ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

PHẠM THANH HƯƠNG

HIỆU ỨNG GIAM GIỮ LƯỢNG TỬ
TRONG CÁC HẠT NANO ZnS PHA TẠP Mn

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

PHẠM THANH HƯƠNG

HIỆU ỨNG GIAM GIỮ LƯỢNG TỬ
TRONG CÁC HẠT NANO ZnS PHA TẠP Mn

Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết và vật lý toán
Mã số: 60440103

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Cán bộ hướng dẫn: PGS. TS Phạm Văn Bền

Hà Nội - 2015


LỜI CẢM ƠN


defined.
1.1 Giới thiệu chung về vật liệu nano .................... Error! Bookmark not defined.
1.1.1 Vật liệu nano là gì ............................................ Error! Bookmark not defined.
1.1.2 Phân loại vật liệu nano .................................... Error! Bookmark not defined.
1.1.3 Đặc điểm của vật liệu nano .............................. Error! Bookmark not defined.
1.1.4 Ứng dụng của vật liệu nano ............................. Error! Bookmark not defined.
1.2 Cấu trúc tinh thể của vật liệu nano ZnS ......... Error! Bookmark not defined.
1.2.1 Cấu trúc tinh thể lập phương tâm mặt (hay sphalerite, zinblende). ........ Error!
Bookmark not defined.
1.2.2 Cấu trúc tinh thể lục giác (hay wurzite) .......... Error! Bookmark not defined.
1.3 Cấu trúc vùng năng lượng của vật liệu nano ZnSError!

Bookmark

not

defined.
1.4 Ảnh hưởng của Mn lên cấu trúc tinh thể và vùng năng lượng của ZnS.
................................................................................... Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG 2. HIỆU ỨNG GIAM GIỮ LƯỢNG TỬ TRONG CÁC HẠT
NANO ZnS PHA TẠP Mn ..................................... Error! Bookmark not defined.
2.1 Năng lượng, hàm sóng và mật độ trạng thái của các hạt tải điện điện tử, lỗ
trống trong các hạt nano (hệ không chiều hay chấm lượng tử) .................. Error!
Bookmark not defined.
2.2 Hiệu ứng giam giữ lượng tử trong các hạt nano ZnS pha tạp Mn ....... Error!
Bookmark not defined.
2.2.1 Sự dịch bờ hấp thụ và đỉnh phát quang ........... Error! Bookmark not defined.
2.2.2 Sự tăng cường độ phát quang .......................... Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......... Error! Bookmark not defined.



DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Phân loại vật liệu nano .................................Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.1 Giá trị bán kính Bohr của electron, lỗ trống và bán kính exciton Bohr của
một số vật liệu nano ......................................Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.2 Giá trị độ rộng vùng cấm theo đường kính hạt của vật liệu nano ZnS
.......................................................................Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.3 Giá trị độ rộng vùng cấm theo đường kính hạt của vật liệu nano
ZnO…Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.4 Giá trị đường kính hạt của vật liệu nano ZnS, ZnO .. Error! Bookmark not
defined.
Bảng 3.5 Các loại hạt nano ZnS:Mn và phương pháp chế tạo .. Error! Bookmark not
defined.
Bảng 3.6 Hằng số mạng và kích thước tinh thể trung bình....... Error! Bookmark not
defined.
Bảng 3.7 Vị trí, độ hấp thụ, độ rộng vùng cấm và kích thước hạt của các hạt nano
ZnS:Mn với các khối lượng PVP bọc phủ khác nhau. ..... Error! Bookmark
not defined.
Bảng 3.8 Phương pháp chế tạo, kích thước tinh thể trung bình và các thông số đặc
trưng của đám da cam- vàng. ........................Error! Bookmark not defined.


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Vật liệu khối và vật liệu cấu trúc nano....... Error! Bookmark not defined.
Hình1.2 Cấu trúc dạng lập phương tâm mặt của tinh thể ZnS ..... Error! Bookmark
not defined.
Hình 1.3 Cấu trúc tinh thể lục giác của tinh thể ZnS ............. Error! Bookmark not
defined.
Hình 1. 4 Sự hình thành obitan phân tử ở các vùng .. Error! Bookmark not defined.

defined.
Hình 3.5 Ảnh TEM của hạt nano ZnS:Mn chế tạo bằng các phương pháp: .... Error!
Bookmark not defined.
Thủy nhiệt(a), Đồng kết tủa(b), Đồng kết tủa bọc phủ PVP(c) ..... Error! Bookmark
not defined.
Hình 3.6 Phổ hấp thụ của các hạt nano ZnS:Mn bọc phủ PVP với các khối lượng:
0gPVP(a);1gPVP(b);chồng phổ(c) ............ Error! Bookmark not defined.
Hình 3.7 Sự phụ thuộc của (αhv)2 theo hv của các hạt nano ZnS:Mn và
ZnS:Mn/PVP(CMn= 8%mol ) a.0g PVP

b.1g PVP .... Error! Bookmark

not defined.
Hình 3.8 Phổ phát quang của ZnS:Mn chế tạo bằng một số phương pháp khác nhau. Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.9 Sự phụ thuộc vị trí bước sóng của đám da cam – vàng của các hạt nano
ZnS:Mn vào kích thước hạt ....................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.10 Sự phụ thuộc cường độ phát quang đám da cam – vàng của các hạt nano
ZnS:Mn vào kích thước hạt ....................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.11 Phổ phát quang của các hạt nano ZnS:Mn (CMn = 8%mol) bọc phủ PVP
với các khối lượng khác nhau .................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.12 Sự phụ thuộc cường độ phát quang đám da cam – vàng của các ion Mn2+
trong các hạt nano ZnS:Mn/PVP vào khối lượng bọc phủ PVP ........ Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.13 Phổ kích thích phát quang của ZnS:Mn với các nồng độ khác nhau Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.14 Sơ đồ về các chuyển dời hấp thụ, bức xạ trong tinh thể ZnS:Mn .... Error!
Bookmark not defined.





nanocrystallites embedded in a silica matrix”, Bull Mater. Sci, Vol.25, No.3,
pp. 175-180
9. Bhargava, D. Gallagher and A. Nurmikko (1994), “ Optical properties of
Manganese- doped nanocrystalls of ZnS”, PhysRev, Lett. Vol 72, No.3, pp
416- 419
10. Brus Louis (1985), “Electronic Wave Function IN Semiconductor Clusters:
Experiment and Theory”, AT& T Bell Laboratories, Murray Hill, New Jersey
No.90, pp. 2555-2560
11. Bui Hong Van, Pham Van Ben, Tran Minh Thi, Hoang Nam Nhat (2013),
“Absorption and radiation transitions in Mn2+ (3d5) configuration of Mndoped ZnS nanoparticlessynthesized by a hydrothermal method”, Journal of
Material, Article ID 716452, 9 pates.
12. Guimer A (1963), “X Ray diffraction freeman”, Sanfrancisco
13. Jacques I Pankove (1971), “ Optical processes in semiconductors”, PrenticeHall, Inc. Englewood cliffs, New Jersey
14. Murugadoss. G, B. Rajamannan, V. Ramasamy (2010), “ Synthesis and
photoluminescence study of

PVA- Capped ZnS:Mn2+ nanoparticles”,

Department of Physics, Vol.5, No 2, pp. 339-345
15. Murugadoss. G (2010), “ Synthesis and optical characterization of PVP and
SHMP–encapsulated

Mn2+-doped

ZnS

nanocrystals”,


is

there

University,Lahore, pp.11-20.

3

for

us?”,Dept

of

Physics,

GC


PHỤ LỤC
Chương trình Matlab tính độ rộng vùng cấm khi biết kích thước hạt nano
Vật liệu ZnS:
clc;
close all;
clear all;
d=1:0.5:105;
d=d*10^-9;
Ed=3.68+(10.9875*10^(-18))./d.^2-(5.8718*10^(-10))./d;

Vật liệu ZnO: