặc tính sinh học được xem như một robot nano giúp truyền thuốc,
têu hủy các tế bào ung thư[8].
Y sinh là một trong những ứng dụng lớn nhất của công nghệ nano. Ví dụ
như việc điều trị bệnh ung thư [23]. Nhiều phương pháp điều trị khác nhau đã
được thử nghiệm để có thể hạn chế các khối u phát triển và tiêu diệt chúng ở
cấp độ tế bào. Một nghiên cứu đã cho kết quả rất khả quan khi sử dụng các hạt
nano vàng để chống lại nhiều loại ung thư [14]. Không dừng lại ở đó, các nhà
khoa học còn nghiên cứu một dự án nanorobot vô cùng đặc biệt. Với những
chú robot có kích thước siêu nhỏ, có thể đi vào bên trong cơ thể con người để
đưa thuốc điều trị đến những bộ phận cần thiết. Trong điện tử - cơ khí: chế tạo
các linh kiện điện tử nano có tốc độ xử lý cực nhanh, chế tạo các thế hệ máy
tnh nano, sử dụng vật liệu nano để làm các thiết bị ghi thông tin cực nhỏ, màn
hình máy tnh [16], điện thoại, tạo ra các vật liệu nano siêu nhẹ - siêu bền sản
xuất các thiết bị xe hơi, máy bay, tàu vũ trụ… Môi trường: chế tạo ra màng lọc

nano lọc được các


phân tử gây ô nhiễm; các chất hấp phụ [22], xúc tác nano [19] dùng để xử lý
chất thải nhanh chóng và hoàn toàn… .
Để khắc phục những vấn đề này Korgel và cộng sự đã tạo ra một loạt các
Nano tinh thể bán dẫn hợp kim, trong mỗi nano tinh thể bán dẫn hợp kim kích
thước được cố định so với các nano tinh thể thành phần và thay đổi thành
phần cấu tạo. Khi thay đổi thành phần cấu tạo của nano tnh thể bán dẫn thì
bước sóng phát xạ thay đổi và không bị hạn chế so với các Nano tinh thể hai
thành phần [25]. Nhóm nghiên cứu Wang cũng đã có giải pháp riêng để giảm
hiện tượng nhấp nháy huỳnh quang của Các nano tinh thể bán dẫn. Thay bằng
việc tạo ra các lớp vỏ dày, họ đã chế tạo các nano tinh thể bán dẫn ba thành
phần cấu trúc lõi/vỏ CdZnSe/ZnSe. Kết quả cho thấy loại Nano tinh thể bán dẫn
ba thành phần này đã không còn hiện tượng nhấp nháy huỳnh quang ở mức độ
đơn chấm trong khoảng thời gian vài chục phút chiếu sáng. Chính vì vậy các
nano tnh thể bán dẫn hợp kim 3 thành phần có nhiều ưu điểm và hứa hẹn
mang đến đặc tính quang học độc đáo. Các CLT phát xạ ở vùng cận hồng ngoại
(NIR) phát ra bước sóng cỡ 650 - 900 nm, đặc biệt hấp dẫn đối với ứng dụng
trong sinh học và ứng dụng quang điện tử [27]. Chấm lượng tử bán dẫn hợp
kim là một hợp kim của ít nhất hai chất bán dẫn (ví dụ CdZnS là hợp kim của
CdS và ZnS), trong đó các chấm lượng tử có một thành phần đồng nhất và
được đặc trưng bởi vùng cấm có năng lượng với tỷ lệ phi tuyến tnh với số mol
của ít nhất hai chất bán dẫn [25]. Thông thường người ta chọn một chất bán
dẫn làm nền và thay đổi thành phần của các chất trong hợp kim để khảo sát
tính chất của nó. Ví dụ với Nano tinh thể bán dẫn hợp kim CdxZn1-xS khi x thay
đổi từ 1 đến 0 ta sẽ thu được bán dẫn hợp kim có độ rộng vùng cấm nằm
trong khoảng độ rộng vùng cấm của CdS (Eg =2,48eV ) đến độ rộng vùng cấm

của ZnS (Eg =3.8eV) [13]. Cả hai loại chấm lượng tử bán dẫn: chấm lượng tử
bán dẫn hai thành phần (như CdS và ZnS) và chấm lượng tử hợp kim (như
CdZnS) đều có đặc trưng là hạt nano chế tạo được có phân bố kích thước khá


hẹp và độ kết tinh cao. Một đặc trưng ưu việt của các nano tinh thể


bán dẫn hợp kim nữa là chúng có thể thay đổi độ rộng vùng cấm và do đó có
thể thay đổi bước sóng phát xạ thông qua việc thay đổi thành phần cấu tạo của
chúng. Các chấm lượng tử bán dẫn hợp kim, ví dụ, chấm lượng tử bán dẫn
hợp kim ba thành phần như: CdZnSe, CdSeTe và CdZnS đã được tổng hợp có
phổ phát xạ nằm trong vùng tím-màu xanh lá cây với các bước sóng phát xạ
phụ thuộc các thành phần cấu tạo [21]
Ở Việt Nam cũng đã có một số nhóm nghiên cứu về Nano tinh thể bán
dẫn hợp kim: nhóm của PGS. TS Nguyễn Quang Liêm – Viện Khoa học Vật liệu
– Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam và TS.Nguyễn Thị Minh Thủy
– Khoa vật lý - Đại học Sư phạm Thái Nguyên nghiên cứu về chấm lượng tử
CuInS2 [12], và các nhóm nghiên cứu thuộc Viện Khoa học Vật liệu – Viện Hàn
Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam như: nhóm của PGS.TS. Phạm Thu Nga
nghiên cứu về chấm lượng tử, CdSeTe, CdSeS, CdZnSe , nhóm của GS.TS.
Nguyễn Xuân Nghĩa nghiên cứu về chấm lượng tử CdZnS và CdZnS:Cu, ….Cấu
trúc của các chất bán dẫn hợp kim bậc ba là một sự thay đổi mạnh mẽ của vật
liệu nano với nhiều thuộc tính mới mà không có trong các chấm lượng tử hai
thành phần thông thường.
1.2. Tính chất quang của vật liệu nano
Trên thực tế khi sử dụng hiệu quả các vật liệu nano, các tính chất cơ,
nhiệt, điện, quang… của từng loại vật liệu cần phải có các kỹ thuật thích hợp.
Nghiên cứu tính chất quang cho thấy kết quả của quá trình chuyển hóa năng
lượng xảy ra trong vật liệu khi vật liệu được kích thích bởi ánh sáng hay chính

là quá trình tương tác giữa photon và vật liệu bao gồm cả tương tác photonđiện tử và photon-phonon. Qua đó thu nhận được những thông tin quan trọng
về bản chất của các quá trình chuyển dời/tái hợp phát quang, các yếu tố ảnh
hưởng đến huỳnh quang của vật liệu như hiệu ứng bề mặt, hiệu ứng giam giữ
lượng tử, điều kiện công nghệ chế tạo, nhiệt độ, môi trường [5].