Luận Văn Thạc Sĩ Vật Lý 1
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN 1
Hình 1.1: Cấu trúc chấm lượng tử……………………………………………… 13 3
Hình 1.2 : Mức năng lượng của electron phụ thuộc vào số nguyên tử liên kết……14 3
Hình 1.1: Cấu trúc chấm lượng tử: (a) Cấu trúc của chấm lượng tử CdSe; (b) Chấm lượng
tử có cấu trúc lõi-vỏ bọc CdSe/ZnS 9
Hình 1.2 : Mức năng lượng của electron phụ thuộc vào số nguyên tử liên kết 10
LỜI CẢM ƠN
Huỳnh Lê Thùy Trang
Luận Văn Thạc Sĩ Vật Lý 2
Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy TS. Lâm Quang Vinh và
thầy PGS. TS. Dương Ái Phương đồng hướng dẫn tận tình giúp em hoàn thành tốt
luận văn này.
Em cũng xin gửi lời trân trọng cảm ơn đến thầy TS. Nguyễn Thái Hoàng đã
tạo điều kiện và giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình thực nghiệm bên phòng thí
nghiệm điện hóa.
Cảm ơn tất cả các bạn của lớp Cao học K18, đặc biệt là những người bạn thân
thiết luôn bên cạnh tôi những lúc khó khăn. Và cảm ơn các bạn, các anh chị, các em
sinh viên ở phòng thí nghiệm quang phổ đã chia sẻ, trao đổi kiến thức cùng tôi
trong suốt quá trình làm luận văn.
Cảm ơn bạn Phạm Thị Hiền, em Chu Minh Hân và các bạn, anh chị phòng thí
nghiệm điện hóa đã giúp đỡ tận tình để tôi có thể hoàn thành tốt quá trình thực
nghiệm.
Sau cùng xin gửi lời cảm ơn đến những người thân yêu. Con cảm ơn ba má,
chị gái, em trai và những người thân trong gia đình đã luôn ủng hộ con, là chỗ dựa
cho con. Và cảm ơn Cường rất nhiều, vì tất cả những điều tốt đẹp Cường dành cho
Trang.
DANH MỤC HÌNH
Huỳnh Lê Thùy Trang
Luận Văn Thạc Sĩ Vật Lý 3

Hình 3.8 Các mode dao động của tinh thể…………………………………………48
Hình 3.9: Hệ máy Keithley đo hiệu suất pin……………………………………….49
Hình 4.1: Phổ hấp thụ UV-Vis của dung dịch keo nano CdSe theo tỷ lệ chất bao
khác nhau………………………………………………………………………… 50
Hình 4.2: Màu sắc của dung dịch nano CdSe thay đổi theo nồng độ chất bao… 52
Huỳnh Lê Thùy Trang
Luận Văn Thạc Sĩ Vật Lý 4
Hình 4.3: Phổ hấp thụ của dung dịch keo nano CdSe với các tỉ lệ R = Cd/Se khác
nhau……………………………………………………………………………… 53
Hình 4.4: Phổ nhiễu xạ tia X của bột CdSe nung ở các nhiệt độ khác nhau………55
Hình 4.5: Đồ thị phân bố kích thước hạt theo nhiệt độ nung………………………57
Hình 4.6: Phổ Raman của bột CdSe……………………………………………… 58
Hình 4.7: Ảnh TEM của mẫu bột nano CdSe…………………………………… 59
Hình 4.8: Phổ quang phát quang của các dung dịch CdSe với các tỷ lệ R, M khác
nhau……………………………………………………………………………… 60
Hình 4.9: Phổ hấp thụ UV-Vis của màng TiO
2
-CdSe theo thời gian ngâm……… 62
Hình 4.10: Phổ hấp thụ UV-Vis của màng TiO
2
-CdSe xử lý nhiệt ở các nhiệt độ
khác nhau trong môi trường chân không………………………………………… 63
Hình 4.11: Màu sắc của màng TiO
2
-CdSe theo nhiệt độ nung…………………….64
Hình 4.12: Phổ hấp thụ UV-Vis của màng TiO
2
-CdSe nung trong thời gian khác
nhau…………………………………………………………………………… 64
Hình 4.13: (a) Ảnh TEM của màng TiO

Bảng 4.3: Kích thước hạt CdSe thay đổi theo nhiệt độ…………………………….56
Bảng 4.3: Các thông số hoạt động của pin mặt trời chất màu nhạy quang……… 72
MỞ ĐẦU
Huỳnh Lê Thùy Trang
Luận Văn Thạc Sĩ Vật Lý 6
Trong những năm gần đây, khi xã hội ngày càng hiện đại, sự phát triển mạnh
mẽ của công nghiệp khiến cho nhu cầu về năng lượng càng trở nên cấp thiết hơn
bao giờ hết. Nguồn nhiên liệu, tài nguyên đang dần cạn kiệt khiến con người phải
tìm kiếm những nguồn năng lượng mới đề thay thế như thủy điện, nhiệt điện, điện
hạt nhân, sức gió, năng lượng mặt trời… Tuy nhiên, nguồn năng lượng mặt trời là
nguồn năng lượng được các nhà khoa học đặc biệt quan tâm nghiên cứu bởi ánh
sáng mặt trời là nguồn năng lượng khổng lồ, trong 10 phút truyền xạ, quả đất nhận
một năng lượng khoảng 5.10
20
J (500 tỷ tỷ Joule), tương đương với năng lượng tiêu
thụ của toàn thể nhân loại trong vòng một năm. Trong 36 giờ truyền xạ, mặt trời
cho chúng ta một năng lượng bằng tất cả các giếng dầu của quả đất. Năng lượng
mặt trời vì vậy gần như vô tận và đặc biệt nó không phát sinh loại khí nhà kính và
khí gây ô nhiễm[3].
Từ khi ra đời loại pin mặt trời (PMT) đầu tiên cho tới nay, các nhà khoa học
đã không ngừng nghiên cứu với xu hướng nâng cao hiệu suất pin, giá thành thấp để
có thể thương mại hóa và phổ biến hơn. Các thế hệ PMT thế hệ thứ nhất có dạng
khối (đơn tinh thể silic) và thế hệ PMT thứ hai (dạng màng mỏng) cho hiệu suất
tương đối ở mức chấp nhận được, tuy nhiên, giá thành lại cao, lắp đặt khó khăn nên
chưa được sử dụng rộng rãi[11].
Khi công nghệ nano được phát triển mạnh mẽ từ cuối thế kỷ 20 với việc ra đời
của các vật liệu nano đã giúp cải thiện đáng kể tính chất và giá thành của PMT. Với
mục tiêu này, các PMT thế hệ mới ra đời: PMT sử dụng chất nhạy quang như chất
nhuộm, polymer hữu cơ, hay chấm lượng tử với nhiều oxít bán dẫn được chọn làm
điện cực trong thế hệ PMT này như TiO

PMT khác, do đó PMT chấm lượng tử nhạy quang vẫn được quan tâm hàng đầu vì
tiềm năng to lớn của loại pin này trong việc đột phá về hiệu suất, có thể lên tới
66%[11].
Và trong đề tài này, chúng tôi sẽ tổng hợp và nghiên cứu các tính chất quang
điện của pin mặt trời chấm lượng tử CdSe nhạy quang. Chấm lượng tử CdSe được
chọn vì nó dễ dàng tổng hợp và độ rộng vùng cấm có thể thay đổi thông qua điều
khiển kích thước hạt, rất phù hợp để có thể hấp thụ toàn bộ vùng khả kiến và tử
ngoại của ánh sáng mặt trời. Mục tiêu đề tài bao gồm:
► Tổng hợp chấm lượng tử CdSe, điều khiển kích thước hạt theo các thông số
và phân tích các tính chất quang của hạt nano CdSe
►Chế tạo màng TiO
2
-CdSe và nghiên cứu tính chất quang của màng.
►Ráp pin mặt trời chấm lượng tử nhạy quang và khảo sát tính chất điện của pin.
PHẦN I: TỔNG QUAN
CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT VỀ CHẤM LƯỢNG TỬ
Huỳnh Lê Thùy Trang
Luận Văn Thạc Sĩ Vật Lý 8
1.1 Vật liệu cấu trúc nano [1]
Vật liệu nano là loại vật liệu có kích thước từ 1-100nm với rất nhiều tính chất
khác biệt so với vật liệu khối của chúng. Vật liệu nano có tính chất đặc biệt là do
kích thước của nó có thể so sánh được với kích thước tới hạn của các tính chất của
vật liệu. Khi kích thước của vật liệu giảm xuống đáng kể theo một chiều, hai chiều
hoặc ba chiều thì tính chất vật lý: tính chất cơ, nhiệt, điện, từ, quang có thể thay một
cách đột ngột.
 Phân loại vật liệu nano:
Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thước nanomét. Về
trạng thái của vật liệu, người ta phân chia thành ba trạng thái, rắn, lỏng và khí. Vật
liệu nano được tập trung nghiên cứu hiện nay, chủ yếu là vật liệu rắn, sau đó mới
đến chất lỏng và khí. Về hình dáng vật liệu, người ta phân ra thành các loại sau:

theo moment động lượng, quỹ đạo nguyên tử có thể là dạng hình cầu (quỹ đạo s),
dạng cánh hoa (quỹ đạo p) hoặc phức tạp hơn (quỹ đạo d,f).
Nếu một số nguyên tử liên kết với nhau để tạo thành phân tử, một cấu trúc lớn
hơn thì các electron sẽ quay tập thể quanh nhiều hạt nhân. Trong phân tử, các
electron tham gia vào liên kết cộng hóa trị giữa các nguyên tử không còn quy cho
một nguyên tử riêng biệt nữa, mà là chung của các nguyên tử. Ví dụ: trong phân tử
Metan (CH
4
), một trong bốn quỹ đạo nguyên tử sp
3
của nguyên tử Cacbon được kết
Huỳnh Lê Thùy Trang
Luận Văn Thạc Sĩ Vật Lý 10
hợp với quỹ đạo s của nguyên tử Hidro để tạo thành nguyên tử liên kết σ và nguyên
tử phản liên kết σ
*
. Vì các quỹ đạo này là chung của các nguyên tử nên chúng được
gọi là quỹ đạo phân tử. Các mức năng lượng của các quỹ đạo phân tử cũng là mức
gián đoạn (hình 1.2).
Hình 1.2 : Mức năng lượng của electron phụ thuộc vào số nguyên tử liên kết
Khi kích thước của hệ đa nguyên tử tăng lên rất lớn như vật liệu khối, phép
tính cấu trúc năng lượng sẽ trở nên phức tạp, không thực hiện nỗi. Tuy nhiên, bài
toán sẽ trở nên đơn giản hơn nếu ta xét hệ là một tinh thể vô hạn tuần hoàn. Khi đó
trong tinh thể tồn tại phép đối xứng tịnh tiến lý tưởng. Mặt khác,ảnh hưởng của bề
mặt được bỏ qua, tinh thể thỏa mãn điều kiện biên tuần hoàn. Chuyển động của
electron được mô tả như là sự chồng chất của sóng phẳng trải khắp vật rắn. Khác
với trường hợp của các nguyên tử và phân tử, cấu trúc năng lượng của vật rắn
không bao gồm các mức năng lượng gián đoạn, mà bao gồm các vùng năng lượng
rộng, mỗi vùng có thể bị lấp đầy bởi một số hạt tải điện. Khi số nguyên tử liên kết
tăng lên, các mức năng lượng gián đoạn của các quỹ đạo nguyên tử hòa vào nhau,

3d
(E) đối với electron tự do
trong hệ 3 chiều tỷ lệ với căn bậc hai của năng lượng E
1/2
.
Huỳnh Lê Thùy Trang
Luận Văn Thạc Sĩ Vật Lý 12
Vật rắn khối được coi như là một tinh thể vô hạn theo cả ba chiều x, y, z. Mỗi
trạng thái electron với vectơ sóng được biểu diễn bằng một điểm trong không gian.
Đối với vật rắn khối, năng lượng của electron tự do phụ thuộc vào k theo hàm
parabol, các trạng thái phân bố gần như liên tục. Mật độ trạng thái đối với electron
tự do trong hệ ba chiều tỷ lệ với căn bậc hai của năng lượng.
Trong mô hình này, chuyển động của các electron được mô tả bằng tổ hợp
tuyến tính của các sóng phẳng có bước sóng λ nhỏ hơn kích thước của vật rắn.
Hàm sóng của electron phải thỏa mãn điều kiện:
ψ(x, y, z) = ψ(x + L
x
, y, z)
ψ(x, y, z) = ψ(x,y + L
y
, Z)
ψ(x, y, z) = ψ(x, y, z + L
z
)
Nghiệm của phương trình Schorodinger là tích của ba hàm sóng độc lập.
1.2.3.2 Hệ hai chiều (Vật liệu màng)
Hình 1.4: Mô hình “hạt trong hộp thế” đối với electron tự do theo phương
z.Chuyển động của các electron tự do theo phương z bị giới hạn trong hộp thế có
chiều dài L
z

tính chất gián đoạn, bởi vì dọc theo trục k
y
và k
z
chỉ tồn tại các giá trị năng lượng
gián đoạn.
Một hệ như thế được gọi là dây lượng tử hay hệ electron một chiều. Trong hệ
này, các hạt tải điện có thể chuyển động chỉ theo một chiều và chiếm các trạng thái
lượng tử hóa ở hai chiều còn lại.
1.2.3.4 Hệ không chiều (chấm lượng tử)
Khi các hạt điện tử và các trạng thái kích thích bị giam giữ trong cả ba chiều
thì hệ được gọi là một chấm lượng tử (hình 1.6a).
Huỳnh Lê Thùy Trang
Luận Văn Thạc Sĩ Vật Lý 14
Hình 1.6; Vật rắn 0 chiều: a-vật rắn co lại cả 3 chiều; b-tất cả các trạng thái
đều gián đoạn, hiệu ứng giam giữ lượng tử xuất hiện; c-chỉ có các mức năng
lượng gián đoạn là được phép; d-mật độ trạng thái g
0d
(E).
Vật rắn bị co lại trong cả ba chiều đến kích thước vào cỡ bước sóng De
Broglie của hạt tải điện. Vì hiệu ứng giam giữ nên tất cả các trạng thái đều là gián
đoạn và được biểu diễn bằng các điểm trong không gian ba chiều. Chỉ có mức năng
lượng gián đoạn là được phép.Mật độ trạng thái g
0d
(E) dọc theo một chiều là các
hàm δ tương ứng với những trạng thái riêng biệt.
Trong một chấm lượng tử, chuyển động của các electron bị giới hạn trong cả
ba chiều vì thế không gian k chỉ tồn tại các trạng thái gián đoạn là (k
x
, k

Trong phép gần đúng bậc một, hệ thức tán sắc năng lượng tức là hàm mô tả sự phụ
thuộc của năng lượng vào véctơ sóng E(k) đối với electron và lỗ trống đều có dạng
parabol. Phép gần đúng này chỉ thỏa mãn đối với các electron chiếm các mức ở
đáy vùng dẫn và các lỗ trống chiếm các ở đỉnh vùng hóa trị. Mỗi parabol mô tả một
tập hợp liên tục các trạng thái electron hoặc trạng thái lỗ trống dọc theo một
phương cho trước trong không gian k. Vùng năng lượng trống thấp nhất và vùng
năng lượng đầy cao nhất cách nhau một vùng cấm E
g
(hình 1.7). Vùng cấm của bán
dẫn khối có giá trị biến đổi từ vài phần eV đến vài eV.
Hình 1.7 : Sơ đồ năng lượng của bán dẫn khối và của chấm lượng tử
Trong chấm lượng tử chỉ tồn tại các mức năng lượng gián nên các vùng
parabol trong bán dẫn khối bị vỡ thành một tập hợp các điểm. Các mức năng lượng
của chấm lượng tử có thể được đánh giá theo mô hình hạt trong hộp thế.
Năng lượng thấp nhất của electron trong giếng thế một chiều là:
trong đó: L là độ rộng giếng thế.
Trong chấm lượng tử, hệ được mô tả bằng một giếng thế 3 chiều vô hạn: thế
năng bằng 0 tại mọi điểm bên trong giếng thế, nhưng bằng ∞ tại các thành của
giếng thế. Giếng thế được mô tả như trên gọi là hộp thế. Trường hợp đơn giản nhất
của hộp thế ba chiều là một hình cầu hoặc một hình lập phương. Nếu hộp thế có
Huỳnh Lê Thùy Trang
Luận Văn Thạc Sĩ Vật Lý 16
dạng hình lập phương cạnh L , thì phương trình Schrodinger đối với một trong ba
bậc tự do tịnh tiến có thể giải thích một cách độc lập với nhau, và khi đó năng
lượng điểm không toàn phần sẽ đơn giản bằng cách tổng năng lượng điểm không
ứng với từng bậc tự do:
Nếu hộp thế có dạng cầu, đường kính L, thì phương trình Schrodinger có thể
giải bằng cách sử dụng tọa độ cầu và tách phương trình thành hai phần: phần
xuyên tâm và phần chứa xung lượng. Khi đó mức năng lượng thấp nhất ứng với
xung lượng bằng 0:

W
(h
+
) (1.5)
Đối với hạt lớn (vật liệu khối L→∞, E
w
→0.
Năng lượng của một cặp e/h trong một chấm lượng tử hình cầu chính là năng
lượng thấp nhất hay năng lượng điểm không trong giếng thế:
Trong đó, m
*
là khối lượng rút gọn của cặp e/h:
Với m
e
*
, m
h
*
lần lượt là khối lượng hiệu dụng của electron và lỗ trống.
Huỳnh Lê Thùy Trang
Luận Văn Thạc Sĩ Vật Lý 17
Đóng góp thứ ba là năng lượng tương tác Coulomb (E
c
) giữa electron và lỗ
trống. Độ lớn của E
c
phụ thuộc vào lực hút giữa e/h và hiệu ứng che chắn các hạt tải
điện bởi tinh thể (phụ thuộc vào hằng số điện môi của chất bán dẫn):
Như vậy, vùng cấm của chấm lượng tử hình cầu có dạng:
Từ (1.6), (1.8) và (1.9) , suy ra:

lượng tử CdSe vào đường kính hạt L. Sự phụ thuộc kích thước của năng lượng vùng
cấm đã trở thành công cụ hữu hiệu để chế tạo các vật liệu mới với tính chất quang
mong muốn.
Huỳnh Lê Thùy Trang
Luận Văn Thạc Sĩ Vật Lý 18
Hiệu ứng kích thước lượng tử biểu hiện rất rõ ràng trong phổ hấp thụ và huỳnh
quang của chấm lượng tử. Bờ hấp thu và đỉnh phổ huỳnh quang dịch về phía năng
lượng cao khi kích thước của chấm lượng tử giảm. Hiện tượng này được gọi là hiện
tượng “dịch chuyển về phía xanh” (blue shift).
1.2.5 Các tính chất đặc trưng của chấm lượng tử
1.2.5.1 Hiệu ứng giam giữ lượng tử:
Đây là một đặc trưng quan trọng của chấm lượng tử. Khi một electron ở vùng
hóa trị được kích thích lên vùng dẫn, khoảng cách giữa hai mức năng lượng được
định nghĩa là bán kính kích thích Bohr. Đây là đại lượng đặc trưng cho từng vật
liệu khác nhau (bảng 1.1). Sự giam hãm lượng tử tức là khi electron và lỗ trống
trong một chất bán dẫn bị giam hãm ở một hay nhiều chiều khác nhau. Một chấm
lượng tử thì bị giam hãm ở tất cả ba chiều không gian. Sự giam hãm lượng tử xảy ra
khi một hay nhiều chiều của tinh thể nano có kích thước quá nhỏ, tương đương với
bán kính kích thích Bohr của nó. Một chấm lượng tử có cấu trúc ở tất cả các chiều
đều gần bán kính kích thích Bohr, đó là cấu trúc hình cầu nano chuẩn. Sự giam hãm
lượng tử có tác dụng rất lớn hình thành nên tính chất đặc trưng của hệ chấm lượng
tử. Do hiệu ứng suy giảm lượng tử mà cả hai phạm vi hấp thụ và phát xạ của chấm
lượng tử đều dịch về phía có năng lượng cao hơn khi kích thước hạt giảm
xuống[18,27,32].
Vật liệu E
g
(eV)
λ(nm)
a
B

Một trong các bài toán bề mặt quan trọng là tương tác giữa bề mặt và đế mà
trên đó có cấu trúc nano. Bề mặt đế thường có độ gồ ghề nhất định nên các nguyên
tử hấp thụ trên bề mặt sẽ di động tớivị trí có thế năng thấp nhất. Tính chất này sẽ
ảnh hưởng đến việc sắp xếp các nguyên tử trên đế theo một cấu trúc nano định
trước. Những tính chất bề mặt này làm cho việc lắp ghép các cấu trúc nano trở nên
phức tạp có thể dẫn đến các tính chất hoàn toàn mới của cấu trúc đó.
Hiệu ứng bề mặt có tầm quan trọng đặc biệt đối với hóa học. Năng lượng và
hình thái bề mặt quyết định khả năng phản ứng bề mặt, diện tích bề mặt cũng ảnh
hưởng đến tính chất hóa học của chúng.
1.2.5.4 Khả năng lai ghép phân tử
Đa số các thành phần cấu tạo của chấm lượng tử đều có sự tham gia của
nguyên tố chuyển tiếp, nên khả năng hình thành phức phối trí cũng là một đặc trưng
của chấm lượng tử. Khi ta tổng hợp chấm lượng tử bằng phương pháp hệ keo, các
tinh thể nano tạo thành có độ linh động cao và có khả năng đính vào các phân tử
khác qua liên kết kiểu kim loại với nhóm chức đóng vai trò phối tử. Những nhóm
chức như thiol, amine, nitrile, phosphine, carboxylic hay các ligand khác đều có thể
tạo liên kết phức chất tốt với các nguyên tử kim loại cấu thành chấm lượng tử. Bằng
liên kết hợp lý trên bề mặt, chấm lượng tử có thể khuếch tán hay hòa tan vào các
dung môi hay trộn chung với các màng vô cơ hay hữu cơ. Qua đó cho phép ta có
thể thay đổi tính chất quang và điện của hệ chấm lượng tử. Các lớp vỏ tạo ra tùy
mục đích sử dụng, tùy tính chất muốn nâng cao, nhưng chủ yếu là bảo vệ nhân
chấm lượng tử, gia tăng hiệu suất lượng tử. Lớp vỏ bên ngoài thường là một lớp vô
cơ. Với lớp vỏ này, các chấm lượng tử tăng khả năng hấp thụ quang học, làm cho
vật liệu sáng hơn, giảm thiểu khả năng tái ghép cặp e/h. Có thể giải thích tác dụng
của lớp vỏ phủ vô cơ lên nhân chấm lượng tử như sau: Nếu chỉ là nhân chấm lượng
tử thì trên bề mặt sẽ có các electron tự do, ngoài ra còn có các khuyết tật tinh thể, có
thể làm giảm hiệu suất lượng tử. Nếu phủ lên bề mặt một lớp vỏ vô cơ, các electron
trên bề mặt sẽ đi vào những liên kết, ngoài ra các ảnh hưởng của khuyết tật tinh thể
cũng được trung hòa.
Huỳnh Lê Thùy Trang

Huỳnh Lê Thùy Trang
Luận Văn Thạc Sĩ Vật Lý 22
1.3.2.1 Phương pháp sol-gel: Là một phương pháp rất phổ biến trong các lĩnh vực
vật liệu gốm, quá trình sol-gel được hình thành từ sự thủy phân và polyme hóa các
tiền chất kim loại alkoxide hoặc muối kim loại vô cơ.
Phương pháp sol-gel chủ yếu dựa trên hai phản ứng: thủy phân tạo sol và
ngưng tụ hình thành gel, quá trình ngưng tụ tạo cầu nối kim loại-oxit-kim loại (M-
O-M) là cơ sở cấu trúc cho các mạng oxit kim loại, quá trình này sẽ tiếp tục cho đến
khi hình thành mạng lưới trong toàn dung dịch.
 Phản ứng thủy phân (phản ứng 1.11) thay thế nhóm alkoxide (-OR) trong
liên kết kim loại-alkoxide bằng nhóm hydroxyl (-OH) để tạo thành liên kết kim
loại-hydroxyl.
M(OR)
n
+ xHOH → M(OR)
n-x
(OH)
x
+ xROH (1.11)
 Phản ứng ngưng tụ (phản ứng 1.13) tạo nên liên kết kim loại-oxit-kim loại,
là cơ sở cấu trúc cho các màng oxit kim loại. Phản ứng ngưng tụ diễn ra theo 2 kiểu:
• Ngưng tụ rượu:
M(OH)(OR)
n-1
+ M(OR)
n
→ (OR)
n-1
M-O-M(OR)
n-1

thận sự phát triển của nano trong dung dịch colloide. Có nhiều phương pháp hóa
học để chế tạo hạt nano bán dẫn, tuy nhiên trong nghiên cứu này chúng tôi chỉ quan
tâm đến phương pháp tạo hạt nano ở nhiệt độ thấp và tạo ra sự phân bố kích thước
hạt đồng đều của CdSe. Do đó, phương pháp colloide liên kết bề mặt là một phương
pháp thích hợp để tổng hợp CdSe như chúng tôi mong muốn.
Phương pháp này đã được sử dụng thành công cho việc tổng hợp hạt nano bán
dẫn CdS và CdSe từ trên mười năm nay. Hợp chất hữu cơ được dùng để liên kết bề
mặt là đơn giản, rẻ tiền và cho phép tối ưu hóa sự phân bố kích thước hạt. Hạt nano
bán dẫn được hình thành do những phản ứng của những thành phần Cd
2+
với khí
selen dưới sự điều khiển của hợp chất hữu cơ liên kết bề mặt. Ví dụ xuất phát từ
cadimium acetate Cd(Ac)
2
theo phản ứng sau: Cd
2+
+ H
2
Se → CdSe + 2H
+

Phương pháp này cần tối ưu hóa những thông số như tỷ số mol Cd/Se và hợp
chất hữu cơ liên kết bề mặt.
Quá trình phát triển của hạt coi như là sự tăng tuyến tính của phản ứng polyme
hữu cơ giữa ion cadimium với selen, vì vậy sự phát triển hạt tăng dần. Để ngăn chặn
sự phát triển của hạt, nhiều tác giả đã dùng nhóm thiol như là tác nhân ngăn chặn bề
mặt. Herron và các cộng sự [43] đã mô tả phản ứng giữa ion Cd
2+
- thiol Cd
2+

2.1 Nguyên lý hoạt động và các thông số đặc trưng của PMT[3,13]:
2.1.1 Nguyên lý hoạt động của PMT
PMT là một hay một số thiết bị được thiết kế để chuyển đổi quang năng thành
điện năng một cách trực tiếp. Nền tảng của PMT là các tế bào mặt trời (SC) hoạt
động dựa vào hiệu ứng quang điện trong.
Nguyên tắc hoạt động của PMT có thể khác nhau tùy loại và ứng dụng, tuy
nhiên đều phải đảm bảo thực hiện được hai công đoạn: một là, hấp thụ photon từ
ánh sáng kích thích và chuyển thành cặp e/h (hay exciton); hai là phân tách cặp điện
tử lỗ trống và chuyển các điện tích này về các điện cực tương ứng để dẫn ra mạch
ngoài.
Khi không chiếu sáng SC giống như một diode, bản thân nó có một điện
trường nội E
bi
hướng từ n sang p sinh ra do sự cân bằng mức Fermi ở hai lớp p-n,
trường hợp này không có dòng điện nào sinh ra.
Khi chiếu bức xạ điện từ có năng lượng thích hợp vào SC (photon có tần số
lớn hơn hoặc bằng tần số ngưỡng của vật liệu làm SC) sẽ kích thích các electron
chuyển lên vùng dẫn và để lại các lỗ trống ở vùng hóa trị, hiện tượng này gọi là
“quang sinh”. Các lỗ trống (hạt tải thiểu số) sinh ra ở lớp n sẽ có nồng độ tăng lên
đáng kể và sẽ bị cuốn sang lớp p và ngược lại các electron (hạt tải thiểu số) sinh ra
ở lớp p có nồng độ tăng lên đáng kể sẽ bị cuốn sang lớp n do điện trường nội E
bi
,.
Như vậy, dòng bên trong SC là dòng chuyển dời của những hạt tải thiểu số qua lớp
Huỳnh Lê Thùy Trang
Luận Văn Thạc Sĩ Vật Lý 25
chuyển tiếp được tách rời bởi điện trường nội sinh ra do lớp chuyển tiếp p-n. Sau
một thời gian, các electron sẽ tích tụ về phía n và các lỗ trống sẽ tích tụ về phía p
ngày càng nhiều, lúc này ta áp vào SC một mạch tải thì một dòng điện sẽ được tạo
ra do sự tái hợp electron và lỗ trống thông qua mạch tải, SC lúc này trở thành một

s
đạt
giá trị tối ưu.
2.1.2.2 Dòng tối (J
dark
)
Nối SC với mạch ngoài có tải, khi không chiếu sáng vẫn có một sự chênh lệch
rất nhỏ về điện tích ở hai đầu SC do có một số lượng nhỏ hạt tải được sinh ra do
chuyển động nhiệt, điều này tạo ra ở mạch ngoài một dòng điện gọi là dòng tối
(J
dark
). Mật độ dòng tối được tính theo công thức:
Huỳnh Lê Thùy Trang