Nghiên cứu chế tạo và tính chất quang của các nano tinh thể bán dẫn CdTeSe và Curcumin, định hướng ứng dụng trong quang điện (Luận án tiến sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------

Lê Xuân Hùng

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA
CÁC NANO TINH THỂ CdTeSe VÀ CURCUMIN,
ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG QUANG ĐIỆN

LUẬN ÁN TIẾN SỸ VẬT LÝ

Hà Nội – 2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------

Lê Xuân Hùng

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA
CÁC NANO TINH THỂ CdTeSe VÀ CURCUMIN,

ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG QUANG ĐIỆN
Chuyên ngành: Quang học
Mã sỗ: 9440110

LUẬN ÁN TIẾN SỸ VẬT LÝ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS. TS. Phạm Thu Nga
2. PGS. TS. Nguyễn Thị Thục Hiền

Hà Nội – 2018


i

LỜI CẢM ƠN
Trước hết, tôi xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến PGS.TS. Phạm Thu Nga
và PGS.TS. Nguyễn Thị Thục Hiền, những người thầy đã nhiệt tình hướng dẫn, định
hướng khoa học và truyền đạt nhiều kiến thức quý báu, giúp tôi cả về vật chất và tinh
thần để tôi hoàn thành luận án này.
Tôi xin cám ơn Viện Vật lý, Viện Khoa học Vật liệu và Học viện Khoa học và
Công nghệ, thuộc Viện Hàn Lâm KH & CN Việt Nam đã luôn quan tâm đến tiến độ
công việc và tạo điều kiện thuân lợi cho tôi học tập và nghiên cứu.
Tôi cũng xin gửi đến Ban Giám hiệu Trường Đại học Duy Tân, Viện Nghiên
cứu và phát triển CNC và các phòng ban chức năng thuộc ĐH Duy Tân lời cảm ơn
trân trọng vì sự quan tâm, tạo điều kiện hỗ trợ tôi trong suốt thời gian học tập, nghiên
cứu.
Tôi xin chân thành cảm ơn GS.TSKH. Vũ Xuân Quang, Viện trưởng Viện
Nghiên cứu và Phát triển CNC-ĐH Duy Tân; PGS. TS. Nguyễn Xuân Nghĩa, Viện
Vật lý đã động viên, góp ý, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Tôi xin

gửi lời cảm ơn PGS. TS. Lê Văn Vũ, Giám đốc Trung tâm Khoa học Vật liệu, thuộc
Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học tự nhiên; PGS.TS. Phạm Duy Long, phòng
Vật liệu linh kiện năng lượng; TS. Đào Ngọc Nhiệm, phòng Vật liệu vô cơ, Viện
Khoa học vật liệu; GS. Agnès Maître, TS. Laurent Coolen và cộng sự, Viện Khoa
học về Nano Paris (INSP), Đại học Pierre và Marie Curie & CNRS, Pháp; đã giúp tôi
thực hiện một số phép đo các mẫu nghiên cứu.
Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Vũ Đức Chính, ThS. Phạm Nam Thắng, ThS.
Hoàng Văn Nông và các anh, chị phòng Vật liệu và ứng dụng quang sợi, phòng Vật
liệu vô cơ cùng các đồng nghiệp phòng TN Quang phổ-ĐH Duy Tân đã luôn giúp đỡ
tôi trong việc thực hiện đề tài này.
Cuối cùng tôi xin dành những tình cảm đặc biệt và lòng biết ơn sâu sắc đến gia
đình, những người thân đặc biệt là mẹ và vợ của tôi cùng bạn bè đã luôn ở bên, động
viên và tin tưởng giúp tôi vượt qua mọi khó khăn để thực hiện tốt đề tài luận án.
Tác giả luận án

Lê Xuân Hùng


ii

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng
dẫn khoa học của PGS.TS. Phạm Thu Nga và PGS.TS. Nguyễn Thị Thục Hiền. Các
số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất cứ công
trình nào khác.
Tác giả luận án

Lê Xuân Hùng

iii

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. i
LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................ii
MỤC LỤC ................................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ............................................................................ vi
DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ, HÌNH VẼ ................................................................vii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT........................................xii
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NANO TINH THỂ BÁN DẪN, CHẤT MÀU
TỰ NHIÊN CURCUMIN VÀ PIN MẶT TRỜI DÙNG CHẤT NHẠY SÁNG .. 9
1.1. Các nano tinh thể bán dẫn là các chấm lượng tử và chấm lượng tử hợp
kim ba thành phần .................................................................................................. 9
1.1.1. Cấu trúc điện tử và tính chất quang của các chấm lượng tử .................... 9
1.1.1.1. Cấu trúc điện tử cơ bản của các QD ............................................................... 9
1.1.1.2. Chuyển dời quang học của các QD............................................................... 14
1.1.1.3. Thời gian sống của exciton trong các QD và mối liên hệ giữa hiệu suất
lượng tử và thời gian sống huỳnh quang .................................................................... 15
1.1.1.4. Các phonon trong tinh thể ............................................................................. 17

1.1.2. Chấm lượng tử hợp kim ba thành phần CdTeSe ..................................... 21
1.1.2.1. Cấu trúc mạng tinh thể của QD CdTexSe1-x .................................................. 21
1.1.2.2. Tính chất quang của QD CdTexSe1-x: hiệu ứng optical bowing .................... 23

1.2. Tổng quan về chất màu tự nhiên curcumin ................................................ 26
1.2.1. Giới thiệu về curcumin .............................................................................. 26
1.2.2. Tính chất hóa học của curcuminoid ......................................................... 28
1.2.2.1. Cấu trúc hóa học của curcuminoid ............................................................... 28
1.2.2.2. Tính chất hóa học của curcuminoid .............................................................. 29

1.2.3. Tính chất quang của chất màu tự nhiên curcumin ................................. 30
1.2.3.1. Phổ hấp thụ ................................................................................................... 30
1.2.3.2. Phổ huỳnh quang ........................................................................................... 31

1.3. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các thông số ảnh hưởng đến hiệu suất
của pin mặt trời ..................................................................................................... 32
1.3.1. Giới thiệu chung về pin mặt trời dùng chất nhạy sáng (sensitizer solar
cell). ...................................................................................................................... 32
1.3.2. Cấu tạo của pin mặt trời dùng chất nhạy sáng. ....................................... 35
1.3.3. Các thông số của pin. ................................................................................ 37
1.3.3.1. Hiệu suất chuyển đổi photon thành dòng điện .............................................. 37
1.3.3.2. Đặc trưng mật độ dòng - điện áp (J-V) ......................................................... 38


iv

CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO VẬT LIỆU VÀ CÁC KỸ THUẬT
THỰC NGHIỆM ..................................................................................................... 41
2.1. Chế tạo các chấm lượng tử CdTeSe và cấu trúc lõi/vỏ CdTeSe/ZnSe
(ZnTe) ..................................................................................................................... 41
2.1.1. Chế tạo các chấm lượng tử CdTeSe.......................................................... 43
2.1.1.1. Chế tạo CdTeSe với tỉ lệ mol chất ban đầu Cd:(Te: Se) khác nhau.............. 43
2.1.1.2. Chế tạo các QD CdTeSe ở nhiệt độ khác nhau ............................................. 46
2.1.1.3. Chế tạo các QD CdTexSe1-x với lượng Te(x) thay đổi (x = 0; 0,2; 0,4; 0,5;
0,6; 0,8; 1) .................................................................................................................. 46

2.1.2. Bọc các chấm lượng tử CdTeSe bởi lớp vỏ ZnSe và ZnTe ...................... 47
2.1.2.1. Bọc các QD CdTeSe với lớp vỏ ZnSe ............................................................ 47
2.1.2.2. Các QD CdTeSe bọc vỏ ZnTe........................................................................ 49

2.1.3. Biến đổi bề mặt các chấm lượng tử với axít mercaptopropionic (MPA) 49
2.2. Chế tạo curcumin từ củ nghệ vàng Việt Nam ............................................. 53
2.3. Các phương pháp vật lý sử dụng trong nghiên cứu ................................... 54
2.3.1. Nghiên cứu hình thái học và cấu trúc ...................................................... 54
2.3.1.1. Xác định hình dáng và phân bố kích thước bằng kính hiển vi điện tử truyền
qua và kính hiển vi điện tử quét ................................................................................. 54
2.3.1.2. Xác định pha tinh thể bằng phương pháp nhiễu xạ tia X. ............................. 56

2.3.2. Các phương pháp nghiên cứu tính chất dao động và tính chất quang .. 57
2.3.2.1. Phương pháp ghi phổ tán xạ Raman ở nhiệt độ phòng và các nhiệt độ khác
nhau (300K- 84K) ....................................................................................................... 57
2.3.2.2. Phổ hấp thụ quang học .................................................................................. 60
2.3.2.3. Phổ quang huỳnh quang ở nhiệt độ phòng và các nhiệt độ khác nhau
(300K - 84K) ............................................................................................................... 61
2.3.2.4. Phép đo hiệu suất lượng tử của QD .............................................................. 62
2.3.2.5. Phép đo huỳnh quang phân giải theo thời gian và xác định thời gian sống
của QD ....................................................................................................................... 63

2.4. Chế tạo linh kiện pin mặt trời sử dụng chấm lượng tử và chất màu
curcumin làm chất nhạy sáng ............................................................................. 64
2.4.1. Chế tạo linh kiện ........................................................................................ 65
2.4.1.1. Chế tạo điện cực anốt – quang ...................................................................... 65
2.4.1.2. Chế tạo điện cực đối và chất điện ly lỏng ..................................................... 68
2.4.1.3. Lắng đọng chất nhạy sáng trên màng xốp oxít ............................................. 69
2.4.1.4. Lắp ráp, tạo thành linh kiện .......................................................................... 70

2.4.2. Phép đo thông số của linh kiện pin mặt trời ............................................ 71
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN VỀ CÁC CHẤM LƯỢNG TỬ
CdTeSe CẤU TRÚC LÕI VÀ LÕI/VỎ................................................................. 73

v

3.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ các chất ban đầu đến tính chất các chấm lượng tử
CdTeSe ................................................................................................................... 73
3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ nuôi đến tính chất của các chấm lượng tử ........ 77
3.2.1. Hình thái học và cấu trúc tinh thể ............................................................ 77
3.2.2. Các phổ hấp thụ và huỳnh quang ............................................................. 81
3.2.3. Phổ tán xạ Raman và huỳnh quang của các chấm lượng tử CdTeSe
được đo tại các nhiệt độ khác nhau từ 300K xuống 84K ................................... 84
3.3. Ảnh hưởng của thành phần lên tính chất của các chấm lượng tử
CdTexSe1-x .............................................................................................................. 87
3.3.1. Cấu trúc tinh thể và hình thái học của các QD CdTexSe1-x ..................... 87
3.3.2. Tính chất quang của QD hợp kim CdTexSe1-x .......................................... 91
3.4. Ảnh hưởng của chiều dày lớp vỏ đến tính chất của các chấm lượng tử cấu
trúc lõi/vỏ CdTeSe/ZnSe (ZnTe).......................................................................... 94
3.4.1. Các chấm lượng tử lõi/vỏ CdTeSe/ZnSe................................................... 96
3.4.2. Các chấm lượng tử lõi/vỏ CdTeSe/ZnTe ................................................ 101
3.4.3. Thời gian sống phát xạ của exciton trong các chấm lượng tử lõi/vỏ và
hiện tượng nhấp nháy huỳnh quang của đơn chấm ........................................ 104
3.4.3.1. Thời gian sống phát xạ của exciton trong các QD ...................................... 104
3.4.3.2. Tính chất nhấp nháy huỳnh quang của đơn chấm CdTeSe/ZnSe 2ML ....... 107

3.5. Tính chất quang của các chấm lượng tử đã biến đổi bề mặt ................... 109
3.6. Kết quả đo thông số của pin mặt trời thử nghiệm chế tạo và dùng các
chấm lượng tử làm chất nhạy sáng ................................................................... 112
3.6.1. Ảnh hưởng của khoảng cách giữa hai điển cực lên các thông số
của pin ................................................................................................................ 112
3.6.2. Kết quả đo thông số pin khi thành phần Te của các QD CdTeSe

thay đổi ............................................................................................................... 114
3.6.3. Pin mặt trời dùng chất nhạy sáng là các QD lõi / vỏ ............................. 115
CHƯƠNG 4. CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ CHẤT MÀU TỰ NHIÊN
CURCUMIN .......................................................................................................... 119
4.1. Nghiên cứu nhận dạng pha kết tinh tinh thể của curcumin ............................... 120
4.2. Nghiên cứu phổ dao động của phân tử curcumin bằng phổ Raman ................. 123
4.3. Nghiên cứu tính chất hấp thụ và huỳnh quang của chất màu curcumin
tự nhiên ........................................................................................................................... 127
4.4. Kết quả đo thông số của pin mặt trời dùng curcumin làm chất nhạy sáng ..... 131

KẾT LUẬN ............................................................................................................ 136
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ ...................... 138
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 141


vi

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Thành phần chính của củ ngệ vàng ............................................................. 26
Bảng 3.1. Thông số về phổ huỳnh quang của các QD chế tạo theo các nhiệt độ khác
nhau trong môi trường ODE-OA ................................................................ 82
Bảng 3.2. Thông số về phổ huỳnh quang của các QD có thành phần Te thay đổi ...... 92
Bảng 3.3. Thông số về phổ huỳnh quang của các QD lõi CdTeSe và lõi/vỏ
CdTeSe/ZnSe nML (với n =1, 2, 4, 6 ML) ................................................. 99
Bảng 3.4. Thông số về phổ huỳnh quang của các QD lõi CdTeSe và lõi/vỏ
CdTeSe/ZnSe nML (với n =1, 2, 4, 6 ML) ............................................... 103
Bảng 3.5. Thời gian sống của exciton dựa trên việc làm khớp đường cong suy giảm
thời gian trong các mẫu QD lõi CdTeSe và lõi/vỏ CdTeSe/ZnSe có chiều
dày lớp vỏ thay đổi .................................................................................... 105
Bảng 3.6. Thời gian sống của excton dựa trên việc làm khớp đường cong suy giảm

thời gian trong các mẫu QD lõi CdTeSe và lõi/vỏ CdTeSe/ZnTe có chiều
dày lớp vỏ thay đổi .................................................................................... 106
Bảng 3.7. Bảng các thông số đặc trưng của pin mặt trời với khoảng cách giữa hai
điện cực thay đổi ....................................................................................... 113
Bảng 3.8. Bảng các thông số đặc trưng của pin mặt trời sử dụng các QD với thành
phần Te thay đổi ........................................................................................ 114
Bảng 3.9. Các thông số đặc trưng của pin mặt trời với các QD lõi/vỏ khác nhau .... 116
Bảng 4.1. Bảng giá trị dhkl được tính từ giản đồ XRD của bột curcumin chế tạo được
so với thẻ chuẩn JPDS 09-816 ................................................................... 120
Bảng 4.2. Hàm lượng của các thành phần curcumin có trong các mẫu N1, N2, N3,
N5 được phân tích bằng phương pháp HPLC/MS .................................... 121
Bảng 4.3. Tần số dao động thực nghiệm của curcumin trong vùng 900-1700 cm-1 . 125
Bảng 4.4. Các thông số đặc trưng của pin mặt trời sử dụng chất nhạy sáng là curcumin
với nồng độ thay đổi .................................................................................. 132


vii

DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ, HÌNH VẼ
Hình 1.1. Sơ đồ minh họa sự hình thành các vùng năng lượng từ các quỹ đạo nguyên tử
cho nguyên tố được giả định M. Khi số nguyên tử tăng lên, khoảng cách giữa
các mức năng lượng giảm đi. Trong một tinh thể vĩ mô, chứa ~1023 nguyên
tử, khoảng cách giữa các mức năng lượng là đủ nhỏ mà có thể được coi một
dải năng lượng liên tục. .................................................................................... 9
Hình 1.2. a) Các nghiệm hàm sóng (x) đối với bài toán một hạt trong một hộp 1D. b)
Sơ đồ lượng tử hóa các mức năng lượng trong các nano tinh thể bán dẫn, với
sự tăng độ rộng vùng cấm khi kích thước hạt giảm ....................................... 11
Hình 1.3. Sơ đồ các mức năng lượng phụ thuộc kích thước và các chuyển dời hấp thụ
quang học được phép trong QD .................................................................... 14
Hình 1.4. Sơ đồ mạng tinh thể điều hòa mô tả các nguyên tử (đường tròn màu đỏ) được

nối bằng các lò xo. Hình trên: tất cả các nguyên tử đều nằm ở vị trí cân bằng
của chúng, với khoảng cách phân chia a. Hình dưới: các nguyên tử bị tác
động ra khỏi vị trí cân bằng bằng một số các lực nén lò xo và kéo giãn.
Khoảng cách dịch chuyển từ vị trí cân bằng đối với nguyên tử thứ n là u(na)17
Hình 1.5. Sơ đồ mô tả chuỗi 1D với hai đơn vị nguyên tử và các lo xo khác nhau ......... 18
Hình 1.6. a) Mối quan hệ tán sắc đối với chuỗi 1D trên cơ sở 2 nguyên tử, với các mode
âm tần số thấp hơn và các mode quang tần số cao hơn. b) Sơ đồ mô tả các
mode quang ngang (phía trên) và âm ngang (phía dưới) trên cơ sở 2 nguyên
tử .................................................................................................................... 19
Hình 1.7. Bên trái: vùng Brillouin thứ nhất cho tinh thể lập phương giả kẽm, ứng với đối
xứng điểm. Bên phải: Đường cong tán sắc phonon được tính toán cho zbCdSe, đưa ra cả phonon quang và phonon âm, cũng như sự khác nhau giữa
các phonon ngang và dọc .............................................................................. 20
Hình 1.8. (a) Giản đồ pha của CdTe-CdSe, (b) sơ đồ ô cơ sở cấu trúc lập phương (zb)
hoạt tính quang, (c) sơ đồ ô cơ sở cấu trúc lục giác (wz) không hoạt tính
quang .............................................................................................................. 21
Hình 1.9. Bước sóng đỉnh hấp thụ thứ nhất của QD CdTexSe1-x như là hàm của đường
kính D của QD (tính theo angstrom), tại các giá trị thành phần x khác nhau 24
Hình 1.10. Một số loài nghệ đặc trưng ............................................................................ 26
Hình 1.11. Cấu trúc các thành phần của curcuminoid .................................................... 27
Hình 1.12. Các đồng phân của curcumin: (1) s-cis-diketone, (2) s-trans-diketone, (3) enol
......................................................................................................................... 28


viii
Hình 1.13. Phổ hấp thụ của các thành phần curcumin ................................................... 30
Hình 1.14. Phổ khích thích và huỳnh quang của curcumin (1) và di-O-acetylated (7) và
trong methanol ...............................................................................................30
Hình 1.15. Cấu tạo của pin mặt trời dụng chất nhạy sáng .............................................. 35
Hình 1.16. Sơ đồ các mức năng lượng của các vật liệu cấu tạo nên pin mặt trời QDSSC
......................................................................................................................... 36

Hình 1.17. Đường đặc trưng J-V của QDSSC ................................................................. 38
Hình 2.1. Sơ đồ chế tạo các QD CdTeSe trong môi trường ODE-OA ............................. 44
Hình 2.2. Ảnh về quy trình chế tạo các QD (a, b, c), và ảnh các QD khi chiếu dưới đèn
tử ngoại: các QD khi nhiệt độ chế tạo thay đổi (d), các QD thay đổi thành
phần Te (e) ..................................................................................................... 45
Hình 2.3. Sơ đồ chế tạo các QD lõi / vỏ trong môi trường ODE ..................................... 48
Hình 2.4. Cấu trúc phân tử của MPA .............................................................................. 50
Hình 2.5. Sơ đồ biến đổi bề mặt các QD.......................................................................... 51
Hình 2.6. Sơ đồ tách chiết Curcumin từ củ nghệ vàng .................................................... 53
Hình 2.7. Một sóng điện từ tới với một tần số đã cho tương tác với một mẫu phân tử. Một
mode dao động của mẫu với tần số

vib

điều biến (điều chỉnh) tần số laser, và

dạng sóng bị điều biến như là thành phần tần số tại
dịch chuyển đỏ) và

0

+

vib

0,

0

-

vib

(tán xạ Stockes,

(tán xạ anti-Stockes, dịch chuyển xanh blue) ..... 58

Hình 2.8. Sơ đồ khối hệ đo huỳnh quang phân giải thời gian .......................................... 63
Hình 2.9. Sơ đồ chế tạo pin mặt trời sử dụng chất nhạy sáng ......................................... 64
Hình 2.10. Ảnh bề mặt màng TiO2 với các độ phóng đại 35 lần (a),50000 lần (b) và ảnh
mặt cắt của màng TiO2 trong 1 lần phủ (c), 2 lần phủ (d) được chụp bằng ảnh
SEM ............................................................................................................... 65
Hình 2.11. Ảnh mặt cắt màng MWCNT – TiO2 của điện cực đối .................................... 67
Hình 2.12. Một số hình ảnh về linh kiện pin mặt trời: a) ảnh điện cực quang sau khi ngâm
điện cực này trong chất nhạy sáng, b) ảnh điện cực đối sau khi phủ lớp
MWCNT, c) linh kiên pin mặt trời dùng chất nhạy sáng là các QD sau khi lắp
ghép, d) linh kiện pin mặt trời sử dụng chất nhạy sáng là chất màu tự nhiên
curcumin sau khi lắp ghép ............................................................................. 69
Hình 2.13. Mô hình mạch tương tương diốt cơ bản đối với pin mặt trời......................... 70
Hình 3.1. Ảnh chụp các mẫu QD hợp kim CdTeSe chế tạo theo hai tỷ lệ các chất ban đầu
khác nhau: dưới ánh sáng thường (a) và dưới ánh sáng đèn tử ngoại (b) ....... 73
Hình 3.2. Phổ Raman của các QD CdTeSe với tỷ lệ mol ban đầu khác nhau. ................. 74


ix
Hình 3.3. Phổ hấp thụ và huỳnh quang của các mẫu có tỷ lệ mol các chất ban đầu khác
nhau. ................................................................................................................. 75
Hình 3.4. Giản đồ nhiểu xạ tia X của các QD chế tạo ở các nhiệt độ khác nhau ........... 77
Hình 3.5. Phổ Raman của các QD được chế tạo ở các nhiệt độ khác nhau (a), và tỷ số
cường độ của vạch LO2 (188 cm-1) với LO1 (159 cm-1) khi làm khớp (b). ....... 78

Hình 3.6. Ảnh TEM của QD CdTeSe chế tạo ở 260 oC.................................................... 79
Hình 3.7. Phổ hấp thụ của các QD chế tạo tại các nhiệt độ khác nhau từ 180 oC đến 280
o

C ...................................................................................................................... 81

Hình 3.8. Phổ huỳnh quang của QD chế tạo tại các nhiệt độ khác nhau từ 180 oC đến
280 oC ............................................................................................................... 81
Hình 3.9. (a) Sự phụ thuộc Raman vào nhiệt độ của các QD hợp kim ba thành phần
CdTeSe. Hình cài là đồ thị mô tả sự phụ thuộc tần số của vạch LO1 và LO2 vào
nhiệt.độ. (b) Một phần phổ Raman trong dải từ 140 cm-1 đến 220 cm-1 được
chuẩn hóa để quan sát sự thay đổi các mode dao động theo nhiệt độ. ............ 83
Hình 3.10. Sơ đồ minh họa thế năng dao động điều hòa và thế năng Morse .................. 85
Hình 3.11. Phổ huỳnh quang đo tại các nhiệt độ khác nhau (từ 84K tới 300K) của một
mẫu QD CdTeSe ............................................................................................ 85
Hình 3.12. Sự phụ thuộc của cực đại phát xạ (a) và độ bán rộng của phổ (b) vào nhiệt độ
của các QD CdTeSe ....................................................................................... 86
Hình 3.13. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các các chấm lượng tử CdTexSe1-x chế tạo tại nhiệt
độ 260 oC trong 10 phút với thành phần Te thay đổi (x=0,2; 0,4; 0,5; 0,6; 08).
Các vạch nhiễu xạ đối với vật liệu khối cho zb-CdSe và zb-CdSe cũng được
đưa ra ............................................................................................................ . 87
Hình 3.14. Phổ Raman của các QD CdTexSe1-x chế tạo tại nhiệt độ 260 oC trong 10 phút
với thành phần Te thay đổi (x=0,2; 0,4; 0,5; 0,6; 08). .................................. 89
Hình 3.15. Ảnh TEM của các QD CdTexSe1-x chế tạo tại 260 oC (10 phút) với hàm lượng
Te khác nhau, từ 0,2 tới 0,8 tương ứng với ảnh a, b, c, d và e ...................... 90
Hình 3.16. Phổ hấp thụ của các QD CdTexSe1-x chế tạo tại 260 oC trong 10 phút với hàm
lượng Te thay đổi từ 0,2 tới 0,8 ..................................................................... 90
Hình 3.17. Phổ huỳnh quang của các QD CdTexSe1-x (x = 0,2; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8) chế tạo
tại 260 oC trong 10 phút dưới bước sóng kích thích 532 nm ......................... 91
Hình 3.18. Sự phụ thuộc của vị trí cực đại huỳnh quang, bờ hấp thụ (a), và độ bán rộng

(b) vào thành phần Te của các QD CdTexSe1-x chế tạo tại 260 oC trong 10
phút ............................................................................................................... 92


x
Hình 3.19. Giản đồ nhiễu xạ của QD lõi CdTeSe và lõi/vỏ CdTeSe/ZnSe 2ML chế tạo tại
260 oC (10 phút). Các vạch nhiễu xạ đối với vật liệu khối cho zb-CdSe và zbCdSe cũng được đưa ra ................................................................................ . 95
Hình 3.20. Phổ Raman của các QD lõi CdTeSe và lõi vỏ CdTeSe/ZnSe có độ dày khác
nhau................................................................................................................ 96
Hình 3.21. Ảnh TEM của QD lõi CdTeSe (a) và lõi/vỏ CdTeSe/ZnSe 2ML (b) ............... 97
Hình 3.22. Phổ hấp thụ của QD lõi CdTeSe và lõi/vỏ CdTeSe/ZnSe nML (với n = 1, 2, 4,
6) .................................................................................................................... 98
Hình 3.23. Phổ phát quang của QD lõi CdTeSe và lõi/vỏ CdTeSe/ZnSe nML (với n =1,
2, 4, 6 ML) ...................................................................................................... 99
Hình 3.24. Mô hình về dải năng lượng thay đổi trong chấm lượng tử do ảnh hưởng của
ứng suất mạng tinh thể (lattice strain). ......................................................... 100
Hình 3.25. Phổ Raman của các QD lõi/vỏ CdTeSe/ZnTe nML (với n = 0, 1, 2, 4, 6) ... 101
Hình 3.26. Phổ hấp thụ của QD lõi/vỏ CdTeSe/ZnTe nML (với n = 0, 1, 2, 4, 6) ......... 102
Hình 3.27. Phổ huỳnh quang của các QD lõi và lõi/ vỏ CdTeSe/ZnTe có độ dày lớp vỏ
khác nhau. .................................................................................................... 102
Hình 3.28. Các dường cong huỳnh quang tắt dần của hệ mẫu lõi vỏ CdTeSe/ZnSe nML
với n= 0, 1, 2, 4, 6 ML ................................................................................. 105
Hình 3.29. Đường cong huỳnh quang tắt dần của hệ mẫu lõi vỏ CdTeSe/ZnTe nML với
n= 0, 1, 2, 4 ML ........................................................................................... 106
Hình 3.30. Đường tự động hiệu chỉnh cường độ huỳnh quang của một QD CdTeSe/ZnSe
riêng biệt ...................................................................................................... 107
Hình 3.31. Đường cong suy giảm huỳnh quang của đơn chấm CdTeSe/ZnSe............... 107
Hình 3.32. Mối tương quan cường độ - thời gian của một QD CdTeSe/ZnSe ................ 108
Hình 3.33. Phổ huỳnh quang của QD CdTe0,5Se0,5 phân tán trong Toluen và trong nước
sau khi biến đổi bề mặt với MPA .................................................................. 109

Hình 3.34. Phổ huỳnh quang của QD CdTeSe với thành phần Te thay đổi được phân tán
trong nước sau khi biến đổi bề mặt với MPA ............................................... 110
Hình 3.35. Phổ huỳnh quang của QD lõi/vỏ CdTeSe/ZnSe được phân tán trong nước sau
khi biến đổi bề mặt với MPA ........................................................................ 110
Hình 3.36. Một số hình ảnh về pin mặt trời mà chúng tôi đã chế tạo............................ 111
Hình 3.37. Đường đặc trưng J-V của pin mặt trời dùng chất nhạy sáng là các QD với
khoảng cách giữa hai điện cực thay đổi ...................................................... 112
Hình 3.38. Đường đặc trưng J-V của pin mặt trời dùng chất nhạy sáng là các QD có
thành phần Te thay đổi ................................................................................ 114


xi
Hình 3.39. Đường đặc trưng J-V của pin mặt trời sử dụng chất nhạy sáng là QD lõi/vỏ
CdTe0,5Se0,5/ZnSe nML với n = 0, 1, 2 ......................................................... 115
Hình 3.40. Đường đặc trưng J-V của pin mặt trời sử dụng chất nhạy sáng là QD lõi/vỏ
CdTe0,5Se0,5/ZnTe nML với n = 0, 1, 2 ......................................................... 116
Hình 4.1. Ảnh chụp hai mẫu bột curcumin chế tạo được từ củ nghệ vàng .................... 119
Hình 4.2. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu curcumin N1, N2, N3, N4, và N5 chiết ly
với điều kiện khác nhau so với các đỉnh nhiễu xạ của thẻ chuẩn JCPDS số
09-816 và CCDC số 82-8842 cho mục đích nhận dạng pha tinh thể .......... 121
Hình 4.3. Phổ Raman của củ nghệ tươi, các mẫu bột curcumin tự nhiên chiết ly (từ N1
đến N5), và mẫu bột curcumin thương mại (N8) ......................................... 123
Hình 4.4. (a) Phổ Raman của các mẫu curcumin thương mại được bán tại thị trường Việt
Nam (N6, N8, N9, N10, N11) và mẫu chiết ly từ tự nhiên (N1, N12, N13).
(b)Một phần của phổ Raman trong dải tần số được phóng to từ 920 cm-1 đến
1020 cm-1 và từ 1550 cm-1 đến 1650 cm-1 để quan sát sự thay đổi tần số cho
mỗi mẫu khác nhau. ..................................................................................... 124
Hình 4.5. Phổ hấp thụ của dung dịch curcumin-ethanol với nồng độ curcumin khác nhau
từ 1; 2,5; 5; 10 µg và 20 µg. Dung dịch curcumin có cực đại hấp thụ tại bước
sóng

= 425 nm và độ hấp thụ tại bước sóng 425 nm tăng tuyến tính khi

nồng độ curcumin tăng. Hình cài là mối quan hệ của độ hấp thụ với nồng độ
curcumin ...................................................................................................... 127
Hình 4.6. Phổ phát quang chuẩn hóa của các mẫu curcumin chiết ly từ củ nghệ vàng và
mẫu N6 ......................................................................................................... 128
Hình 4.7. Cấu trúc của curcumin với các nhóm chức ở các vị trí khác nhau ................ 129
Hình 4.8. Phổ phát quang chuẩn hóa của các mẫu curcumin chiết ly từ củ nghệ vàng và
mẫu N6 sau sáu tháng lưu trữ đem ra đo lại ............................................... 129
Hình 4.9. Phổ phát quang chuẩn hóa của các mẫu curcumin N1 chiết ly từ củ nghệ, của
các mẫu rửa và kết tinh lại nhiều lần (N1-a, N1-b, N1-c) và mẫu để sau sáu
tháng rồi tái kết tinh lại (N1 Tái kết tinh) .................................................... 130
Hình 4. 10. Nguyên lý hoạt động của một pin mặt trời dùng chất màu nhạy sáng, ở đây
chất màu là curcumin................................................................................... 131
Hình 4.11. Đường đặc trưng J-V của pin mặt trời sử dụng chất nhạy sáng là curcumin
thay đổi theo nồng độ và thời gian ngâm .................................................... 132


xii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Acceptor
APCE
aB
CE
DSSCs
đvty
Eg
FE-SEM

FWHM
HOMO
HPLC/MS
HTM
IPCE
J-V
LHE
LO
LUMO
M
ML
MWCNT
NIR
nm
norm.
PCE
PE
QY
QD
QDSSC
SEM
SSC
t
TEM
XRD
zb
wz
lmax
inj

: chất nhận điện tử
: hiệu suất hấp thụ photon thành dòng
: bán kính Bohr
: điện cực đối
: pin mặt trời sử dùng chất màu nhạy sáng
: đơn vị tùy ý
: độ rộng vùng cấm
: kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường
: độ bán rộng phổ
: obital phân tử cao nhất bị chiếm
: sắc ký lỏng gắn với khối phổ kế
: vật liệu vận chuyển lỗ trống
: hiệu suất chuyển đổi photon thành dòng điện
: mật độ dòng - điện áp
: hiệu suất thu nhận ánh sáng
: mode dao động phonon quang dọc
: obital phân tử thấp nhất không bị chiếm
: mol/lít
: đơn lớp
: ống nano carbon đa tường
: vùng hồng ngoại gần
: nano mét
: đơn vị chuẩn hóa
: hiệu suất chuyển đổi công suất
: điện cực quang
: hiệu suất lượng tử huỳnh quang
: chấm lượng tử
: pin mặt trời sử dụng chấm lượng tử làm chất nhạy sáng
: kính hiển vi điện tử quét
: pin mặt trời dùng chất nhạy sáng

: thời gian sống phát xạ
: kính hiển vi điện tử truyền qua
: nhiễu xạ tia X
: cấu trúc lập phương giả kẽm
: cấu trúc lục giác
: vị trí đỉnh huỳnh quang, cực đại phát xạ
: hiệu suất phun điện tử


Luận án đầy đủ ở file: Luận án Full