THÔNG TIN LUẬN ÁN TIẾN SĨ
Họ và tên NCS: Nguyễn Thị Minh Thùy
Sinh ngày: 28-07-1981
Cơ sở đào tạo: Viện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm KH & CN Việt Nam.
Khóa đào tạo: Khóa 2008
Tên đề tài: “Nghiên cứu, chế tạo và tính chất quang của chấm lượng từ bán dẫn hợp chất ba nguyên tố I-III-VI₂ (CuInS₂)”.
Chuyên ngành: Vật liệu Quang học, Quang điện tử và Quang tử
Mã số: 62. 44. 50.05
Thầy hướng dẫn: GS. TS. Nguyễn Quang Liêm
PGS. TS. Vũ Doãn Miên
I. Các kết quả chính của luận án:
Luận án tập trung nghiên cứu công nghệ chế tạo, cấu trúc và tỉnh chất quang của các chấm lượng tử CulnS2, CulnS2/ZnS; Culn(Zn)S2, Culn(Zn)S2/ZnS và Culn(Al)S2. Luận án đã trình bày một số kết quả chính như sau:
1. Đã chế tạo thành công các chấm lượng tử CulnS2, CuInS2/ZnS; Culn(Zn)S2, Culn(Zn)S2/ZnS bằng phương pháp gia nhiệt trong dung môi có nhiệt độ sôi cao diesel và phương pháp thủy nhiệt trong môi trường nước. Nhiều thí nghiệm có hệ thống theo từng thông số công nghệ đã được thực hiện, từ đó tìm ra bộ các thông số tối ưu cho việc chế tạo các chấm lượng tửCuInS2; Culn(Zn)S2.
2. Các kết quả nghiên cứu cấu trúc và tính chất quang (hấp thụ và huỳnh quang dừng) cho thấy chấm lượng tử chế tạo được có chất lượng tốt và thể hiện rõ hiệu ứng giam hãm lượng tử. Kết quả nghiên cứu huỳnh quang phân giải thời gian cho thấy trong các chẩm lượng từ CulnS2, huỳnh quang do tái hợp cặp điện tử-lỗ trống ở các trạng thái đôno-axépto vẫn chiếm ưu thế, giống như trong tỉnh thể Culns, khối. Các chấm lượng tử lõi Culns, sau khi bọc vỏ ZnS đã thụ động hóa các trạng thái bề mặt và hình thành cấu trúc lõi CulnS2 với lớp vỏ ZnS, phát huỳnh quang mạnh.
3. Khi thay một phần Zn cho Cu, In để tạo thành cấu trúc chấm lượng tửbản dẫn hợp chất lõi Culn(Zn)S2, bở phổ hấp thụ rõ ràng hơn cho thấy chất lượng tỉnh thể tốt hơn. Vai trò của Zn trong việc tạo được bờ hấp thụ exciton rõ ràng hơn và nâng cao chất lượng huỳnh quang của chấm lượng tử bán dẫn lõi Culn(Zn)S, được cho là do Zn tham gia trong thành phần của chấm lượng tử CulnS, đã bù trù những sai hỏng mạng do mất cân bằng điện tích của Cu và In trong hợp thức.
4. Kết quả nghiên cứu tính chất quang của các chấm lượng từ Culn(Zn)S, theo nhiệt độ (từ 15 K đến 310 K) cho thấy phổ hấp thụ của chấm lượng từ Culn(Zn)S, đã biểu hiện rõ tính chất hấp thụ exciton; trong khi phổ huỳnh quang phụ thuộc nhiệt độ cho thấy diễn biến chuẩn theo nhiệt độ: cường độ huỳnh quang tăng khi nhiệt độ mẫu thấp.
5. Đã quan sát thấy hiệu ứng truyền năng lượng giữa các chấm lượng tửhợp chất Culn(Zn)S2; mức độ truyền năng lượng cộng hưởng giữa các chấm lượng từ phụ thuộc vào khoảng cách giữa các chấm lượng tử.
II. Những đóng góp mới của luận án
1. Chế tạo thành công các chấm lượng tử CulnS2, CuInS2/ZnS; Culn(Zn)S2 và Culn(Zn)S2/ZnS có chất lượng tốt bằng phương pháp gia nhiệt trong dung môi có nhiệt độ sôi cao diesel và phương pháp thủy nhiệt trong môi trường nước. Việc sử dụng diesel làm dung môi phản ứng thay thế cho các dung môi hữu cơ đắt tiền và độc hại khác có thể được xem là một sáng kiến công nghệ tốt.
2. Kết quả nghiên cứu tính chất quang của các chấm lượng tửCuln(Zn)S, theo nhiệt độ cho thấy phổ hấp thụ của chấm lượng tử Culn(Zn)S2 đã biểu hiện rõ tính chất hấp thụ exciton; trong khi phổ huỳnh quang phân giải thời gian thể hiện bản chất tái hợp điện từ lỗ trống trên các cặp đôno-axépto. Tính chất phụ thuộc nhiệt độ phổ huỳnh quang cho thấy diễn biến chuẩn theo nhiệt độ: cường độ huỳnh quang tăng khi nhiệt độ mẫu thấp.
3. Kết quả nghiên cứu trên hai hệ mẫu Culn(Zn)S, dạng dung dịch và dạng xếp chặt cho thấy hiệu ứng truyền năng lượng giữa các chấm lượng tửphụ thuộc vào khoảng cách giữa chúng.
