



2012
Số trang
75 tr.



i hc Khoa hc T nhiên
 ngành: ; 60 44 11

 2012

Abstract: 


ZnS và
ZnS:Mn.

Keywords: ; ; 

Content
MỞ ĐẦU
ZnS, ZnS:Mn là bán - 
 

  ].         





       


Hình 1.1: (a) Hệ vật rắn khối ba chiều, (b) hệ hai chiều (màng nano), (c) hệ một chiều
(dây nano), (d) hệ không chiều (hạt nano) [1,7]
1.1.2 Hiệu ứng giam cầm lƣợng tử liên quan tới kích thƣớc hạt

3





 





    
 sau:
r< 2a
B
, 
-

            -   
- 






2].
1.2. Chất hoạt hóa bề mặt và ảnh hƣởng của chúng lên sự hình thành của các hạt
nano
1.2.1. Chất hoạt hóa bề mặt và phân loại.



- -), hydroxyl (-OH),
amin (-NH
2
), sulfat (-OSO
3
)
-  8 - 

1.2.2. Ảnh hƣởng của chất hoạt hóa bề mặt lên sự hình thành các hạt nano.
Vic gic ca hat nano t nh s n, thay
i tính ch a chúng do có hiu ng giam cng tng
thi vic gic hi hiu ng b m
dn ti nhiu tính cht mi l so vi vt liu khi. Các nguyên t trên b mt có nhiu tính cht
khác bit so vi tính cht ca các nguyên t bên trong vt liu. T s gia s nguyên t bên trên b
mt và tng s nguyên t ca vt lit lic nh dn ti hiu ng b mt

+

1.3. Cấu trúc của vật liệu nano ZnS và ảnh hƣởng của Mn lên cấu trúc, vùng năng
lƣợng của ZnS.
ZnS là hp cht bán dn thuc nhóm A
2
B
6
 rng vùng ci rng (E
g
=
3.68 eV  i vi mu khi vi mu nano, rt thích hp cho vic
t kích ho to ra bt hunh quang vi bc x trong vùng nhìn thy và vùng
hng ngoi gn. Trong ZnS các nguyên t Zn và S có th liên kt dng hn hp: ion (77%) và
cng hoá tr (23%). Trong liên kt ion thì ion Zn
2+
có cn t lp ngoài cùng là
3s
2
p
6
d
10
và S
2-
có cn t lp ngoài cùng là 2s
2
p
6
. Trong liên kt cng hoá tr, do

1.3.3.2. Cấu trúc vùng năng lƣợng của tinh thể ZnS




6




1.3.3.3. Ảnh hƣởng của Mn
2+
lên cấu trúc vùng năng lƣợng và độ rộng vùng cấm
của ZnS
- - 

2+

2+
(3d
10
)

2+
(3d
5

2

2+








 khác nhau.


7
2.1.2. Phƣơng pháp đồng kết tủa







Quy 
      










 . 

nguyên 








 . ,  . 

8





s
 












+ 

+ 


 



 


ZnS:M


kích 

 

2.2 Hệ chế tạo mẫu
2.2.1 Máy rung siêu âm

  


9
2.2.2 Máy khuấy từ gia nhiệt
 hòa tan các cht vào trong dung môi và tru các cht vn

tránh hing du tràn vào lò sy. c ni vào mt sau ca lò. Trên
ng có gn mng h t và m
b) Hoạt động của hệ lò sấy : Hong ca h lò sy s dng b u khin nhi, thi
c ch ra  hình 2.6

10 Hình 2.6: Hoạt động của hệ lò sấy sử dụng bộ điều khiển nhiệt độ, thời gian
 n tr trong lò sy. Cp nhin trong thân lò
sinh ra sung nhin (ph thuc vào nhi trong lò). Sut ng nhi
 u khin t l P, thông qua sung nhin b u khin s xác
nh và hin th cho ta bit nhi chính xác nhi ng thi, b u khin P
u chnh dòng qua tr ti sao cho phù hp vi nhi và thi s d
c.
2.3 Hệ xác định cấu trúc, hình thái bề mặt của mẫu
2.3.1 Hệ đo phổ nhiễu xạ tia X (phổ X-ray)
Nguyên tc chung cu trúc tinh th và thành phn pha bng
nhiu x tia X (XRD) da trên hing nhiu x tia X ca mng tinh th khi thu
kin Bragg :
2dsin

= n


2.3.2 Hệ đo phổ tán sắc năng lƣợng
2.4. Hệ đo phổ phát quang, phổ kích thích phát quang, phổ hấp thụ
2.4.1 Hệ đo phổ phát quang MS-257 dùng kỹ thuật CCD
 -257


3
COO)
2
.4H
2
O. Quy trình    

Bước 1: Pha dung dịch
+ Tính toán hóa chất
Do Zn
2+

2-


3
COO)
2
.0.1M (A), Mn(CH
3
COO)
2


Bước 2: Tạo kết tủa


0
C




3
COO)
2
.2H
2
O, Na
2
S, Mn(CH
3
COO).4H
2


Bước 1: Pha dung dịch
+ Tính toán hóa chất:
Do Zn
2+

2-


3
COO)
2
.0.1M (A), Mn(CH
3
COO)
2

XRD ca nó ch xut hing (hình 3.1-a,b).
20 40 60
0
2000
4000
Cuong do (a.u)
2deg
f. 240
0
e. 220
0
d. 200
0
c. 180
0
b. 150
0
a. 130
0
a
b
c
d
e
f
(010)
(002)
(011)
(110)
(013)

0
, còn hng s m t 6.2285 A
0
n 6.2648 A
0
.
T gi XRD và công thc Debye  Scherrer:



cos
9.0
DHình 3.1: Phổ XRD của các hạt nano ZnS chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt
trong 20h với các nhiệt độ thủy nhiệt với nhau

14

D (A
o

 = 1.54056 A
o

 
 
 13.4nm.
nh TEM c

mc.
3.2.3. Cấu trúc và hình thái học của các hạt nano ZnS:Mn bọc phủ PVA
Gi XRD ca các ht nano ZnS:Mn (C
Mn
= 8mol%) không bc ph PVA và bc
ph PVA vi các khng PVA khác nhau. Trong ph XRD ca ZnS:Mn không bc ph
PVA xut hin các vch nhiu x ng vi các mt phn x chính (111), 
v ln nht và v nh nht. T gi XRD cho
thy các ht nano ZnS:Mn kt tinh  d có cu trúc cubic thui xng
không gian Khi các h   c bc ph PVA vi kh    
vi hng s mng a = b = c = 5.318 A
0
. Khi các hc bc ph
PVA vi các khng t n 1.5g v trí các vch nhiu x và các hng s mng hu
u này chng t s bc ph PVA không i tính cht cu trúc
ca ZnS:Mn.

15
T gi XRD và s dng công thc Debye  c kích
c trung bình ca ht khong t n 4.42nm.
3.3 Tính chất quang của các hạt nano ZnS
3.3.1 Phổ phát quang của hạt nano ZnS theo nhiệt độ thủy nhiệt
Ph phát quang ca các ht nano ZnS  c thy nhit trong 20h vi các nhit
 thy nhit khác nhau t 130
0
n 240
0
khi kích thích bng bc x  c sóng 325nm ca
laser He-Cd. Trong ph phát quang ca các ht nano ZnS thy nhit  130
0

3.4 Tính chất quang của các hạt nano ZnS:Mn
3.4 Tính chất quang của các hạt nano ZnS:Mn
3.4.1 Phổ phát quang của các hạt nano ZnS:Mn
Ph phát quang ca các ht nano ZnS:Mn  300K thy nhit  220
0
trong thi gian 15h
vi n C
Mn
khác nhau. Trong ph phát quang ca ZnS:Mn vi C
Mn
= 1mol% xut hi
 yu  kho l khong
t ca Zn, S và các nguyên t ca chúng nm
ng gia các nút m ch chuyn bc x ca các
electron trong lp v y 3d
5
ca các ion Mn
2+
[
4
T
1
(
4
G) 
6
A
1
(
6

 




2+


.4.3. Phổ phát quang của PVA và ZnS:Mn bọc phủ PVA
Ph phát quang ca PVA  300K khi kích thích bng bc x 325nm ca laser He-Cd.
Trong ph này ch xut hi ln  
   dch chuyn bc x ca các electron t trn t kích thích
LUMO xung trn t n HOMO ca phân t c sóng
rt gn vc sóng 387nm trong ph kích thích phát quang ca các ht nano ZnS:Mn vì th
bc x ca phân t PVA có kh c tip các ion Mn
2+
trong tinh th ZnS.
3.4.4. Phổ hấp thụ và phổ kích thích phát quang của ZnS:Mn bọc phủ PVA

M
 

   

vùng   so



17


C thì cu trúc lc giác ca tinh th càng tr nên hoàn h hoàn hnh
ng ln tính cht quang c phát quang, ph kích thích phát
quang và ph hp th lam  khong 43t ca
Zn, S và các nguyên t n k c gim d thy
nhiu này chng t nhi thy nhit là mt thông s ng ln quá trình
hình thành cu trúc ca các ht nano.
i vi các hc ch to by nhit  220
0
C
 Mn t n 20mol% thì tính cht cu trúc ca nó h
i, ít n ph hp th i ng nhin ph phát quang:
    trí ca nó h
u này chng t t ca Zn,
S, các nguyên t n k c 
2+

là s dch chuyn ca các electron trong lp v n t y 3d
5
ca các ion Mn
2+

[
4
T
1
(
4
G) 
6
A



ZnS:Mn.
KẾT LUẬN
Thc hi Chế tạo các hạt nano ZnS:Mn bọc phủ chất hoạt hóa bề mặt và khảo
sát phổ phát quang của chúng c mt s kt qu ch yu sau:
+ Thu thc các tài liu tng quan v mt s tính cht cu trúc, tính cht quang ca
các ht nano ZnS, ZnS:Mn ch to by nhit và ZnS:Mn bc ph PVA
ch to bng kt ta.
+ Nghiên cu ch t c các ht nano ZnS theo nhi  thy nhit t 130
0
n
240
0
C trong 20h và ZnS:Mn  220
0
C trong 15h t axit Thioglycolic (TGA), axit này va to
nên ngun S
2-
va to nên cht hot hóa b mt cho các ht nano.
+ Nghiên cu ch tc các ht nano ZnS:Mn (C
Mn
= 8mol%) bc ph PVA vi
khng PVA t n 1.5g bng kt ta.
+ Khc tính cht cu trúc, hình thái b mt và mt s tính cht quang ca các
h tc. Kt qu cho thy:
- i vi các ht nano ZnS ch to by nhi
nhi thy nhit t 130
0
n 240

2+
 dch chuyn ca các
electron trong lp v n t y 3d
5
ca các ion Mn
2+
[
4
T
1
(
4
G) 
6
A
1
(
6
S)] trong tinh
th ZnS.
- i vi các ht nano ZnS:Mn (C
Mn
= 8mol%) bc ph PVA ch to b
ng kt ta thì: s bc ph các ht nano ZnS:Mn bi PVA hi
cu trúc cubic ca tinh th mà ch làm gic h c
cam - vàng và dch chuy  c sóng dài khong 7nm so v
quang da cam - vàng ca các ht nano ZnS:Mn ch to by nhit.
 bc ph và truyng t PVA sang các tâm Mn
2+
dn

[13]. He Hu, Weihua Zhang. Optical Materials 28, (2006) , pp 536-550
No. 10, 2007, pp 976-982 DOI 10.1002/crat.2007109950.
[14] Harish Chander and Santa Chawla, Bull. Mater. Sci., Vol. 31, No. 3, June (2008), p 401-
407.
[15]. H. Y. Lu, S. Y. Chu, S .S. Tan, 2004, J. Cryst. Growth, 269, p 38
[16]. Jeong-mi Hwang, Mi-Ok Oh, Il Kim, Jin-Kook Lee, Chang-Sik Ha, Current Applied
Physics. 5, (2005), pp 31-34
[17]. K. Jayanthi, S.Chawla, H. Chander, and D.Haranath,. Cryst. Red. Technol. 42,
[18]. Mingwen Wang, Lingdong Sun, Xuefeng Fu, Chunsheng Liao, Chunhua Yan, Solid
State Communication 115 , (2000) 493-496
[19] W.Q.Peng, S.C.Qu, G.W.Cong, X.Q.Zhang, Z.H.Wang, Journal of Crystal Growth 282,
(2005), pp 179-185
[20]. W.Q. Peng *, G.W. Cong, S.C. Qu, Z.G. Wang, (2006), Optical Materials 29, p 313317