Luận văn thạc sỹ khoa học "Nghiên
cứu chế tạo và một số tính chất quang
của vật liệu nano bột và màng ZnS:Ni”
Luận văn thạc sỹ khoa học Hoàng Anh Tuấn 1
MỞ ĐẦU
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong suốt 10-15 năm gần đây, công nghệ nano được xem là một trong
những môn khoa học hàng đầu trong cả nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu công
nghệ cao và được phát triển trên toàn cầu. Thành tựu khoa học của các công trình
nghiên cứu vật liệu nano đang trở nên có ý nghĩa hơn bao giờ hết. Công nghệ
nano đang phát triển với một tốc độ bùng nổ và hứa hẹn đem lại nhiều thành tựu
kỳ diệu cho loài người.
Đối tượng của công nghệ nano là những vật liệu có kích cỡ nanomét
(10
-9
m). 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 đuợc như độ
bền cơ học, hoạt 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 cụng
nghệ sinh học, chẳng hạn 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 diode phát quang (LEDs), laser chấm lượng tử có hiệu

VI
( E
g


3,68eV ở nhiệt độ phòng ) có độ bền nhiệt độ
cao… Với vùng cấm thẳng, đồng thời chuyển mức phát quang gây bởi các tâm
sâu có xác xuất lớn nên ZnS có hiệu suất lượng tử phát quang lớn. Nó là hợp chất
có vùng cấm thẳng, độ rộng vùng cấm lớn nhất trong các hợp chất A
II
B
VI
, có
nhiệt độ nóng chảy cao (2103K). Vì vậy mà ZnS đã được ứng dụng trong nhiều
lĩnh vực khoa học và đời sống. Chẳng hạn có thể ứng dụng trong các linh kiện
quang điện tử như cửa sổ hồng ngoại, laser phát quang, màn hình hiển thị….
Mặc khác ta có thể điều khiển độ rộng vùng cấm cũng như mong muốn
thu được dải phát xạ khác trong vùng ánh sáng nhìn thấy của tinh thể ZnS. Các
hạt nano có thể được pha thêm các kim loại chuyển tiếp và các kim loại đất hiếm
như: Ni
2+
,
Mn
2+
, Cu
2+
hoặc Eu
3+
…; thay đổi nồng độ pha tạp, thay đổi điều kiện
chế tạo mẫu nhằm cải thiện tính chất quang của chúng.

Ar …) và của các chất phụ gia polyme đưa vào … đã ảnh hưởng tới hiệu suất
lượng phát quang của tinh thể ZnS:Ni
2+
.
Tuy nhiên các kết quả đưa ra chưa có sự thống nhất về điều kiện nồng độ tạp
chất ( về nồng độ Ni
2+
tối ưu và cách giải thích về sự ảnh hưởng của một hay nhiều
thông số trong điều kiện chế tạo, ảnh hưởng của các chất phụ gia đưa vào …).
Từ những lý do trên đây và trên cơ sở trang thiết bị sẵn có của Trường
Đại học Sư phạm Hà Nội, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu là:
"Nghiên cứu chế tạo và một số tính chất quang của vật liệu nano bột và
màng ZnS:Ni”
II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
 Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano ZnS, ZnS:Ni có kích thước nano.
 Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ pha tạp Ni lên cấu trúc và tính
chất quang của mẫu bột và màng ZnS:Ni. Từ đó xác định hàm lượng tối ưu của
Ni để mẫu có tính chất quang tốt nhất.
 Nghiên cứu tính chất quang của mẫu bột và màng ZnS:Ni.
III. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
 Phương pháp nghiên cứu lý luận: Dựa trên cơ sở các kết quả tính toán
lý thuyết.
 Phương pháp thực nghiệm.
 Phương pháp trao đổi và tổng kết kinh nghiệm.
Luận văn được tiến hành bằng phương pháp thực nghiệm, các mẫu nghiên cứu trong
luận văn được chế tạo bằng phương pháp hoá ướt tại Phòng thí nghiệm hoá học hữu
cơ, Khoa hó học và Trung tâm khoa học và công nghệ nano trường Đại học sư phạm
Hà Nội.
IV. CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN
 Mở đầu

Ngoài ra còn có vật liệu nanocomposit trong đó chỉ một phần của vật liệu
có kích thước nano hoặc cấu trúc của nó có nano không chiều, một chiều, và hai
chiều đan xen nhau. Ví dụ: nanocomposit bạc/ silica, bạc/uretan….
1.1.2. Đặc trưng của vật liệu nano
Một đặc điểm quan trọng của vật liệu nano là kích thước hạt vô cùng nhỏ
bé, chỉ lớn hơn kích thước của nguyên tử 1 hoặc 2 bậc. Do vậy, tỉ số giữa số
nguyên tử nằm ở bề mặt trên số nguyên tử tổng cộng của vật liệu nano lớn hơn
rất nhiều so với tỉ số này đối với các vật liệu có kích thước lớn hơn.
Như vậy, nếu như ở vật liệu thông thường, chỉ một số ít nguyên tử nằm
trên bề mặt, còn phần lớn các nguyên tử còn lại nằm sâu phía trong, bị các lớp
ngoài che chắn thì trong cấu trúc của vật liệu nano, hầu hết các nguyên tử đều
được "phơi" ra bề mặt hoặc bị che chắn không đáng kể. Do vậy, ở các vật liệu có
kích thước nano mét, mỗi nguyên tử được tự do thể hiện toàn bộ tính chất của
mình trong tương tác với môi trường xung quanh. Điều này đã làm xuất hiện ở
vật liệu nano nhiều đặc tính nổi trội, đặc biệt là các tính chất điện, quang, từ, ….

Hình 1.1. Mô phỏng vật liệu khối (3D), màng nano (2D), dây nano (1D) và hạt (0D) nano
Luận văn thạc sỹ khoa học Hoàng Anh Tuấn 6
Kích thước hạt nhỏ bé còn là nguyên nhân làm xuất hiện ở vật liệu nano ba
hiệu ứng: hiệu ứng lượng tử, hiệu ứng bề mặt, hiệu ứng kích thước.
 Hiệu ứng lượng tử
Đối với các vật liệu vĩ mô gồm rất nhiều nguyên tử (1m
3
vật liệu có
khoảng 10
12
nguyên tử), các hiệu ứng lượng tử được trung bình hóa cho tất cả

7
Các nghiên cứu cho thấy các tính chất điện, từ, quang, hóa học của các vật
liệu đều có kích thước tới hạn trong khoảng từ 1 nm đến 100 nm nên các tính
chất này đều có biểu hiện khác thường thú vị ở vật liệu nano so với các vật liệu
khối truyền thống.
Bảng 1.1: Khi kích thước hạt tăng, tổng số nguyên tử trong hạt tăng,
phần trăm số nguyên tử trên bề mặt hạt giảm.
Bảng 1.2 Độ dài tới hạn của một số tính chất của vật liệu

Tính chất Thông số
Độ dài tới hạn
(nm)
Tương tác bất định xứ 1 - 1000
Biên hạt 1 - 10
Bán kính khởi động nứt vỡ 1 - 100
Sai hỏng mầm 0,1 - 10
Tính chất cơ
Độ nhăn bề mặt 1 - 10
Bước sóng điện tử 10 - 100 Tính chất điện
Quãng đường tự do trung bình không đàn hồi 1 - 100
Luận văn thạc sỹ khoa học Hoàng Anh Tuấn 8
Hiệu ứng đường ngầm 1 - 10
Độ dày vách đômen 10 - 100
Tính chất từ

bay nhiệt (do M.Faraday tìm ra vào năm 1857), phương pháp phún xạ catốt trong
từ trường
Do đặc tính của màng mỏng là có kích thước một chiều bị giới hạn có thể
dưới kích thước giới hạn của vật liệu tạo điều kiện cho việc chế tạo các vật dụng có
kích thước nhỏ gọn, tiết kiệm năng lượng các lớp màng phủ trên bề mặt có thể giúp
tránh được ảnh hưởng của hiện tượng ôxihóa, ăn mòn vật liệu Chính vì vậy nó
được ứng dụng vào tất cả các lĩnh vực trong đời sống con người và đặc biệt là công
nghệ vi mạch điện tử và các quang cụ công nghệ màng mỏng. Cụ thể như:
+ Màng mỏng để phủ bề mặt của đồ trang sức, làm gương laser trong hốc
cộng hưởng, làm cảm biến
Luận văn thạc sỹ khoa học Hồng Anh Tuấn 9
+ Làm pha đèn chiếu, làm cách tử, làm điện cực trong suốt trong pin mặt
trời, trong các vi mạch điện tử sử dụng cơng nghệ quang khắc
1.2. Cấu trúc mạng tinh thể của vật liệu ZnS
ZnS có 2 dạng cấu trúc chính là: cấu trúc lập phương giả kẽm và cấu trúc
lục giác Wurtzite. Cấu trúc Wurtzite bền ở nhiệt độ cao, cấu trúc lập phương giả
kẽm thường được hình thành ở nhiệt độ thấp .
1.2.1. Cấu trúc lập phương giả kẽm (Zinc blend).[1,2]
Nhóm đối xứng khơng gian của tinh thể A
II
B
VI
ứng với mạng tinh thể này
là T
2
d
– F

,
4
3
();
4
3
,
4
1
,
4
3
();
4
3
,
4
3
,
4
1
();
4
1
,
4
1
,
4
1

-P6
3
mc là cấu trúc
bền ở nhiệt độ cao. Mỗi ơ cơ sở chứa hai phân tử ZnS với các vị trí lần lượt là:

Hình 1.2

.

Mô hình cấu trúc lập phương giảkẽm [

100
][

010
]
2
1
,
3
2
,
3
1
();,0,0(:2 uuZn 

với
8
3
u Mỗi nguyên tử Zn liên kết với 4 nguyên tử S nằm trên 4 đỉnh của tứ diện
gần đều. Khoảng cách từ nguyên tử Zn đến nguyên tử S là (u.c) còn 3 khoảng
cách kia bằng
2
2
2 2
1 1
3 2
a c u
 
 

 

1.3. Cấu trúc vùng năng lượng của ZnS [1]
1.3.1. Cấu trúc vùng năng lượng của mạng lập phương giả kẽm
Mạng lập phương giả kẽm có đối xứng tịnh tiến của mạng lập phương tâm
mặt, với các véctơ tịnh tiến cơ sở là:
     
1 2 3
1 1 1
1,1,0 ; 1,0,1 ; 0,1,1
2 2 2
a a a a a a  
  

Luận văn thạc sỹ khoa học Hoàng Anh Tuấn 11
Hình 1.4. Cấu trúc vùng Brillouin
của tinh thể ZnS dạng lập phương
giả kẽm
V
2

V
3

V
1



chuyển thành trạng thái
15


, nếu kể đến tương tác spin quỹ đạo thì
tạng thái
15


tại vị trí
0
k


sẽ suy biến thành 6 trạng thái,
8

suy biến bậc 4 và
7

suy biến bậc 2. Sự suy biến này được biểu diễn trong hình 1.4
Do mạng lập phương giả kẽm không có đối xứng đảo nên cực đại của vùng
hoá trị lệch khỏi vị trí
0
k


nên làm mất đi sự suy biến vùng các lỗ trống nặng V
1
12
Vùng Brillouin là một khối bát diện như trong hình 1.5
Hình 1.8. Cấu trúc vùng năng lượng của ZnS dạng Wurtzite
Do cấu trúc tinh thể của mạng lập phương và mạng lục giác khác nhau nên

ổ EllipsometryPh
ản xạ

Phổ Raman

Huỳnh quang

Phép đo phổ
Huỳnh quang
Kích thích
Phân giải thời gian biệt trong thế năng tác dụng lên điện tử. So với sơ đồ vùng năng lượng của mạng
lập phương ta thấy rằng do ảnh hưởng của nhiễu loạn trường tinh thể mà mức
8

(j = 3/2); và mức
7

(j = 1/2) của vùng hoá trị lập phương bị tách thành ba

tác giữa tinh thể và sóng điện từ có bước sóng nằm trong vùng từ hồng ngoại đến
tử ngoại. Nếu chiếu vào tinh thể bán dẫn một chùm ánh sáng, nghĩa là một chùm
bức xạ sóng điện từ, có bước sóng λ, có cường độ ban đầu là I
0
(λ), đo cường độ
ánh sáng phản xạ I
R
(λ), cường độ ánh sáng truyền qua mẫu I
T
(λ), chúng ta có thể
nghiên cứu các quá trình xảy ra trong tinh thể dưới tác dụng của ánh sáng đó. Để
đặc trưng cho các quá trình đó người ta đưa ra các hệ số sau:
Luận văn thạc sỹ khoa học Hoàng Anh Tuấn 14
+ Hệ số phản xạ R(λ) được xác định bằng tỉ số giữa cường độ ánh sáng
phản xạ I
R
(λ) và cường độ ánh sáng ban đầu tới bề mặt tinh thể I
o
(λ).
 


 



0

cũng là một đại lượng không thứ nguyên thường tính theo %.
+ Hệ số hấp thụ

(

) được xác định từ định luật hấp thụ ánh sáng Buger-
Lamber:








xIRI






exp1
0

 





thụ năng lượng của nguyên tử, năng lượng bị hấp thụ có thể là của photon ánh
sáng, năng lượng nhiệt hoặc động năng của một hạt nào đó Trường hợp nguyên
tử hấp thụ năng lượng của ánh sáng thì hệ số hấp thụ

có thể xem như xác suất
hấp thụ photon, nếu trong bán dẫn có một số cơ chế hấp thụ độc lập với nhau và
mỗi cơ chế hấp thụ có thể đặc trưng bởi một xác suất


i
 
, thì xác suất tổng
cộng của quá trình hấp thụ là:
Luận văn thạc sỹ khoa học Hoàng Anh Tuấn 15

1
(1a)

2

2a

3a

3b

3c


2d

2a

E
c

E
v

)



i
i
)()(

(1.1)
Như vậy, trong một vùng phổ cho trước cần phải tính đến các cơ chế hấp
thụ chủ yếu, cho đóng góp lớn nhất vào phổ hấp thụ. Quá trình hấp thụ ánh sáng
liên quan đến sự chuyển đổi năng lượng của photon sang các dạng năng lượng
khác của tinh thể nên có thể phân loại các cơ chế hấp thụ như sau:
a. Hấp thụ cơ bản (hấp thụ riêng)
Hấp thụ cơ bản liên quan đến chuyển mức của điện tử giữa các vùng cho
phép ứng với chuyển mức 1 và 1a như trên hình 1.3 và 1.4. Chuyển mức 1 không
kèm theo sự thay đổi vectơ sóng
k



16
cấm giảm xuống . Từ đây ta thấy khi nhiệt độ tăng lên, bờ hấp thụ riêng dịch
chuyển về phía tần số thấp của ánh sáng (về phía năng lượng photon nhỏ hơn).
 Pha tạp chất mạnh cũng là yếu tố dẫn đến hiện tượng chuyển dịch bờ
hấp thụ cơ bản (hay còn gọi là sự dịch chuyển Burstein - Moss). Chẳng hạn ta xét
bán dẫn donor, do pha tạp mạnh bán dẫn donor trở thành bán dẫn suy biến có
mức Fermi nằm trong vùng dẫn và các mức năng lượng nằm dưới mức Fermi có
thể xem là được điền đầy hoàn toàn. Chuyển mức của điện tử từ vùng hóa trị lên
vùng dẫn khi hấp thụ photon có năng lượng


*
n c
E F E

    là không thể vì
các mức năng lượng tương ứng trong vùng dẫn đã bị điền đầy. Chính vì vậy bờ
hấp thụ cơ bản bị dịch chuyển về phía năng lượng photon cao hơn
b. Hấp thụ Exciton
Hấp thụ exciton liên quan đến sự hình thành hoặc phân hủy trạng thái kích
thích được gọi là exiton.
Exciton là trạng thái liên kết giữa một electron được kích thích lên dải dẫn
và một lỗ trống trong dải hóa trị thông qua tương tác Coulomb giữa hai hạt này.
Người ta phân biệt hai loại exciton Frenkel và exciton Wannier - Mott. Exciton
Frenkel (hay còn gọi là exiton phân tử) vì trạng thái ràng buộc này giữa electron
và lỗ trống chỉ ở trong phạm vi một phân tử (nguyên tử). Exciton Frenkel còn gọi
là exciton bán kính nhỏ có thể chuyển từ phân tử này sang phân tử khác và (bằng
cách đó) chuyển động trong tinh thể nhưng không tham gia dẫn điện. Exciton
Frenkel thường xảy ra trong các tinh thể phân tử với liên kết hóa học Van der

eV
n
m
m
E
exc
exc


(1.2)
Trong đó: 13,6eV là năng lượng Rydberg,

là hằng số điện môi của bán
dẫn và
* *
*
exc
* *
.
n p
n p
m m
m
m m


là khối lượng hiệu dụng exciton.

những lượng tương ứng là


1
exc
/ 4
E
,


1
exc
/9
E
…. Chúng ta nhận được vô số mức
gián đoạn cho đến tận phổ liên tục khi n

(hình 1.5).
Khi kích thích tạo ra exciton bằng chiếu sáng, điện tử từ vùng hóa trị
chuyển lên mức exciton, điều đó có nghĩa là năng lượng photon phải thỏa mãn
điều kiện sau đây:



1
2
exc
/
g
E E n

thường cho các mức năng lượng gần đáy vùng dẫn (mức donor) và gần đỉnh vùng
hóa trị (mức acceptor) nên gọi là các mức nông. Bên cạnh những mức tạp chất
nông trong vùng cấm của chất bán dẫn còn gặp nhiều trạng thái định xứ có mức
năng lượng cách xa hai bờ vùng, nghĩa là nằm khoảng giữa hai vùng cấm, đó là
các tâm sâu. Để giải thích sự tồn tại của các mức năng lượng sâu, người ta sử
dụng một trường thế bị chặn với giả thiết rằng điện tử trong các nguyên tử tạp
chất đó tương tác rất yếu với các nguyên tử cơ bản, quỹ đạo của điện tử có bán
kính rất nhỏ. Ngoài ra, các dạng khuyết tật khác của tinh thể như nút khuyết, lệch
mạng…cũng có thể gây nên những nhiễu loạn trường tinh thể và vì thế sinh ra
các trạng thái định xứ trong tinh thể. Các trạng thái đó cũng có thể là nguồn cung
cấp các điện tử hay lỗ trống, nghĩa là có thể là các mức donor, acceptor hay là
các tâm sâu.
Các chuyển mức trong quá trình hấp thụ tạp chất (3, 3a, 3b, 3c) và các
chuyển mức giữa các mức tạp chất (4) trên hình 1.3 ứng với trường hợp nguyên
tử tạp chất chuyển từ trạng thái trung hòa sang trạng thái ion (3, 3a) hoặc ngược
lại (3b, 3c). Phổ hấp thụ với chuyển mức 3, 3a, 3b, 3c đối với các trạng thái tạp
chất nông nằm cách nhau rất xa. Chuyển mức 3.3a nằm trong vùng hồng ngoại
xa, chuyển mức 3b, 3c và 4 nằm gần bờ hấp thụ cơ bản. Nếu những chuyển mức
này xảy ra giữa các tâm sâu thì những đóng góp của chúng cho phổ hấp thụ nằm
xa bờ hấp thụ cơ bản, dịch về phía sóng dài.
Đối với các trạng thái nông, khi giải bài toán giống nguyên tử hyđro
chúng ta nhận được một dãy mức năng lượng tạp chất dưới dạng:

2
2
*
1
.
1
6,13

Luận văn thạc sỹ khoa học Hoàng Anh Tuấn 19
d. Hấp thụ do hạt dẫn tự do
Các mức chuyển 2, 2a, 2b, 2c, 2d ở hình 1.4 là các chuyển mức của hạt
dẫn tự do trong vùng năng lượng cho phép (2, 2a) và giữa các vùng con cho phép
(2b, 2c, 2d). Phổ hấp thụ với chuyển mức của hạt dẫn tự do trong vùng cho phép
có dạng một đường cong thay đổi đơn điệu chứ không có dạng một cực đại, đó là
hấp thụ không chọn lọc do các hạt dẫn tự do. Ngược lại phổ hấp thụ với chuyển
mức giữa các vùng con cho phép trong vùng năng lượng cho phép thay đổi có
quy luật tán sắc, bao gồm các cực đại và các cực tiểu xen kẽ nhau, đó là hấp thụ
có chọn lọc do hạt dẫn tự do. Hấp thụ chọn lọc do hạt dẫn tự do có thể do các
chuyển mức thẳng không có sự tham gia của phonon. Thực nghiệm cho thấy hấp
thụ do các hạt dẫn tự do tăng rất mạnh trong vùng phổ hồng ngoại.
e. Hấp thụ do phonon
Các bán dẫn hợp chất được cấu tạo từ các nguyên tử khác loại, có thể
được coi như là một tập hợp các lưỡng cực điện. Các lưỡng cực đó có thể hấp thụ
năng lượng của trường điện từ trong ánh sáng. Sự hấp thụ là mạnh nhất khi tần số
bức xạ điện từ bằng tần số dao động riêng của lưỡng cực. Đó là các tần số ứng
với ánh sáng trong vùng hồng ngoại xa. Thường thì phổ là phức tạp, bao gồm
nhiều loại dao động chuẩn. Để thỏa mãn định luật bảo toàn xung lượng, cần có
sự tham gia (hấp thụ hay phát xạ) của một hay nhiều phonon.
Trong các bán dẫn đồng cực (chỉ có một loại nguyên tử), thì không có
mômen lưỡng cực, nhưng vẫn có hấp thụ do dao động mạng. Đó là vì trường
điện từ gây nên các lưỡng cực cảm ứng, và các lưỡng cực này tương tác mạnh
với trường điện từ.
1.4.2.2. Cơ chế chuyển dời
Bức xạ là quá trình ngược với hấp thụ. Các electron chuyển lên mức năng
lượng cao do nhận được năng lượng từ bên ngoài (chẳng hạn do sự hấp thụ ánh

tái hợp sau:
 Tái hợp bức xạ (hay tái hợp photon):là quá trình tái hợp mà năng lượng
giải phóng ra dưới dạng các photon. Quá trình tái hợp bức xạ gọi là huỳnh quang.
 Tái hợp không bức xạ (hay tái hợp phonon): là quá trình tái hợp mà
năng lượng giải phóng ra được truyền cho dao động mạng tinh thể, nghĩa là làm
phát sinh các phonon.
 Tái hợp Auger ( là dạng tái hợp không bức xạ): khi năng lượng được
truyền cho hạt thứ ba làm cho hạt dẫn này "nóng" lên. Hạt dẫn "nóng" này qua số lần
tán xạ trên các ion nút mạng truyền hết năng lượng cho mạng tinh thể. Xác suất của
tái hợp Auger thường không lớn vì đòi hỏi của sự "gặp gỡ" cùng một lúc ba hạt dẫn.
 Theo cơ chế vật lý của quá trình có thể chia thành các dạng sau:
a. Tái hợp vùng - vùng (tái hợp cơ bản hay tái hợp trực tiếp)
Một điện tử tự do trực tiếp "gặp" một lỗ trống và tái hợp với nhau. Thực
chất là một điện tử ở trên vùng dẫn chuyển mức xuống một trạng thái trống trong
vùng hóa trị.
Luận văn thạc sỹ khoa học Hoàng Anh Tuấn 21
Nếu bán dẫn có vùng cấm thẳng (cực tiểu của vùng dẫn và cực đại của
vùng hóa trị ở cùng một giá trị của vectơ sóng) thì quá trình tái hợp không đòi
hỏi có sự tham gia của phonon. Xác suất của sự chuyển mức thẳng này thường
lớn. Tái hợp thẳng vùng-vùng đặc trưng bởi sự mở rộng phổ về phía năng lượng
thấp khi nhiệt độ tăng, trong khi đó phía năng lượng thấp phổ bị chặn bởi
g
E



.

ZnS và ZnS:Ni
1.5.1. Tính chất về cấu trúc vật liệu
Khi pha tạp các kim loại chuyển tiếp với nồng độ pha tạp nhất định thì sự
thay thế vị trí của Zn
2+
bằng các ion này không làm thay đổi đến cấu trúc lập
phương giả kẽm của ZnS.
Theo tác giả [14] thì khi pha tạp Ni vào ZnS thì với nồng độ pha tạp từ
0,1%; 0,3%; 0,5%; 1%; 1,5%; 2% các mẫu đều kết tinh đơn pha và không thấy
xuất hiện pha lạ Hình 1.15: Phổ X-Ray của tinh thể nano ZnS không pha tạp và pha tạp Ni
2+

với nồng độ 0,3% [14] {a}
E
c
E
v
E
t
{b} {c} {d} {e} {f}
Luận văn thạc sỹ khoa học Hoàng Anh Tuấn 23

Đỉnh huỳnh quang mẫu ZnS pha tạp Ni
2+
( mạnh nhất ở bức xạ 520nm) là
khác với mẫu không pha tạp. Theo như nghiên cứu của nhóm tác giả này, đối
với vật liệu khối ZnS:Ni quan sát được các bức xạ xanh (green) đối với các nồng
độ pha tạp Ni khác nhau có trong mẫu . Khi tỷ lệ phân tử gam Zn(CH3COO)2
.2H2O và NiSO4 .6H2O lần lượt là 99.7% và 0.3%, thì đỉnh phát huỳnh quang
mạnh nhất ở nồng độ pha tạp Ni là 0,3%. Và cường độ huỳnh quang tương ứng
của mẫu ZnS có chứa Ni
2+
(Ni
2+
0.3%) là khoảng gấp 2 lần so với mẫu ZnS
không chứa tap chất.

Hình 1.19: Phổ PL tinh thể nano ZnS không pha tạp tại bước song kích thích
308nm và pha tạp Ni
2+
với nồng độ 0,3% ở bước song kích thích 310nm [16]

Trích đoạn Chụp ảnh hiển vi điện tử quột (SEM) Phộp đo phổ huỳnh quang

---