BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

--------------o0o---------------

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 số: 9440110

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ

Hà Nội - 2018


Công trình được hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ
Việt Nam.

Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS. TS. Phạm Thu Nga, Viện Khoa học Vật liệu- Viện Hàn lâm KH&CNVN
2. PGS. TS. Nguyễn Thị Thục Hiền, Viện Nghiên cứu & Phát triển CNC-Đại học Duy Tân

Phản biện 1: PGS.TS. Nguyễn Thế Bình, ĐH Khoa học Tự nhiên-ĐHQG Hà Nội
Phản biện 2: PGS.TS. Phạm Văn Hội, Viện Khoa học Vật liệu-Viện Hàn lâm KH&CNVN

vùng dẫn nằm cao hơn tương đối so với đáy cùng dẫn của TiO2, với độ ổn định cao. Mới đây, các QD
hợp kim (alloy) ba hoặc bốn thành phần là một phương án đầy triển vọng, so với QD làm chất tăng
nhạy hai thành phần, bởi vì tính chất quang điện của chúng có thể thay đổi được bằng cách kiểm soát
thành phần của chúng mà không cần làm thay đổi kích thước hạt, và độ rộng vùng cấm của chúng có
khả năng thu hẹp hơn so với hệ hai thành phần do hiệu ứng “optical bowing”. Ngày nay, trong các
thử nghiệm để khai thác QD hợp kim với vai trò làm chất tăng nhạy trong QDSSC, thì phần lớn nhắm
vào QD hợp kim CdTexSe1-x do đỉnh hấp thụ mở rộng tới vùng hồng ngoại gần (NIR). Nghiên cứu
của bản luận án là một nghiên cứu mới, về việc sử dụng QD hợp kim CdSeTe và CdTeSe/ZnSe trong
pin mặt trời. Còn ở Việt Nam thì chưa có nhóm nào đề cập đến nghiên cứu chế tạo QD hợp kim ba
thành phần CdSeTe như trong đề tài của bản luận án này. Đây cũng là một nội dung chủ yếu của đề
tài Nafosted do nhóm nghiên cứu chúng tôi thực hiện.
Về phương diện pin mặt trời sử dụng chất màu (DSSC), đã có một số công trình công bố về
việc sử dụng chất màu tự nhiên làm chất nhạy sáng cho pin mặt trời. Đây là một trong những cố gắng
trong việc sử dụng các nguyên liệu “tự nhiên” phục vụ cuộc sống. Chúng tôi cũng tận dụng cơ hội
này để nghiên cứu về DSSC, tuy nhiên hiệu suất pin cho đến nay vẫn còn rất thấp. Gần đây, S. Suresh
và cộng sự đã công bố pin mặt trời sử dụng curcumin với hiệu suất là 0,13%, S.J. Yoon và cộng sự
cũng đưa ra hiệu suất của pin khoảng 0,11% khi sử dụng chỉ curcumin và lên 0,91% khi sử dụng hỗn
hợp curcumin với K2CO3. Rất gần đây (6/2017), Khalil Ebrahim Jasim và đồng nghiệp, đã công bố
về pin mặt trời sử dụng chất màu curcumin tự nhiên đạt được hiệu suất 0,41%.
Các QD thường được chế tạo trong các môi trường hữu cơ nên thường xuất hiện các sai hỏng
bề mặt và các liên kết treo làm giảm hiệu suất phát quang của vật liệu. Do vậy các QD thường được
bọc các lớp vỏ vô cơ nhằm thụ động hóa bề mặt, để nâng cao hiệu suất phát quang. Cùng với mục


2

đích bảo vệ bề mặt, các QD CdTeSe cũng được bọc với các lớp vỏ khác nhau, ví dụ như bọc lớp vỏ
với độ rộng vùng cấm lớn như CdS, ZnS. Bên cạnh đó QD còn được bọc với lớp đệm rồi lớp vỏ
CdS/ZnS nhằm hạn chế tối đa sai hỏng mạng, hoặc bọc lớp vỏ với ba thành phần CdZnS. Trong
nghiên cứu của bản luận án này, chúng tôi đã tiến hành bọc vỏ cho các QD CdTeSe bằng lớp vỏ ZnSe

Bố cục của luận án: Với nội dung trên, bố cục của luận án, ngoài mở đầu và kết luận, được
phân thành 4 chương, gồm 148 trang 81 hình và 14 bảng biểu.
Các kết quả chính của của luận án được đăng trên 3 tạp chí quốc tế, 1 tạp chí khoa học quốc
gia và 6 báo cáo tại các hội nghị quốc tế và quốc gia.


3

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ NANO TINH THỂ BÁN DẪN VÀ PIN MẶT TRỜI SỬ DỤNG CHẤM
LƯỢNG TỬ LÀM CHẤT NHẬY SÁNG
1.1. Các nano tinh thể bán dẫn là các chấm lượng tử và chấm lượng tử hợp kim ba thành
phần
Các QD hai thành thể hiện rõ sự lượng tử hóa các mức năng lượng và làm mở rộng vùng cấm
khi kích thước của QD giảm đến một kích thước nm nào đấy. Với các QD ba thành phần, các tính
chất quang ngoài sự phụ thuộc kích thước thì thì chúng còn phụ thuộc vào các thành phần cấu thành
QD. Sự phụ thuộc không tuyến tính của các tính chất quang vào thành phần của một số QD gọi là
hiệu ứng optical bowing.
1.2. Tổng quan về chất màu tự nhiên curcumin
Curcumin được chiết suất từ củ nghệ vàng gồm có ba thành phần chính là curcumin
demetoxycurcumin (curcumin II), bisdemetoxycurcumin (curcumin III) và curcumin đóng vai trò
màu sắc cho hợp chất và đặc trưng màu vàng đến sáng màu cam của chúng. Tính chất quang cũng
như các tính chất hóa lý của chất curcumin đã được nêu cụ thể trong chương.
1.3. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các thông số ảnh hưởng đến hiệu suất của pin mặt trời
Cấu trúc của một pin mặt trời dùng chất nhạy sáng đã được giới thiệu. Mô hình vận chuyển
điện tích cũng như các thông số ảnh hưởng đến hiệu suất của pin được đưa ra nhằm tìm ra điều kiện
tối ưu để chế tạo linh kiện.
CHƯƠNG 2.
PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO VẬT LIỆU VÀ CÁC KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM
2.1. Chế tạo các chấm lượng tử CdTeSe và cấu trúc lõi/vỏ CdTeSe/ZnSe (ZnTe)

5

cở 2-50nm (sử dụng nhiều nhất là TiO2) lên trên một bề mặt dẫn điện (thường là thủy tinh ITO hoặc
FTO), sau đó lớp hấp thụ được phân tán vào vật liệu bán dẫn này. Chất điện ly thường là một chất
lỏng chứa cặp oxi hóa khử lắp đầy giữa điện cực làm việc và điện cực đối để truyền tải các hạt tải
điện. Điện cực đối thường là một lớp thủy tinh dẫn điện được phủ một lớp chất xúc tác (Pt, Au, Cu2S
hoặc MWCNT), để trao đổi điện tích giữa điện cực đối và chất điện ly. Toàn bộ quy trình chế tạo
được đưa ra trong sơ đồ hình 2.8.

Hình 2.8. Sơ đồ chế tạo pin mặt trời sử dụng chất nhạy sáng

Kết quả nghiên cứu về phủ màng TiO2 trên điện cực quang
Ảnh SEM bề mặt của màng TiO2 đã chế tạo sau khi nung ở 450 oC trong 30 phút, với độ phân
giải khác nhau cho thấy: bề mặt màng TiO2 là đồng đều, không xuất hiện các vết bong, nứt (hình
2.9a). Ảnh SEM bề mặt của lớp màng TiO2 (hình 2.9b) cho thấy các hạt TiO2 được kết dính với nhau
tạo nên cấu trúc xốp, giúp hấp thụ tốt các chất màu hoặc QD.

(a)

(b)

(d)

(c)
8,93µm

16,5µm

Hình 2.9. 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

cm-1, đỉnh này đặc trưng cho các mode dao động phonon quang dọc (LO) của CdTe (CdTe-like) . Khi
QD được chế tạo với tỷ lệ mol Cd:(Te: Se) = 10:(1:1), thì bên cạnh đỉnh Raman tại 159 cm-1 còn xuất
hiện thêm một vai ở 188 cm-1; đây là vạch đặc trưng cho mode dao động phonon quang dọc (LO) của
CdSe (CdSe-like).
Phổ hấp thụ và huỳnh quang của các mẫu ứng với tỷ lệ mol khác nhau được đưa ra ở hình 3.3.
Từ hình 3.3, ta quan sát thấy đỉnh hấp thụ exciton tương ứng với chuyển dời hấp thụ cơ bản 1Sh3/2 →
1Se. Phổ huỳnh quang của mẫu có cực đại ở bước sóng 680 nm và 668 nm tương ương với tỷ lệ mol
là 1:(1,8:1,8) và 10:(1:1). Độ bán rộng phổ (FWHM) của các mẫu lần lượt là 57 nm và 50 nm, hẹp
hơn so với các báo cáo về các QD cùng loại phát trong vùng hồng ngoại. Kết quả này cho thấy các
QD do chúng tôi tạo ra có chất lượng tốt.


7

Hình 3.2. Phổ Raman của các QD CdTeSe với
tỷ lệ mol ban đầu khác nhau

Hình 3.3. Phổ hấp thụ và huỳnh quang của các
mẫu có tỷ lệ mol các chất ban đầu khác nhau

Như vậy, tỷ lệ mol các chất ban đầu là 1:(1,8:1,8), hệ sẽ có xu hướng tạo ra các QD rất giàu
CdTe. Điều này có thể giải thích như sau: trong cùng điều kiện nuôi QD, phản ứng của nguyên tố Te
với Cd nhanh hơn nhiều so với của nguyên tố Se với Cd. Do sự khác nhau về phản ứng mà tốc độ
phát triển của CdTe nhanh gấp 2 lần so với CdSe. Khi tỷ lệ mol các chất ban đầu là 10:(1:1) thì trong
quá trình phản ứng luôn dư Cd nên các ion Se có cơ hội tham gia phản ứng để tạo ra QD hợp kim ba
thành phần CdTeSe.
3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ nuôi đến tính chất của các chấm lượng tử
3.2.1. Hình thái học và cấu trúc tinh thể
Hình 3.4 trình bày phổ nhiễu xạ tia X của
các QD CdTeSe được chế tạo theo sơ đồ hình 2.1,

này là 260 oC, và nhiệt độ này cũng là nhiệt độ tối ưu trong việc chế tạo các QD CdTeSe về sau.

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).

Từ ảnh TEM của mẫu này tại 260 oC (hình 3.6)
cho thấy các QD có dạng tròn không đều mà có xu
hướng hơi thuôn dài, hạt có kích thước 6÷7 nm chiếm
chủ yếu. Kết quả tính toán cho ta kích thước trung bình
là 6,3 nm.
3.2.2. Các phổ hấp thụ và huỳnh quang
Phổ hấp thụ và huỳnh quang của mẫu phụ thuộc
mạnh vào nhiệt độ chế tạo, như thể hiện trên hình 3.7
và 3.8. Quan sát phổ hấp thụ cho thấy: xu hướng chung

Hình 3.7. Phổ hấp thụ của các QD chế tạo
tại các nhiệt độ khác nhau từ 180 oC đến 280 oC

Hình 3.6. Ảnh TEM của QD CdTeSe
chế tạo ở 260 oC

Hình 3.8. Phổ huỳnh quang của QD chế tạo
tại các nhiệt độ khác nhau từ 180 oC đến 280 oC


9

khi tăng nhiệt độ, bờ hấp thụ bị dịch chuyển về phía các bước sóng dài hơn, từ 650 nm đến 830 nm
khi nhiệt độ nuôi mẫu tăng từ 180 oC đến 280 oC. Phổ phát xạ huỳnh quang là một đám rộng mà cực
đại phát xạ thay đổi tùy theo nhiệt độ chế tạo từng mẫu, từ ~ 630 nm (tại 180 oC) tới gần 800 nm (tại

110
110
105

3,2
4,5
25,6
30,2
36,1
33,6

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 đến 84K
a) Phổ tán Raman đo tại các nhiệt độ từ 300K xuống 84K

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.

Phổ Raman của các QD CdTeSe ở các nhiệt độ khác nhau, từ nhiệt độ phòng 300K xuống 84K
được trình bày ở hình 3.9. Hình dáng của dải phổ không thay đổi khi đo từ 300K thấp dần xuống

đến 84K. Tuy nhiên vị trí cực đại và cường độ của dải phổ bị thay đổi. Khi nhiệt độ mẫu QD
giảm xuống, vị trí của các vạch dao động phonon LO bị dịch chuyển về phía các số sóng dài
hơn. Cụ thể là vạch LO1 (CdTe-like) dịch chuyển cỡ 3,8 cm-1, vạch LO2 (CdSe-like) cũng bị
dịch chuyển cỡ 4,3 cm-1 (hình 3.9b). Các kết quả này cũng được các tác giả Dzhagan và Mork
quan sát thấy nhưng trên vật liệu CdSe. Giải thích về sự tăng cường độ các vạch dao động và dịch


10

phần Te thay đổi (x=0,2; 0,4; 0,5; 0,6; 08). Các vạch nhiễu xạ

thành phần Te thay đổi (x=0,2; 0,4; 0,5; 0,6; 08)

đối với vật liệu khối cho zb-CdSe và zb-CdSe cũng được đưa ra.


11

Các giản đồ nhiễu xạ (hình 3.13) cho thấy đường nhiễu xạ gồm ba đỉnh nhiễu xạ nằm giữa các
vạch zb-CdTe và zb-CdSe, các đỉnh nhiễu xạ có độ bán rộng khá lớn, khi lượng thành phần Te tăng
lên thì vị trí của các đỉnh phổ cũng thay đổi và dịch chuyển dần về phía góc 2 gần với vạch của zbCdTe. Chứng tỏ, các QD ba thành phần này đã hình thành dạng hợp kim có cấu trúc lập phương.
Chúng tôi đã dùng phổ Raman để đánh giá sự thay đổi thành phần của hợp kim (hình 3.14). Khi
hàm lượng Te tăng lên tới x = 0,4, đỉnh đặc trưng cho mode dao động LO của CdTe quan sát thấy rõ
ràng hơn, cường độ đỉnh này tăng, vị trí đỉnh CdSe quan sát thấy ở tần số ~ 200 cm-1. Khi x = 0,5,
cường độ của vạch này tăng lên lên so với cường độ của cùng vạch này của mẫu với x = 0,4, nhưng
vị trí của đỉnh đặc trưng cho mode dao động của CdSe bị dịch về tại tần số 188 cm-1. Khi x = 0,6, lúc
này cường độ của hai vạch dao động đặc trưng cho hai mode dao động LO CdTe-like và CdSe-like
có độ lớn gần bằng nhau, và nằm các vị trí tần số 159 cm-1 và 188 cm-1. Khi lượng Te tăng đến x =
0,8, thì cường độ đỉnh thứ nhất tại số sóng 159 cm-1 tăng mạnh. Đây là đỉnh đặc trưng cho mode dao
động phonon của CdTe-like.
Điều này có thể giải thích là QD hợp kim
CdTeSe có sự khác nhau về hằng số mạng (do
kết tinh ở pha zb), dẫn đến độ dài liên kết bị khác
đi và dài ra làm cho tần số dao động bị dịch về
số sóng ngắn hơn [150], so với tần số dao động
của CdSe. Hơn nữa, khi hàm lượng Te nhỏ (x 
0,4) thì CdTeSe có xu hướng kết tinh ở pha tinh
thể gần với CdSe, mà CdSe pha tinh thể bền của
nó có cấu trúc wz, do vạch dao động CdSe-like

3.2). Bên cạnh đó, độ bán rộng của phổ giảm khi nồng độ Te tăng lên (hình 3.18b).

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

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

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

Kết hợp các kết quả trên chúng tôi thấy rằng, QD ba thành phần mà chúng tôi chế tạo là đồng
nhất, kết tinh đơn pha tinh thể lập phương giả kẽm (zb), có hiệu suất phát quang cao. Mẫu có hiệu
suất phát quang tốt và nằm về phía hồng ngoại có thành phần x = 0,5 hoặc 0,6, phù hợp cho việc dùng
làm chất nhạy sáng cho linh kiện pin mặt trời.
Bảng 3.2. Thông số huỳnh quang của các QD có thành phần Te thay đổi

Tên mẫu
CdTe0,2Se0,8
CdTe0,4Se0,6
CdTe0,5Se0,5
CdTe0,6Se0,4
CdTe0,8Se0,2

max (nm)
731
742
756

không làm thay đổi cấu trúc tinh thể zb CdTeSe của lõi. Cũng có thể liên quan đến việc các ion Se
được cấy vào bên trong lõi trong quá trình bọc vỏ.

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
zb-CdSe cũng được đưa ra.

Hình 3.20. Phổ Raman của các QD lõi CdTeSe
và lõi vỏ CdTeSe/ZnSe có độ dày khác nhau.

Khi chưa bọc vỏ, phổ Raman của mẫu lõi chỉ xuất hiện hai vạch dao động đỉnh ở 159 cm-1 và
188 cm-1 tương như như các mẫu chế tạo theo thành phần Te bằng 0,5 trong phần trước. Khi bọc lớp
vỏ mỏng 1ML trên phổ bắt đầu xuất hiện sự thay đổi: vạch đặc trưng cho dao động LO của CdSe thay
đổi vị trí từ 188 cm-1 chuyển đến 200 cm-1, cường độ của vạch đặc trưng cho dao động của CdTe
giảm xuống. Bên cạnh đó xuất hiện một vạch mờ ở 250 cm-1, đây là vạch đặc trưng cho ZnSe. Khi
lớp vỏ được bọc dày lên 2, 4, 6 ML thì vạch đặc trưng cho CdTe biến mất, thay vào đó cường độ của
vạch ZnSe tại 250 cm-1 có tăng lên nhưng không được nhiều.
Kích thước trung
bình (theo chiều dài) của
các hạt lõi CdTeSe khoảng
6,3 nm, và tăng lên 8,3 nm
khi bọc vỏ ZnSe 2 ML.
Hình dạng của các QD mà
chúng tôi chế tạo tương tự
như quan sát thấy trong
kết quả của Bailey R. E. và
cộng sự .

Hình 3.21. Ảnh TEM của QD lõi CdTeSe (a) và lõi/vỏ CdTeSe/ZnSe 2ML (b)

CdTeSe/ZnSe 1ML
CdTeSe/ZnSe 2ML
CdTeSe/ZnSe 4ML
CdTeSe/ZnSe 6ML

max (nm)
760
803
842
863
882

FWHM (nm)
116
130
141
153
153

QY (%)
44,9
56,7
28,4
7,7
2,7

3.4.2. Các QD lõi/vỏ CdTeSe/ZnTe.
Cũng giống như hệ mẫu bọc vỏ ZnSe, đối với hệ
mẫu bọc vỏ ZnTe, khi chưa bọc vỏ mẫu lõi cũng xuất
hiện hai đỉnh ở 159 cm-1 và 188 cm-1 đăc trưng cho


Tên mẫu
CdTeSe
CdTeSe/ZnTe 1ML
CdTeSe/ZnTe 2ML
CdTeSe/ZnTe 4ML
CdTeSe/ZnTe 6ML

max (nm)
763
785
812
829
900

FWHM (nm)
105
114
132
150
160

QY (%)
40,5
18,9
15,6
3,0
1,6

3.4.3. Thời gian sống phát xạ của exciton trong các QD lõi/vỏ CdTeSe/ZnSe, CdTeSe/ZnTe và

CdTeSe/ZnSe
1ML
3,8
47

CdTeSe/ZnSe
2ML
3,1
6,17,6

CdTeSe/ZnSe CdTeSe/ZnSe
4ML
6ML
1,7
2,3
12,7
9,5

Đường cong huỳnh quang tắt dần của QD CdTeSe bọc vỏ ZnTe với chiều dày thay đổi đưa ra
trong hình 3.29. Khi bọc vỏ ZnTe ta cũng quan sát thấy sự suy giảm huỳnh quang theo thời gian chia
làm hai đoạn. Khoảng thời gian đầu, huỳnh quang giảm rất nhanh và khoảng sau thì giảm chậm và
ổn định hơn. Kết quả làm khớp đường cong thực nghiệm với lý thuyết cho ta kết quả ở bảng 3.6.
Bảng 3.6. Thời gian sống của làm khớp của đường cong suy giảm thời gian trong các mẫu QD lõi
CdTeSe và lõi/vỏ CdTeSe/ZnTe có chiều dày lớp vỏ thay đổi

Mẫu

CdTeSe

1 (ns)

Hình 3.31. Đường cong suy giảm huỳnh quang
của đơn chấm CdTeSe/ZnSe


17

Hình 3.31 đưa ra đồ thị
đường cong suy giảm huỳnh quang
cho đơn chấm. Đường cong giảm
huỳnh quang của cùng một QD rất
gần với hàm mũ đơn với thời gian
suy giảm là 110 ns. Sự ổn định này
được xác nhận bằng cách khảo sát
sự biến đổi cường độ của một đơn
Hình 3.32. Mối tương quan cường độ - thời gian của một
chấm điển hình (hình 3.32). Một số
QD CdTeSe/ZnSe
chu kỳ không phát quang (trạng
thái “off”) đã được quan sát, nhưng chúng chỉ chiếm 20% trong toàn bộ thời gian và ít hơn 10% so
với các QD khác. Trong suốt chu kỳ “on” sự phát xạ là rất ổn định.

3.5. Tính chất quang của các QD đã biến đổi bề mặt
So sánh với các mẫu phân tán trong môi trường toluen, các mẫu sau khi biến đổi bề mặt bằng
MPA, cực đại bức xạ dịch về phía bước sóng ngắn khoảng 25 đến 30 nm. Với các QD lõi vỏ, cực đại
bức xạ có sự dịch về phía bước sóng ngắn rất lớn, lên đến gần 60 nm.

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


với khoảng cách giữa hai điện cực thay đổi

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

Bảng 3.7. Bảng các thông số đặc trưng của pin mặt trời với khoảng cách giữa hai điện cực thay đổi

Khoảng cách hai
Jsc
Voc (V)
điện cực
(mA/cm2)
42 µm
0,36
0,16
70 µm
0,30
0,26
110 µm
0,28
0,15
140 µm
0,24
0,05

Vmax
Jmax
(V) (mA/cm2)
0,22

CdTe0,2Se0,8
CdTe0,4Se0,6
CdTe0,5Se0,5
CdTe0,6Se0,4
CdTe0,8Se0,2

Voc
Jsc
(V) (mA/cm2)
0.34
0.11
0.36
0.13
0.29
0.57
0.45
0.26
0.34
0.24

Vmax
(V)
0.22
0.23
0.16
0.30
0.22

Jmax
(mA/cm2)


Hình 3.39. Đường đặc trưng J-V của pin
mặt trời sử dụng chất nhạy sáng là QD
lõi/vỏ CdSeTe/ZnSe nML với n = 0, 1, 2

Hình 3.40. Đường đặc trưng J-V của pin
mặt trời sử dụng chất nhạy sáng là là QD
lõi/vỏ CdSeTe/ZnTe nML với n = 0, 1, 2

Pin mặt trời sử dụng chất nhạy sáng là QD lõi CdTeSe và lõi vỏ CdTeSe/ZnTe 1 và 2 ML có
hiệu suất chuyển không bằng các mẫu bọc vỏ ZnSe. Đồng thời, khi bọc vỏ ZnTe cho lõi với độ dày
khác nhau thì hiệu suất chuyển đổi giảm đi rất nhanh (bảng 3.9).
Bảng 3.9. Các thông số đặc trưng của pin mặt trời với các QD lõi/vỏ khác nhau.

Chất nhạy sáng
CdTeSe
CdTeSe/ZnSe 1ML
CdTeSe/ZnSe 2ML
CdTeSe
CdTeSe/ZnTe 1ML
CdTeSe/ZnTe 2ML

Voc
Jsc
(V) (mA/cm2)
0.28
0.57
0.36
1.08
0.36

43.3

PCE
(%)
0.056
0.185
0.147
0.027
0.015
0.004

CHƯƠNG 4.
CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ CHẤT MÀU TỰ NHIÊN CURCUMIN
4.1. Nghiên cứu Nhận dạng pha kết tinh tinh thể của curcumin
Tất cả các mẫu được chế tạo đều
có cực đại nhiễu xạ trùng nhau ứng như
được thể hiện trong bảng 4.1. Có thể
thấy rằng trên giản đồ XRD, một số
vạch nhiễu xạ của pha tinh thể
curcumin trùng khớp với thẻ chuẩn
JCPDS (09-816) của chất này. Vị trí 2
của một số vạch bị dịch so với các vạch
của thẻ chuẩn 09-816. Sự thay đổi này
cũng được quan sát bởi một số tác giả
khác khi nghiên cứu các mẫu chế tạo
được của họ. Có thể thấy rằng các mẫu

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 09-16 và CCDC số

N6, vạch dao động 959 cm-1 dịch về số sóng dài khoảng 21 cm-1 (hình 4.5). Các mẫu N9, N10, N11
bán trên thị trương có phổ hoàn toàn giống mẫu N8, do đó có thể nói rằng các mẫu này chỉ chứa
curcumin I mà không chứa các đồng phân khác

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.


21

Bảng 4.3. Tần số dao động thực nghiệm của curcumin trong vùng 900-1700 cm-1
Peak Assignment









Cur N1

Cur N2

Cur N3

Cur N3-1

1428

1516
1435

1523

Phenol C-O (II, III)

1413 1413

 C=C (II,III)Aromatic

*





Cur N4

N6

 C=O

N8

N9

1413

1234
1196
1168

1120
976
*Mẫu

1226

1183
1166
1148
1118
975

1236
1226
1183
1166
1148
1118
975

đo sau 6 tháng chế tạo.

1529
1428

1413

N10

1632 1625 1626

1248 1248 1247
1236
1229
1226

Cur

1636

Enol C-O ( I)
Enol C-O (II, III)

 Cur  Cur

1205
1182

1638
1639
1626
1600
1602
1591
1591
1430
1416

1150
1107
966


22

4.3. Nghiên cứu tính chất hấp thụ và huỳnh quang của curcumin tự nhiên

Hình 4.5. Phổ hấp thụ của dung dịch curcuminethanol với nồng độ curcumin khác nhau từ 1; 2,5;
5; 10 µg và 20 µg. Hình cài là mối quan hệ của độ
hấp thụ với nồng độ curcumin

Hình 4.6. Phổ phát quang chuẩn hóa của
các mẫu curcumin chiết ly từ củ nghệ
vàng và mẫu N6

Phổ hấp thụ của curcumin tương ứng với sự chuyển dời giữa các trạng thái năng lượng điện
tử π-π*. Khi dung dịch càng bị pha loãng thì cường độ hấp thụ sẽ giảm, và cường độ hấp thụ giảm
tuyến tính theo nồng độ của curcumin pha loãng trong ethano. Nguyên nhân chính khiến hấp thụ giảm
trong dung dịch là do khi giảm nồng độ curcumin thì số lượng các trung tâm hấp thụ giảm, mặt khác
nó cũng làm phân hủy curcumin trong môi trường nước bởi phản ứng tại vị trí nhóm keto-enol.
Phổ hấp thụ của chất mầu curcumin nằm trong vùng bước sóng từ 350 nm tới 490 nm, chỉ ra
sự hấp thụ mạnh trong vùng của phổ mặt trời, nó chỉ thị ra rằng chất màu curcumin có thể hấp thụ
một cách hiệu quả phần cường độ mạnh của phổ mặt trời.
Phổ phát quang của curcumin là một dải phát xạ rộng, và đỉnh cực đại bị dịch chuyển một
chút, tùy thuộc vào từng mẫu. Đặc trưng chuyển dời (*- ) của các nhóm carbonyl trong curcumin
có thể tác động đến sự dịch chuyển vị trí cực đại huỳnh quang. Phổ phát quang của các mẫu được giữ
trong bóng tối 6 tháng cũng cho thấy không có sự thay đổi dạng phổ và sự dịch chuyển của đỉnh xảy
ra.

Cur 2
0.28
0.92
0.15
0.48
Cur 3
0.40
1.52
0.27
1.04
Cur 4
0.47
1.66
0.33
1.28

nhạy sáng là curcumin với

FF
44.4
28.0
46.2
54.3

PCE
(%)
0.067
0.072
0.281
0.422