THÔNG TIN TÓM TẮT VỀ NHỮNG KẾT LUẬN MỚI CỦA LUẬN ÁN TIẾN SĨ
Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo và khảo sát quá trình chuyển pha ZnS/ZnO của các cấu trúc nano ZnS một chiều
Chuyên ngành: Vật liệu quang học, quang điện tử và quang từ
Mã số: 62440127
Nghiên cứu sinh: Đỗ Quang Trung
Người hướng dẫn: PGS.TS. Phạm Thành Huy; TS. Trần Ngọc Khiêm
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
TÓM TẮT KẾT LUẬN MỚI CỦA LUẬN ÁN
1. Đã phát triển thành công công nghệ chế tạo các cấu trúc nano một chiều (1D) ZnS, cụ thể là thanh micro, nano ZnS, đai nano ZnS, dây nano ZnS bằng phương pháp bốc bay nhiệt. Thanh nano và đai nano ZnS nhận được trong nghiên cứu của chúng tôi có chất lượng tinh thể tốt, cho phát xạ gần bờ vùng (NBE) – 340 nm mạnh ngay tại nhiệt độ phòng.
2. Đã nghiên cứu quá trình chuyên pha ZnS → ZnO bằng cách tiến hành ôxy hoá dây nano ZnS nhận được trong môi trưởng không khí và xác nhận khả năng chuyển đổi hoàn toàn dây nano ZnS ban đầu thành dây nano tỉnh thể ZnO (ZnO nanocrystalline wires) khi ôxy hoá ở nhiệt độ cao 700, 800 °C. Kết quả nghiên cứu của chúng tôi cũng xác nhận sản phẩm của quá trình ôxy hoá một phần dây nano ZnS, ở nhiệt độ ôxy hoá ~500 °C trong thời gian 1 giờ, là các cấu trúc dị thể (lai) ZnS/ZnO. Cấu trúc vật liệu nhân tạo này được đặc trưng bởi một dài phát xạ mới tại bước sóng ~ 355 nm năm giữa vị trí các phát xạ bờ vùng ZnS và ZnO, tương ứng tại 340 và 380 nm.
3. Đã nghiên cứu khả năng phát xạ laser của thanh và đai nano ZnS chế tạo được. Dưới kích thích của laser xung Nd: YAG bước sóng kích 266 nm, các đai nano ZnS cho phát xạ bở vùng mạnh ở nhiệt độ phòng và có đỉnh phát xạ tại bước sóng ~ 340 nm. Phổ huỳnh quang phụ thuộc vào mật độ công suất nguồn kích thích laser ghi nhận các mode phát xạ laser tự phát trong đai nano ZnS ở mật độ công suất ~ 476.2 mW/cm² với các đỉnh phát xạ laser tại bước sóng 334, 330, 328 nm và độ rộng bán phổ- 0.5-0.7 nm.
4. Đã nghiên cứu quá trình chuyên pha ZnS → ZnO của các thanh micro ZnO bằng cách ôxy hoá thanh ZnS trong môi trường khí ôxy. Chỉ bằng cách điều khiển nhiệt độ ôxy hoá chúng tôi có thể tạo ra các thanh ZnS/ZnO mà trong đó phát xạ NBE của ZnS chiếm ưu thế hoặc ngược lại phát xạ NBE của ZnO chiếm ưu thế. Đặc biệt, thanh ZnO nhận được có chất lượng tỉnh thể cao cho khả năng phát xạ laser ở nhiệt độ phòng. Kết quả nghiên cứu ôxy thanh nano ZnS cũng cho thấy chúng tôi có thể tạo ra một loại vật liệu mới dạng ZnO:S trong đó nồng độ của S chỉ chiếm 1% nguyên tử và phổ phát xạ gồm hai đỉnh phát xạ tại ~352 và 515 nm. Trong đó định phát xạ trong vùng nhìn thấy có bản độ rộng rất lớn bao phủ hoàn toàn vùng nhìn thấy từ 400-700 nm (tương tự như phố mặt trời), đây chắc chắn sẽ là một vật liệu tiềm năng cho ứng dụng trong chế tạo điốt phát quang ánh sáng trăng (loại phosphor-converted LED).
5. Bằng cách nghiên cứu một cách hệ thống và đồng thời quá trình ôxy hoá thanh micro và dây nano ZnS, chúng tôi đã đưa ra một lời giải thích thuyết phục cho nguồn gốc của đỉnh phát xạ manh xanh lục (green) từ các cấu trúc ID ZnS là do sự hình thành của một lớp ZnO không hoàn hảo hay sai hỏng dạng Zn-S-O trên bề mặt các cấu trúc một chiều ZnS.
6. Đã pha tạp Mn thành công vào trong mạng nền các cấu trúc ID ZnS (thanh/dai/dây) theo hai cách tiếp cận khác nhau là khuếch tán nhiệt sau khi nuôi, và pha tạp trong khi nuôi bằng cách bốc bay đồng thời vật liệu nền và chất pha tạp; và theo cả hai cơ chế nuôi các cấu trúc một chiều là VLS và VS.
