Tóm tắt Luận văn tiến sĩ Khoa học vật liệu: Nghiên cứu tính chất quang của cấu trúc một chiều ZnS chế tạo bằng phương pháp bốc bay nhiệt

Đề tài góp phần bổ sung thêm vào các hiểu biết khoa học về vật liệu có cấu trúc thấp chiều nói chung và ZnS nói riêng. Nghiên cứu sự ảnh hưởng của của các điều kiện chế tạo lên tính chất quang giúp chế tạo được các cấu trúc thấp chiều bằng phương pháp bốc bay nhiệt có vùng phát quang mong muốn, từ đó mở rộng thêm khả năng ứng dụng của vật liệu cấu trúc thấp chiều ZnS trong phát triển các linh kiện quang điện tử như laze, pin mặt trời…
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận văn tiến sĩ Khoa học vật liệu: Nghiên cứu tính chất quang của cấu trúc một chiều ZnS chế tạo bằng phương pháp bốc bay nhiệt BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Văn NghĩaNGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG CỦA CẤU TRÚC MỘT CHIỀU ZnS CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP BỐC BAY NHIỆT Ngành: Khoa học vật liệu Mã số: 9440122 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU Hà Nội – 2018 Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: 1. TS. Nguyễn Duy Hùng 2. TS. Nguyễn Duy Cường Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3:Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trườnghọp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi …….. giờ, ngày ….. tháng ….. năm ………Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: 1. Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội 2. Thư viện Quốc gia Việt Nam MỞ ĐẦU1. Lý do chọn đề tài - Việc nghiên cứu chế tạo các cấu trúc thấp chiều của ZnStrên các loại đế silic có và không có lớp SiO2 đã được một số nghiêncứu thực hiện. Tuy nhiên, những ảnh hưởng của lớp SiO2 này lênthành phần, pha và đặc biệt là tính chất quang của các cấu trúc thấpchiều ZnS chưa được nghiên cứu một cách hệ thống. - Các cấu trúc thấp chiều ZnS chế tạo bằng phương pháp bốcbay nhiệt thường quan sát thấy các phát quang do sai hỏng và phátquang do chuyển tiếp gần bờ vùng của ZnS thường yếu hoặc khôngquan sát được. - Các nghiên cứu về vật liệu lai hóa ZnS-ZnO mới chỉ dừnglại ở việc nghiên cứu về sự tăng cường phát huỳnh quang nhưngchưa nói rõ cơ chế, hơn nữa hiện tượng tăng cường phát laze của hệvật liệu này chưa được quan tâm nhiều. - Khi pha tạp một số ion kim loại chuyển tiếp vào mạng nềnZnS, các công bố trước đây thường tập trung vào việc tối ưu hóanồng độ của ion tạp để thu được hiệu suất phát quang lớn nhất củacác chuyển dời liên quan đến các ion này. Việc nghiên cứu ảnhhưởng của một số ion kim loại chuyển tiếp lên sự phát quang, dập tắtphát quang của các sai hỏng trong mạng nền của các cấu trúc thấpchiều ZnS là cần thiết nhằm tăng cường sự hiểu biết về tính chấtquang của chúng. Từ những nghiên cứu tổng quan và khảo sát đã nêu ở trên,chúng tôi chọn đề tài “Nghiên cứu tính chất quang của cấu trúc mộtchiều ZnS chế tạo bằng phương pháp bốc bay nhiệt”.2. Nhiệm vụ nghiên cứu- Nghiên cứu và chế tạo thành công vật liệu ZnS cấu trúc thấp chiềubằng phương pháp bốc bay nhiệt trên đế Si và đế Si/SiO2. Chế tạođược các cấu trúc thấp chiều ZnS cho phát quang mạnh do chuyểntiếp gần bờ vùng và nghiên cứu ảnh hưởng của đế lên pha, thànhphần và tính chất quang của các cấu trúc thấp chiều ZnS.- Chế tạo được các cấu trúc ZnS lai hóa với ZnO nhằm nghiên cứu sựtăng cường phát quang và phát laze của vật liệu này.- Nghiên cứu ảnh hưởng của các ion kim loại chuyển tiếp như Mn2+,Cu2+ khi pha tạp vào mạng nền ZnS lên sự phát quang của các tâmphát quang trong các cấu trúc thấp chiều ZnS. 13. Phương pháp nghiên cứu+ Chế tạo vật liệu bằng phương pháp bốc bay nhiệt.+ Nghiên cứu hình thái bằng phương pháp chụp ảnh SEM vàHRTEM.+ Nghiên cứu cấu trúc, thành phần và pha của vật liệu bằng phươngpháp đo phổ nhiễu xạ tia X, Raman, EDS, XPS…+ Nghiên cứu các tính chất quang bằng phương pháp đo phổ huỳnhquang, phổ kích thích huỳnh quang.4. Ý nghĩa khoa học của đề tài- Về khoa học: Đề tài góp phần bổ sung thêm vào các hiểu biết khoahọc về vật liệu có cấu trúc thấp chiều nói chung và ZnS nói riêng.- Về thực tiễn: Nghiên cứu sự ảnh hưởng của của các điều kiện chếtạo lên tính chất quang giúp chế tạo được các cấu trúc thấp chiềubằng phương pháp bốc bay nhiệt có vùng phát quang mong muốn, từđó mở rộng thêm khả năng ứng dụng của vật liệu cấu trúc thấp chiềuZnS trong phát triển các linh kiện quang điện tử như laze, pin mặttrời…5. Những đóng góp mới của luận án- Hoàn thiện và đưa ra được các thông số của quy trình công nghệchế tạo cấu trúc thấp chiều ZnS bằng phương pháp bốc bay nhiệt chophát quang mạnh do chuyển tiếp gần bờ vùng.- Chỉ ra được ảnh hưởng của lớp SiO2 trên đế Si lên cấu trúc, thànhphần, pha và tính chất quang của các cấu trúc thấp chiều ZnS chế tạobằng phương pháp bốc bay nhiệt.- Khảo sát tính chất quang của các cấu trúc lai hóa ZnS-ZnO và chỉra được vai trò của ZnS trong việc tăng cường huỳnh quang và phátlaze của ZnO.- Chỉ ra được vai trò của các ion tạp Mn2+ và Cu2+ trong việc tách cácphát xạ do sai hỏng của mạng nền ZnS.6. Bố cục của luận án Ngoài phần mở đầu và phần kết luận chung, luận án đượcchia làm 5 chương: Chương 1 trình bày tổng quan về các cấu trúc thấp chiềuZnS, ZnS lai hóa với ZnO, ZnS pha tạp Mn và Cu. Chương 2 tập trung trình bày về phương pháp bốc bay nhiệt,là phương pháp tác giả sử dụng để chế tạo mẫu, và một số phươngpháp khảo sát hình thái, thành phần, cấu trúc và tính chất quang củavật liệu. 2 Chương 3 trình bày ảnh hưởng của lớp SiO2 trên đế silic lênthành phần, cấu trúc và tính chất huỳnh quang của các đai ZnS.Chương này cũng đi sâu trình bày về kết quả khảo sát các điều kiệnchế tạo ảnh hưởng đến hình thái, thành phần, pha cũng như tính chấtquang của các cấu trúc ZnS. Chương 4 trình bày việc chế tạo thành công các đai micro laihóa giữa ZnS và ZnO và khảo sát về cấu trúc, thành phần và pha củahệ vật liệu này. Chương 5 trình bày các kết quả nghiên cứu ảnh hưởng củacác ion pha tạp Mn2+ và Cu2+ lên các phát quang do các sai hỏng củacác cấu trúc thấp chiều ZnS. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC CẤU TRÚC THẤP CHIỀU ZnS1.1. Giới thiệu chung về vật liệu ZnSZnS có vùng cấm thẳng, độ rộng vùng cấm lớn (~3,7 ...