ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ LÊN TÍNH CHẤT QUANG CỦA TINH THỂ NANO CuInS2

Abstract

TÓM TẮTBài báo này trình bày kết quả nghiên cứu chế tạo tinh thể nanô CuInS 2 (CIS) bằng phương pháp gia nhiệt, tạo phản ứng hình thành và phát triển tinh thể ở nhiệt độ cao trong dung môi diesel. Ảnh hưởng của các thông số công nghệ như nhiệt độ và thời gian phát triển tinh thể, tỉ lệ Cu:In trong các tiền chất lên tính chất quang (hấp thụ và huỳnh quang) của tinh thể nanô CIS, đã được nghiên cứu một cách có hệ thống. Cụ thể, đã khảo sát chất lượng tinh thể hình thành và phát triển trong khoảng 200 o C ÷ 230 o C, thời gian 15 phút và tỉ lệ Cu:In trong khoảng 0.5:1 ÷ 1.5:1. Từ các tính chất phổ hấp thụ và huỳnh quang, có thể thấy nhiệt độ chế tạo mẫu trong diesel tốt nhất là 210 o C. Chất lượng của các tinh thể nanô CIS tốt hơn khi bổ sung một lượng nhỏ Zn (<10 %) trong thành phần của tiền chất thể hiện ở bờ hấp thụ exciton rõ ràng hơn.Từ khóa: nano tinh thể, CuInS 2 , tính chất quang. MỞ ĐẦUVật liệu bán dẫn hợp chất 3 nguyên tố CIS có cấu trúc mạng tinh thể lập phương zincblende giống như ZnS nhưng có sự thay thế lần lượt Cu và In vào vị trí của Zn. Tinh thể CIS có vùng cấm thẳng, năng lượng vùng cấm ~1,5 eV, được quan tâm nghiên cứu chế tạo dạng màng mỏng để ứng dụng làm pin mặt trời (do CIS bền vững đối với các tia vũ trụ, nên được ứng dụng đặc biệt trong các hệ thống thiết bị đặt trong vũ trụ). Một số kết quả nghiên cứu gần đây trên hệ vật liệu CIS cấu trúc nanô cho thấy, ngoài ứng dụng làm vật liệu biến đổi quang -điện trong pin mặt trời, nó còn có triển vọng làm vật liệu phát quang trong vùng phổ vàng cam -đỏ với hiệu suất huỳnh quang cao. Một số nhóm nghiên cứu trên thế giới đã rất thành công trong việc chế tạo chấm lượng tử CIS trong các dung môi hữu cơ có nhiệt độ sôi cao (ví dụ như trioctylphosphine oxide (TOPO) [1], Octadecane (ODE) [4 -8],…) và đã triển khai ứng dụng chúng trong đánh dấu huỳnh quang các tế bào gây ung thư [4,5]. Năm 1999, Malik đã công bố những kết quả đầu tiên về việc nghiên cứu huỳnh quang của tinh thể nanô CuInSe 2 chế tạo trong TOPO [1]. Sau đó, nhóm Castro đã công bố kết quả chế tạo CIS và CuInSe 2 bằng cách phân hủy từ đơn nguồn tiền chất cơ kim [2]; Nakamura đã thành công trong việc pha tạp Zn vào CIS [3].