BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN TƢ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA VẬT LIỆU ZnO, ZnO PHA TẠP CÁC BON LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU Hà Nội – 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN TƢ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA VẬT LIỆU ZnO, ZnO PHA TẠP CÁC BON Chuyên ngành: Vật liệu quang học, quang điện tử quang tử Mã số: 62440127 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS PHẠM THÀNH HUY TS ĐỖ VÂN NAM Hà Nội – 2016 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết khoa học đƣợc trình bày luận án thành nghiên cứu thân suốt thời gian làm nghiên cứu sinh chƣa xuất công bố tác giả khác Các kết đạt đƣợc xác trung thực Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Ngƣời cam đoan Nguyễn Tư ii LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến hai thầy PGS.TS Phạm Thành Huy TS Đỗ Vân Nam trực tiếp hƣớng dẫn, định hƣớng khoa học suốt trình học tập nghiên cứu Cảm ơn hai thầy dành nhiều thời gian tâm huyết, hỗ trợ mặt để tác giả hoàn thành luận án Tác giả tr n trọng cảm ơn TS Nguy n Duy H ng, TS Nguy n Thị Khôi, GS Nguy n Văn Hiếu giúp đỡ tận tình suốt trình nghiên cứu Tác giả xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện Đào tạo Sau Đại học, Viện Tiên tiến Khoa học Công Nghệ tạo điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu sinh suốt trình học tập nghiên cứu Tác giả xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu trƣờng Đại học Quy Nhơn, Ban Chủ nhiệm khoa Vật lý tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả đƣợc tập trung nghiên cứu Hà Nội suốt thời gian qua Xin chân thành cảm ơn quan t m, giúp đỡ động viên đồng nghiệp, nhóm NCS – Viện Tiên tiến Khoa học Công Nghệ Tác giả xin cảm ơn s u sắc đến quỹ học bổng 911, quỹ học bổng Vallet, Công ty Cổ phần bóng đèn phích nƣớc Rạng Đông giúp đỡ mặt tài chính, giúp an t m có điều kiện tốt để nghiên cứu Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ l ng biết ơn đến Bậc sinh thành ngƣời vợ yêu quý thân yêu bên lúc khó khăn, mệt mỏi nhất, động viên, hỗ trợ tài tinh thần, giúp đứng vững trình nghiên cứu, hoàn thiện luận án Tác giả luận án Nguyễn Tư iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vii MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu 3 Phƣơng pháp nghiên cứu 4 Các đóng góp luận án Bố cục luận án CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA VẬT LIỆU ZnO VÀ ZnO PHA TẠP 1.1 Giới thiệu 1.2 Cơ chế hấp thụ ánh sáng phát xạ ánh sáng vật liệu 1.2.1 Cơ chế hấp thụ ánh sáng 1.2.2 Cơ chế chuyển dời 1.3 Cấu trúc tính chất quang vật liệu ZnO 1.3.1 Cấu trúc vật liệu ZnO 1.3.2 Tính chất quang vật liệu ZnO 10 1.4 Tính chất quang vật liệu ZnO pha tạp 14 1.5 Các tính chất vật liệu ZnO pha tạp C 16 1.5.1 Tính chất từ vật liệu ZnO pha tạp C 16 1.5.2 Tính dẫn loại p vật liệu ZnO pha tạp C 17 1.5.3 Tính chất quang vật liệu ZnO pha tạp C 18 1.6.Tình hình nghiên cứu nƣớc vật liệu ZnO 20 CHƢƠNG PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHÉP PHÂN TÍCH TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU 22 iv 2.1 Giới thiệu 22 2.2 Chế tạo cấu trúc chiều ZnO phƣơng pháp bốc bay 22 2.2.1 Thiết bị vật liệu nguồn cho bốc bay 22 2.2.2 Quy trình thực nghiệm chế tạo cấu trúc chiều ZnO 23 2.3 Chế tạo bột ZnO pha tạp C phƣơng pháp nghiền bi hành tinh lƣợng cao, kết hợp ủ nhiệt môi trƣờng khí Ar O 24 2.3.1 Thiết bị nguyên vật liệu 24 2.3.2 Quy trình thực nghiệm chế tạo bột ZnO pha tạp C 25 2.4 Các phƣơng pháp kỹ thuật thực nghiệm sử dụng để khảo sát tính chất vật liệu 25 2.4.1 Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trƣờng (FESEM) 25 2.4.2 Phổ tán sắc lƣợng tia X (EDS) 26 2.4.3 Giản đồ nhi u xạ tia X (XRD) 26 2.4.4 Phổ hồng ngoại biến đổi FOURIER (FTIR) 27 2.4.5 Phổ tán xạ Raman 28 2.4.6 Phổ huỳnh quang (PL) 29 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG CỦA VẬT LIỆU ZnO CHẾ TẠO BẰNG PHƢƠNG PHÁP BỐC BAY NHIỆT 31 3.1 Giới thiệu 31 3.2 Kết phân tích mẫu ZnO mọc đế Si:Au bốc bay nhiệt độ 950 oC 32 3.2.1 Kết phân tích hình thái bề mặt ảnh FESEM 32 3.2.2 Kết phân tích cấu trúc ZnO giản đồ nhi u xạ tia X 33 3.2.3 Kết đo phổ huỳnh quang nhiệt độ phòng 34 3.3 Kết phân tích mẫu ZnO mọc đế Si/SiO2:Au bốc bay nhiệt độ 950 oC 35 3.3.1 Kết phân tích hình thái bề mặt ảnh FESEM 36 3.3.2 Kết phân tích thành phần hóa học phổ tán sắc lƣợng tia X (EDS) 37 3.3.3 Kết phân tích cấu trúc ZnO giản đồ nhi u xạ tia X 40 3.3.4 Kết phân tích liên kết ZnO phổ FTIR 41 3.3.5 Kết đo phổ huỳnh quang (PL) 42 3.4 Kết phân tích mẫu ZnO mọc đế Si/SiO2:Au bốc bay nhiệt độ 1150 oC 44 v 3.4.1 Kết phân tích hình thái bề mặt ảnh FESEM 44 3.4.2 Kết phân tích thành phần hóa học phổ EDS 45 3.4.3 Kết phân tích cấu trúc ZnO giản đồ nhi u xạ tia X 46 3.4.4 Kết phân tích phổ tán xạ Raman 47 3.4.5 Kết phân tích liên kết vật liệu phổ FTIR 49 3.4.6 Kết phổ huỳnh quang (PL) 50 3.5 Kết luận chƣơng 52 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA BỘT ZnO PHA TẠP CÁC BON 54 4.1 Giới thiệu 54 4.2 Kết phân tích hình thái bề mặt mẫu ảnh FESEM 54 4.3 Kết phân tích ảnh TEM 56 4.4 Kết phân tích cấu trúc giản đồ nhi u xạ tia X 57 4.4.1 Kết đo giản đồ XRD mẫu ZnO ban đầu 57 4.4.2 Kết đo giản đồ XRD khảo sát theo nhiệt độ ủ mẫu 58 4.5 Kết phân tích phổ FTIR 62 4.6 Kết phân tích phổ Raman 63 4.7 Kết đo phổ huỳnh quang 64 4.7.1 Kết đo phổ huỳnh quang khảo sát theo nhiệt độ ủ mẫu 64 4.7.2 Kết đo phổ huỳnh quang khảo sát theo nồng độ pha tạp C 68 4.8 Kết luận chƣơng 69 CHƢƠNG TÍNH CHẤT QUANG CỦA BỘT ZnO PHA TẠP CÁC BON Ủ NHIỆT TRONG MÔI TRƢỜNG KHÍ ÔXI 70 5.1 Giới thiệu 70 5.2 Kết phân tích ảnh FESEM 71 5.3 Kết phân tích giản đồ XRD 73 5.4 Kết phân tích phổ Raman 77 5.5 Kết phân tích nhiệt (TGA) 79 5.6 Kết đo phổ huỳnh quang 81 5.7 Kết luận chƣơng 87 KẾT LUẬN 88 vi DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt Α Absorption coefficient Hệ số hấp thụ EC Conduction band edge Năng lƣợng đáy v ng dẫn λem Emission Wavelength Bƣớc sóng phát xạ E Energy Năng lƣợng EA Energy of acceptor level Năng lƣợng mức acceptor ED Energy of donor level Năng lƣợng mức đono λexc Excitation wavelength Bƣớc sóng kích thích Ν Frequency Tần số ΔE Transition energy Năng lƣợng chuyển tiếp EV Valence band edge Năng lƣợng đỉnh vùng hóa trị Wavelength Bƣớc sóng λ Chữ viết Tên tiếng Anh tắt EDS Tên tiếng Việt Energy dispersive X-ray spectroscopy Phổ tán sắc lƣợng tia X FESEM Field emission scanning electron microscopy Hiển vi điện tử quét phát xạ trƣờng FWHM Full-width half-maximum Độ rộng bán phổ HWHM Half-Width half-maximum Nửa độ bán rộng phổ IR LED Infra-red Hồng ngoại Light emitting diode Điốt phát quang Phosphor Photophor Vật liệu huỳnh quang PL Photoluminescence spectrum Phổ huỳnh quang PLE Photoluminescence excitation Phổ kích thích huỳnh quang spectrum TEM UV XRD Transmission electron microscope Hiển vi điện tử truyền qua Ultraviolet Tử ngoại X-ray Diffraction Nhi u xạ tia X viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Cấu trúc Wurtzite vật liệu ZnO Hình 1.2 Phổ huỳnh quang đo nhiệt độ phòng nano tinh thể ZnO 11 Hình 1.3 Phổ huỳnh quang đo nhiệt độ thấp (10 K) dây nano ZnO 12 Hình 1.4 Mô hình giải thích tính chất quang (a) phổ huỳnh quang nhiệt độ phòng cấu trúc dị thể ZnO-C (b) nhóm tác giả Jingbo Mu 19 Hình 2.1 (a) Hệ lò bốc bay nhiệt nằm ngang Lindberg/Blue M Model: TF55030A, USA (b) điều khiển điện tử để điều chỉnh lƣu lƣợng khí 23 Hình 2.2 Sơ đồ lò nung (a), quy trình thực nghiệm chế tạo cấu trúc chiều nano ZnO phƣơng pháp bốc bay nhiệt (b) phân bố nhiệt độ lò theo khoảng cách (c) 24 Hình 2.3 (a) Máy nghiền bi hành tinh lƣợng cao PM 400, RESTCH, USA (b) hệ lò nung nằm ngang Nabertherm RD 30/200/13 25 Hình 2.4 Thiết bị FESEM JSM-7600F (JEOL, Nhật Bản) tích hợp thiết bị đo EDS XMAX50 Viện Tiên tiến Khoa học Công nghệ (AIST), Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội 26 Hình 2.5 Máy đo giản đồ nhi u xạ tia X (X-Ray D8 Advance) Trƣờng Đại học Cần Thơ 27 Hình 2.6 Thiết bị đo phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (Perkin Elmer Spectrum GX spectrometer) Khoa Hóa học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự Nhiên –Đại học Quốc gia Hà Nội 28 Hình 2.7 Thiết bị đo phổ Raman (HORIBA JobinYvon LabRAM HR-800) với nguồn laser He-Ne có bƣớc sóng λ = 632,8 nm công suất 215 W/cm2 W Trƣờng Đại học Khoa học Tự Nhiên (Hà Nội) 29 Hình 2.8 Thiết bị đo phổ huỳnh quang kích thích huỳnh quang (Nanolog, Horiba Jobin Yvon) nguồn kích thích đèn Xenon công suất 450W có bƣớc sóng từ 250 nm đến 800 nm, viện Tiên tiến Khoa học Công nghệ (AIST), Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội 29 Hình 3.1 Ảnh FESEM mẫu ZnO đế Si:Au chế tạo phƣơng pháp bốc nhiệt độ 950 oC Các hình (a), (b) (c) mẫu ZnO mọc đế tƣơng ứng ba vùng có nhiệt độ đế khác (d) phổ EDS 32 87 giá thành đắt sử dụng nguyên tố pha tạp đất hiếm) khuyết phát xạ v ng đỏ xa, số trả màu (CRI) loại đèn huỳnh quang huỳnh quang compact thông dụng đạt ~70-75 cao đạt ~83 Chính vậy, việc chủ động tạo bột ZnO phát quang mạnh v ng ánh sáng đỏ (690 nm) với quy trình chế tạo đơn giản độ lặp lại cao nghiên cứu đƣợc xem đột phá kết cần thiết để đƣa ZnO đến gần với ứng dụng nhƣ loại bột huỳnh quang Chúng cho rằng, việc chế tạo bột ZnO:C phát xạ đỏ phƣơng pháp nghiền bi hành tinh lƣợng cao, kết hợp với ủ nhiệt môi trƣờng khí ôxi, phƣơng pháp đơn giản, rẻ tiền, có độ lặp lại hoàn toàn mở rộng để phát triển sản xuất quy mô công nghiệp 5.7 Kết luận chƣơng Trong chƣơng này, tập trung nghiên cứu tính chất quang bột ZnO pha tạp C chế tạo phƣơng pháp nghiền bi hành tinh lƣợng cao, kết hợp với ủ nhiệt môi trƣờng khí ôxi Các kết đạt đƣợc nhƣ sau: - Đã tiến hành chế tạo mẫu nghiên cứu cách có hệ thống tính chất, đặc biệt tính chất quang bột ZnO pha tạp C phƣơng pháp nghiền bi kết hợp với ủ nhiệt môi trƣờng khí ôxi - Đã tìm đƣợc điều kiện công nghệ để chế tạo bột ZnO có phổ phát xạ dải rộng vùng nhìn thấy từ ~400-950 nm có cực đại bƣớc sóng 690 nm, cụ thể nghiền bột ZnO với 4%C 60 ủ nhiệt 600 oC với thời gian môi trƣờng khí ôxi - Đã x y dựng đƣợc mô hình giải thích nguồn gốc phát xạ đỏ 690 nm nút khuyết ôxi bề mặt (V o) tạo nên phản ứng đốt cháy lớp vỏ bon bao bọc xung quanh hạt ZnO nhiệt độ 600 oC môi trƣờng không khí 88 KẾT LUẬN Trên sở kết nghiên cứu đƣợc trình bày chƣơng luận án, sau gần năm nghiên cứu (10/2011-2015), so sánh với mục tiêu nội dung nghiên cứu đặt ban đầu cho luận án, tự đánh giá kết đạt đƣợc luận án nhƣ sau: Đã nghiên cứu làm sáng tỏ nguồn gốc phát xạ màu đỏ (600-750 nm) cấu trúc chiều ZnO chế tạo phƣơng pháp bốc bay nhiệt Từ x y dựng đƣợc quy trình công nghệ cho phép chủ động chế tạo cấu trúc chiều ZnO phát xạ v ng đỏ phƣơng pháp bốc bay nhiệt Chúng rằng, tƣơng tác vật liệu ZnO đế Si/SiO2 để hình thành pha Zn 2SiO4 bề mặt tiếp xúc ZnO/SiO2 nguyên nhân sinh phát xạ đỏ (~730 nm) loại vật liệu Đã x y dựng đƣợc quy trình công nghệ chế tạo bột ZnO pha tạp C có chất lƣợng tinh thể tốt, cho phát xạ UV nhiệt độ phòng hoàn toàn sai hỏng mặt quang học (tức phát xạ vùng nhìn thấy bị dập tắt hoàn toàn) phƣơng pháp nghiền bi hành tinh lƣợng cao, kết hợp với ủ nhiệt môi trƣờng khí Ar Hiện tƣợng dập tắt hoàn toàn phát xạ vùng nhìn thấy đƣợc giải thích nguyên tử C pha tạp vào ZnO, không liên kết làm giảm sai hỏng, khuyết tật, trạng thái bề mặt, mà c n đồng thời lấp đầy nút khuyết mạng V o, V zn , qua làm giảm sai hỏng mạng hệ dẫn tới làm giảm phát xạ sai hỏng, khuyết tật, trạng thái bề mặt vùng nhìn thấy Chúng xác định đƣợc nồng độ pha tạp tối ƣu (4%C) điều kiện xử lý tƣơng ứng (thời gian nghiền 60 giờ; nhiệt độ ủ 800 oC, môi trƣờng ủ khí argon, thời gian ủ giờ) Đã x y dựng đƣợc quy trình công nghệ tìm đƣợc điều kiện công nghệ để chế tạo bột ZnO có phổ phát xạ dải rộng vùng nhìn thấy hồng ngoại gần từ ~400-950 nm có cực đại bƣớc sóng 690 nm phƣơng pháp nghiền bi kết hợp với ủ nhiệt môi trƣờng khí ôxi Cụ thể là, bột ZnO với 4%C đƣợc nghiền 60 giờ, sau đƣợc ủ nhiệt nhiệt độ 600 oC, thời gian ủ môi trƣờng khí ôxi Đã x y dựng đƣợc mô hình giải thích nguồn gốc phát xạ đỏ 690 nm nút khuyết ôxi bề mặt (V o) tạo nên phản ứng đốt cháy lớp vỏ bon bao bọc xung quanh hạt ZnO nhiệt độ 600 oC môi trƣờng ôxi Nghiên cứu chúng tôi, lần cho thấy khả chế tạo đƣợc bột huỳnh quang sở ZnO có khả phát xạ ba vùng phổ khác là: i) phát xạ 89 vùng tử ngoại (UV) ~ 380 nm mẫu ZnO:4%C đƣợc nghiền 60 ủ 800 oC môi trƣờng khí argon; ii) phát xạ v ng đỏ với cực đại ~ 690 nm mẫu ZnO:4% đƣợc nghiền 60 ủ 600 oC môi trƣờng khí ôxi; iii) phát xạ vùng xanh với cực đại ~500 nm mẫu đƣợc nghiền 60 ủ nhiệt 600 oC môi trƣờng khí ôxi Việc kết hợp hai loại bột huỳnh quang phát xạ 500 690 nm chắn tạo loại bột huỳnh quang phát ánh sáng trắng có hệ số trả màu (CRI) cao sở vật liệu ZnO Với quy trình chế tạo đơn giản độ lặp lại cao đạt đƣợc, cho rằng, việc chế tạo bột ZnO:C phát xạ UV, đỏ xanh phƣơng pháp nghiền bi hành tinh lƣợng cao, kết hợp với ủ nhiệt môi trƣờng khí khác nhau, khả thi hoàn toàn mở rộng để phát triển sản xuất quy mô công nghiệp 90 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN I CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN TRỰC TIẾP ĐẾN LUẬN ÁN ĐÃ ĐĂNG Nguyen Tu, N.T Tuan, Nguyen Van Dung, N.D Cuong, N.D.T Kien, Huy P T, Nguyen Van Hieu, D.H Nguyen (2014), Near-infrared emission from ZnO nanorods grown by thermal evaporation, Journal of Luminescence 156 199–204 (IF: 2.719) Nguyễn Tư, Nguy n Trí Tuấn, Đào Xu n Việt, Phạm Thị Lan Hƣơng, Nguy n Thị Lan, Nguy n Đức Dũng, Đỗ Quang Trung, Trịnh Xuân Anh, Phạm Thành Huy Nguy n Đức Chiến (2014), Tính chất quang vật liệu ZnO pha tạp Carbon chế tạo phương pháp nghiền bi hành tinh lượng cao, Tạp chí hóa học ISSN: 0866-7144, T 52(4), Tr 291-295 Nguyễn Tư, Nguy n Trí Tuấn, Đoàn Minh Thủy, Nguy n Duy Hùng, Nguy n Thị Khôi, Phạm Thành Huy (2015), Phát xạ màu đỏ bột ZnO chế tạo phương pháp nghiền bi hành tinh lượng cao, Hội nghị Vật lý chất rắn khoa học vật liệu toàn quốc lần thứ 9, ISBN 978-604-938-722-7, Tr 791-794 Tu Nguyen, Khoi T Nguyen, Trung Q Do, Tuan T Nguyen, Nam V Do, Huy Pham (2016), Effects of carbon on optical properties of ZnO powder, Journal of Luminescence 174 6-10 (IF: 2.719) II CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN TRỰC TIẾP ĐẾN LUẬN ÁN ĐANG CHỜ KẾT QUẢ PHẢN BIỆN Nguyen Tu, Nguyen Van Dung, Do Quang Trung, N D T Kien, P T Huy, D.H Nguyen, Effect of SiO2 buffer layer on luminescence of ZnO nanostructures synthesized by thermal evaporation,To be submit to Journal of Luminescence 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Đỗ Quang Trung (2014), Nghiên cứu chế tạo khảo sát trình chuyển pha ZnS/ZnO cấu trúc nano ZnS chiều, Luận án tiến sỹ khoa học vật liệu, Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội [2] Lâm Thị Kiều Giang (2010), Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano thấp chiều Ytri, Ziriconi tính chất quang chúng, Luận án tiến sỹ khoa học vật liệu, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam [3] Nguy n Duy Phƣơng (2006), Nghiên cứu chế tạo khảo sát số tính chất màng mỏng sở ZnO khả ứng dụng chúng, Luận án tiến sỹ Vật lý, Trƣờng Đại học khoa học Tự Nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội [4] Phùng Hồ, Phan Quốc Phô (2008) Giáo trình Vật liệu bán dẫn NXB Khoa học Kỹ thuật TIẾNG ANH [5] Ahn C.H, Kim Y.Y, Cho H.K (2011), Influence of synthesis temperature on the properties of Ga-doped ZnO nanorods grown by thermal evaporation J Nanosci Nanotechnol, 11, pp 458-62 [6] Ahn C.H, Kim Y.Y, Kim D.C, Mohanta S.K, and Cho H.K (2009), A comparative analysis of deep level emission in ZnO layers deposited by various methods Journal of Applied Physics, 105, pp 013502 [7] Akbar, Hasanain S.S.K, Abbas M, Ozcan S, Ali B, and Shah S.I (2011), Defect induced ferromagnetism in carbon-doped ZnO thin films Solid State Communications, 151, pp 17–20 [8] Alvi H (2011), Luminescence Properties of ZnO Nanostructures and Their Implementation as White Light Emitting Diodes ( LEDs ) Naveed ul Hassan Alvi Linköping University, Sweden, ISSN 0345-7524 92 [9] Alvi N.H, Hasan K, Nur O, and Willander M (2011), The origin of the red emission in n-ZnO nanotubes/p-GaN white light emitting diodes Nanoscale Research Letters, 6, pp 130 [10] Amiri A, Lassri H, Hlil E.K, and Abid M (2015), Explanation of ferromagnetism origin in C-doped ZnO by first principle calculations Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 374, pp 338–341 [11] Anh T.K, Loc D.X, Tu N, Huy P.T, Minh L, Tu A, and Minh L.Q (2014), Wet Chemical Preparation of Nanoparticles ZnO:Eu3+and ZnO:Tb3+with Enhanced Photoluminescence Journal of Photonics, ID 684601, pp [12] Ashokkumar M, and Muthukumaran S (2015), Effect of Ni doping on electrical , photoluminescence and magnetic behavior of Cu doped ZnO nanoparticles Journal of Luminescence, 162, pp 97–103 [13] Al Asmar R, Atanas J.P, Ajaka M, Zaatar Y, Ferblantier G, Sauvajol J.L, Jabbour J, Juillaget S, and Foucaran A (2005), Characterization and Raman investigations on high-quality ZnO thin films fabricated by reactive electron beam evaporation technique Journal of Crystal Growth, 279, pp 394–402 [14] Barthou C (1994), Mn2+ Concentration Effect on the Optical Properties of Zn2SiO4:Mn Phosphors Journal of The Electrochemical Society, 141, pp 524, 1994 [15] Borseth T.M, Svensson B.G, Kuznetsov A.Y, Klason P, Zhao Q.X, and Willander M (2006), Identification of oxygen and zinc vacancy optical signals in ZnO Applied Physics Letters, 89, pp 262112 [16] Chakrabarti M, Dutta S, Chattapadhyay S, Sarkar A, Sanyal D, and Chakrabarti A (2004), Grain size dependence of optical properties and positron annihilation parameters in Bi2O3 powder Nanotechnology, 15, pp 1792–1796 93 [17] Chen C.Y, Lin C.A, Chen M.J, Lin G.R, and He J.H (2009), ZnO/Al2O3 core – shell nanorod arrays: growth, structural characterization, and luminescent properties Nanotechnology, 20, pp 185605 [18] Chen J.T, Wang J, Zhuo R.F, Yan D, Feng J.J, Zhang F, and Yan P.X (2009), The effect of Al doping on the morphology and optical property of ZnO nanostructures prepared by hydrothermal process, Applied Surface Science, 255, pp 3959–3964 [19] Chen Z.Q, Yamamoto S, Maekawa M, Kawasuso A, Yuan X.L, and Sekiguchi T (2003), Postgrowth annealing of defects in ZnO studied by positron annihilation, x-ray diffraction, Rutherford backscattering, cathodoluminescence, and Hall measurements Journal of Applied Physics, 94, pp 4807 [20] Damonte L.C, Mendoza Zélis L.A, Marí Soucase B, and Hernández Fenollosa M.A (2004), Nanoparticles of ZnO obtained by mechanical milling Powder Technology, 148, pp 15–19 [21] Devarapalli R.R, Debgupta J, Pillai V.K, and Shelke M.V (2014), C@SiNW/TiO2 coreshell nanoarrays with sandwiched carbon passivation layer as high efficiency photoelectrode for water splitting Scientific reports, 4, pp 4897 [22] Djurišić A.B, Ng A.M.C, and Chen X.Y (2010), ZnO nanostructures for optoelectronics: Material properties and device applications Progress in Quantum Electronics, 34, pp 191–259 [23] Djurisić A.B, and Leung Y.H (2006), Optical properties of ZnO nanostructures Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany), 2, pp 944–61 [24] Dutta S, Chakrabarti M, Chattopadhyay S, Jana D, Sanyal D, and Sarkar A (2005), Defect dynamics in annealed ZnO by positron annihilation spectroscopy Journal of Applied Physics, 98, pp 053513 [25] Dutta S, Chattopadhyay S, Sutradhar M, Sarkar A, Chakrabarti M, Sanyal D, and Jana D (2007), Defects and the optical absorption in nanocrystalline ZnO Journal of Physics: Condensed Matter, 19, pp 236218 94 [26] En-ezra Moshe and Round H J (2007), A note on carborundum Electr Wld, 19, pp 309 [27] Fang Z, Wang Y, Xu D, Tan Y, and Liu X (2004), Blue luminescent center in ZnO films deposited on silicon substrates Optical Materials, 26, pp 239–242 [28] Fonoberov V.A and Balandin A.A (2004), Origin of ultraviolet photoluminescence in ZnO quantum dots: Confined excitons versus surface-bound impurity exciton complexes Applied Physics Letters, 85, pp 5971 [29] Giri P.K, Bhattacharyya S, Singh D.K, Kesavamoorthy R, Panigrahi B.K, and Nair K.G.M (2007), Correlation between microstructure and optical properties of ZnO nanoparticles synthesized by ball milling Journal of Applied Physics, 102, pp 093515 [30] Glushenkov A.M, Zhang H.Z, Zou J, Lu G.Q, and Chen Y (2007), Efficient production of ZnO nanowires by a ball milling and annealing method Nanotechnology, 18, pp 175604 [31] Gomi M, Oohira N, Ozaki K, and Koyano M (2003), Photoluminescent and Structural Properties of Precipitated ZnO Fine Particles Japanese Journal of Applied Physics, 42, pp 481–485 [32] Haibo O, Feng H.J, Cuiyan L, Liyun C, and Jie F (2013), Synthesis of carbon doped ZnO with a porous structure and its solar-light photocatalytic properties Materials Letters, 111, pp 217–220 [33] Herng T.S, Lau S.P, Wang L, Zhao B.C, Yu S.F, Tanemura M, Akaike A, and Teng K.S (2009), Magnetotransport properties of p-type carbon-doped ZnO thin films Applied Physics Letters, 95, pp 012505 [34] Hoang L.H, Minh T, and Hai H (2009), Raman spectroscopy of Cu doping in Zn1 − x CoxO diluted magnetic semiconductor Journal of Raman Spectroscopy, 40, pp 1535– 1538 [35] Hoang L.H, Van Hai P, Hoang N, Van Vinh P, X Chen, and Yang I (2010), The microwave-assisted synthesis and characterization of Zn1 Materials Letters, 64, pp 962–965 − xCoxO nanopowders 95 [36] Hoang L.H, Khoi N.T, Hai N.H, Pacuski W and In-Sang Yang (2008), Magneto-Optical Properties of ZnO:Co Nanocrystalline Films J Korean Phys Soc., 521621- 1624 [37] Janotti A, and Van de Walle C.G (2007), Native point defects in ZnO Physical Review B, 76, pp 165202 [38] Khan Z.R, Khan M.S, Zulfequar M, and Shahid Khan M (2011), Optical and Structural Properties of ZnO Thin Films Fabricated by Sol-Gel Method Materials Sciences and Applications, 02, pp 340–345 [39] Kim T, Xuan D, Giang K, and Strek W (2009), Preparation , optical properties of ZnO , ZnO: Al nanorods and Y(OH)3:Eu nanotube Journal of Physics: Conference Series 146, Article ID 012001 [40] Klason P, Moe Børseth T, Zhao Q.X, Svensson B.G, Kuznetsov A.Y, Bergman P.J, and Willander M (2008), Temperature dependence and decay times of zinc and oxygen vacancy related photoluminescence bands in zinc oxide Solid State Communications, 145, pp 321–326 [41] Kong D.H, Choi W.C, Shin Y.C, Park J.H, and Kim T.G (2006), Role of Oxygen in Green Emission from ZnO Thin Films Journal of the Korean Physical Society, 48, pp 1214–1217 [42] Kumar M, and Sasikumar C (2014), Electrodeposition of Nanostructured ZnO Thin Film: A Review American Journal of Materials Science and Engineering, 2, pp 18–23 [43] Kumar R.T.R, McGlynn E, Biswas M, Saunders R, Trolliard G, Soulestin B, Duclere J.R, Mosnier J.P, and Henry M.O (2008), Growth of ZnO nanostructures on Au-coated Si: Influence of growth temperature on growth mechanism and morphology Journal of Applied Physics, 104, pp 084309 [44] Lee W, Jeong M.C, and Myoung J.M (2004), Optical characteristics of arsenic-doped ZnO nanowires Applied Physics Letters, 85, pp 6167 [45] Li Y.B, Bando Y, Sato T, and Kurashima K (2002), ZnO nanobelts grown on Si substrate Applied Physics Letters, 81, pp 144 96 [46] Liao Z.M, Zhang H.Z, Zhou Y.B, Xu J, Zhang J.M, and Yu D.P (2008), Surface effects on photoluminescence of single ZnO nanowires Physics Letters A, 372, pp 4505–4509 [47] Lin J, and Sa D.U (2000), Sol-gel deposition and characterization of Mn-doped silicate phosphor films Thin Solid Films, 360, 39–45 [48] Lin R.W.H (2009), ZnO – CuO core – shell nanorods and CuO-nanoparticle – ZnOnanorod integrated structures Appl Phys A, 95,pp 813–818 [49] Lin S, Tang H, Ye Z, He H, Zeng Y, Zhao B, and Zhu L (2008), Synthesis of vertically aligned Al-doped ZnO nanorods array with controllable Al concentration Materials Letters, 62, pp 603–606 [50] Liu M, Kitai A.H, and Mascher P (1992), Point defects and luminescence centres in zinc oxide and zinc oxide doped with manganese Journal of Luminescence, 54, pp 35–42 [51] Lu Y.H, Hong Z.X, Feng Y.P, and Russo S.P (2010), Roles of carbon in light emission of ZnO Applied Physics Letters, 96, pp 091914 [52] M Zhenghai Tang, Liqun Zhang, Chunfang Zeng, Tengfei Lina and Baochun Guo (2012), General route to graphene with liquid-like behavior by non-covalent modification Soft Matter, 8, pp 9214 [53] Marimuthu T, Anandhan N, Thangamuthu R, Mummoorthi M, Rajendran S, and Ravi G (2015), Surfactant mediated one- and two-dimensional ZnO nanostructured thin films for dye sensitized solar cell application Materials Research Express, 2, pp 015502 [54] Mishra D.K, Mohapatra J, Sharma M.K, Chattarjee R, Singh S.K, Varma S, Behera S.N, Nayak S.K, and Entel P (2013), Carbon doped ZnO: Synthesis, characterization and interpretation Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 329, pp 146–152 [55] Mu J, Shao C, Guo Z, Zhang Z, Zhang M, Zhang P, and Chen B (2011), High Photocatalytic Activity of ZnO - Carbon Nanofiber Heteroarchitectures ACS Appl Mater Interfaces, 3,pp 590–596 97 [56] Muthukumaran S and Gopalakrishnan R (2012), Structural, FTIR and photoluminescence studies of Cu doped ZnO nanopowders by co-precipitation method Optical Materials, 34, pp 1946–1953 [57] Novatski A, Steimacher A, Medina A.N, Bento A.C, Baesso M.L, Andrade L.H.C, Lima S.M, Guyot Y, and Boulon G (2008), Relations among nonbridging oxygen, optical properties, optical basicity, and color center formation in CaO–MgO aluminosilicate glasses Journal of Applied Physics, 104, pp 094910 [58] Ohtake T, Ohkawa K, Sonoyama N, and Sakata T (2006), A novel synthesis of Zn2SiO4 thin film on n-type ZnO semiconductor electrode and its electrochemical luminescence under the anodic polarization Journal of Alloys and Compounds, 421, pp 163–165 [59] Pan H, Yi J.B, Shen L, Wu R.Q, Yang J.H, Lin J.Y, Feng Y.P, Ding J, Van L.H, and Yin J.H (2007), Room-Temperature Ferromagnetism in Carbon-Doped ZnO Physical Review Letters, 99, pp 127201 [60] Ridhuan N.S, Razak K.A, Lockman Z, and Abdul Aziz A (2012), Structural and morphology of ZnO nanorods synthesized using ZnO seeded growth hydrothermal method and its properties as UV sensing PloS one, 7, pp e50405 [61] Robinet L, Coupry C, Eremin K, and Hall C (2006), The use of Raman spectrometry to predict the stability of historic glasses Journal of Raman Spectroscopy, 37, pp 789– 797 [62] Rodnyi P.A and Khodyuk I.V (2011), Optical and luminescence properties of zinc oxide (Review) Optics and Spectroscopy, 111, pp 776–785 [63] Ruan H.B, Fang L, Li D.C, Saleem M, G.P.Q, and Kong C.Y (2011), Effect of dopant concentration on the structural, electrical and optical properties of Mn-doped ZnO films Thin Solid Films, 519, pp 5078–5081 [64] Russo V, Ghidelli M, Gondoni P, Casari C.S, and Bassi A Li (2014), Multi-wavelength Raman scattering of nanostructured Al-doped zinc oxide Journal of Applied Physics, 115, pp 073508 98 [65] Salah N, Habib S.S, Khan Z.H, Memic A, Azam A, Alarfaj E, Zahed N, and Al-Hamedi S (2011), High-energy ball milling technique for ZnO nanoparticles as antibacterial material International journal of nanomedicine, 6, pp 863–9 [66] Samadi M, Shivaee H.A, Pourjavadi A, and Moshfegh A.Z (2013), Synergism of oxygen vacancy and carbonaceous species on enhanced photocatalytic activity of electrospun ZnO-carbon nanofibers: Charge carrier scavengers mechanism Applied Catalysis A: General, 466, pp 153–160 [67] Sanyal D, Roy T.K, Chakrabarti M, Dechoudhury S, Bhowmick D, and Chakrabarti A (2008), Defect studies in annealed ZnO by positron annihilation spectroscopy Journal of Physics: Condensed Matter, 20, pp 045217 [68] Shahroosvand H, and Ghorbani-asl M (2013), Solution-based synthetic strategies for Eu doped ZnO nanoparticle with enhanced red photoluminescence Journal of Luminescence, 144, pp 223–229 [69] Shan F.K, Liu G.X, Lee W.J, and Shin B.C (2007), The role of oxygen vacancies in epitaxial-deposited ZnO thin films Journal of Applied Physics, 101, no 5, pp 053106 [70] Sharma A, Singh B.P, Dhar S, Gondorf A, and Spasova M (2012), Effect of surface groups on the luminescence property of ZnO nanoparticles synthesized by sol–gel route Surface Science, 606, pp L13–L17 [71] Siddheswaran R, Mangalaraja R.V, Tijerina E.P, Menchaca J, Meléndrez M.F, Avila R.E, Jeyanthi C.E, and Gomez M.E (2013), Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy Fabrication and characterization of a diluted magnetic semiconducting TM co-doped Al: ZnO ( TM=Co, Ni ) thin films by sol –gel spin coating method SPECTROCHIMICA ACTA PART A: MOLECULAR AND BIOMOLECULAR SPECTROSCOPY, 106, pp 118–123 [72] Singh L.R, Ningthoujam R.S, Sudarsan V, Singh S.D, and Kulshreshtha S.K (2008), Probing of surface Eu3+ions present in ZnO:Eu nanoparticles by covering ZnO:Eu core with Y2O3 shell: Luminescence study Journal of Luminescence, 128, pp 1544–1550 99 [73] Skuja L (1994), The origin of the intrinsic eV luminescence band Journal of NonCrystalline Solids, 79, pp 51–69 [74] Sun Y, He T, Guo H, Zhang T, Wang W, and Dai Z (2010), Applied Surface Science Structural and optical properties of the S-doped ZnO particles synthesized by hydrothermal method Applied Surface Science, 257, pp 1125–1128 [75] Suryanarayana C (2001), Mechanical alloying and milling Progress in Materials Science, 46, pp 1-184 [76] Tan S.T, Sun X.W, Yu Z.G, Wu P, Lo G.Q, and Kwong D.L (2007), p-type conduction in unintentional carbon-doped ZnO thin films Applied Physics Letters, 91, pp 072101 [77] The L.P (2012), Optical Properties of ZnO Nanoparticles Prepared by Mechanical Ball Milling New Physics: Sae Mulli, 62, pp 483 [78] Trung D.Q, Tu N, Hung N.D, and Huy P.T (2016), Probing the origin of green emission in 1D ZnS nanostructures Journal of Luminescence, 169, pp 165–172 [79] Tseng L.T, Yi J.B, Zhang X.Y, Xing G.Z, Fan H.M, Herng T.S, Luo X, Ionescu M, Ding J, and Li S (2014), Green emission in carbon doped ZnO films AIP Advances, 4, pp 067117 [80] Vojisavljević K, Šćepanović M, Srećković T, Grujić-Brojčin M, Branković Z, and Branković G (2008), Structural characterization of mechanically milled ZnO: influence of zirconia milling media Journal of Physics: Condensed Matter, 20, pp 475202 [81] Wang L, Zhang X, Zhao S, Zhou G, Zhou Y, and Qi J (2005), Synthesis of well-aligned ZnO nanowires by simple physical vapor deposition on c-oriented ZnO thin films without catalysts or additives Applied Physics Letters, 86, pp 024108 [82] Wang M, Zhou Y, Zhang Y, Jung Kim E, Hong Hahn S, and Gie Seong S (2012), Nearinfrared photoluminescence from ZnO Applied Physics Letters, 100, pp 101906 [83] Wang T, Zhang X, Wen J, Chen T, Ma X, and Gao H (2014), Diameter-dependent luminescence properties of ZnO wires by mapping Journal of Physics D: Applied Physics, 47, pp 175304 100 [84] Wang W, Zhang Z, Liao Q, Yu T, Shen Y, Li P, Huang Y, and Zhang Y (2013), Twostep epitaxial synthesis and layered growth mechanism of bisectional ZnO nanowire arrays Journal of Crystal Growth, 363, pp 247–252 [85] Willander M, Nur O, Bano N, and Sultana K (2009), Zinc oxide nanorod-based heterostructures on solid and soft substrates for white-light-emitting diode applications New Journal of Physics, 11, pp 125020 [86] Willander M, Nur O, Sadaf J.R, Qadir M.I, Zaman S, Zainelabdin A, Bano N, and Hussain I (2001), Luminescence from Zinc Oxide Nanostructures and Polymers and their Hybrid Devices Materials, 3, pp 2643–2667 [87] Wu X.L, Siu G.G, Fu C.L, and Ong H.C (2001), Photoluminescence and cathodoluminescence studies of stoichiometric and oxygen-deficient ZnO films Applied Physics Letters, 78, pp 2285 [88] Xu X, Xu C, Dai J, Pan J, and Hu J (2012), Evolutions of defects and blue–green emissions in ZnO microwhiskers fabricated by vapor-phase transport Journal of Physics and Chemistry of Solids, 73, pp 858–862 [89] Xu X, Xu C, Lin Y, Li J, and Hu J (2013), Comparison on Photoluminescence and Magnetism between Two Kinds of Undoped ZnO Nanorods J Phys Chem C, 117, pp 24549–24553 [90] Yang J, Li X, Lang J, Yang L, Wei M, Gao M, Liu X, Zhai H, Wang R, Liu Y, and Cao J (2011), Synthesis and optical properties of Eu-doped ZnO nanosheets by hydrothermal method Materials Science in Semiconductor Processing, 14, pp 247– 252 [91] Yang Z, Ye Z, Xu Z, and Zhao B (2009), Effect of the morphology on the optical properties of ZnO nanostructures Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, 42, pp 116–119 [92] Yi J.B, Shen L, Pan H, Van L.H, Thongmee S, Hu J.F, Ma Y.W, Ding J, and Feng Y.P (2009), Enhancement of room temperature ferromagnetism in C-doped ZnO films by nitrogen codoping Journal of Applied Physics, 105, pp 07C513 101 [93] Yuan G.D, Zhang W.J, Jie J.S, Fan X, Zapien J.A, Leung Y.H, Luo L.B, Wang P.F, Lee C.S, and Lee S.T (2008), p-Type ZnO Nanowire Arrays Nano Lett., 8, pp 2591–2597 [94] Yuen C, Yu S.F, Leong E.S.P, Lau S.P, Pita K, Yang H.Y, and Chen T.P (2007), Room temperature deposition of p-type arsenic doped ZnO polycrystalline films by laser-assist filtered cathodic vacuum arc technique Journal of Applied Physics, 101, pp 094905 [95] Zeng J.N, Low J.K, Ren Z.M, Liew T, and Lu Y.F (2002), Effect of deposition conditions on optical and electrical properties of ZnO films prepared by pulsed laser deposition Applied Surface Science, 198, pp 362–367 [96] Zhao Q.X, Klason P, Willander M, Zhong H.M, Lu W, and Yang J.H (2005), Deeplevel emissions influenced by O and Zn implantations in ZnO Applied Physics Letters, 87, pp 211912 [97] Zheng J.H, Song J.L, Jiang Q, and Lian J.S (2012), Enhanced UV emission of Y-doped ZnO nanoparticles Applied Surface Science, 258, pp 6735–6738 [98] Zhou B, Wu Y, Wu L, Zou K, and Gai H (2009), Effects of Al dopants on the microstructures and optical properties of ZnO nanofibers prepared by electrospinning Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, 41, pp 705–710 [99] Zhou S, Xu Q, Potzger K, Talut G, Grotzschel R, Fassbender J, Vinnichenko M, Grenzer J, Helm M, Hochmuth H, Lorenz M, Grundmann M, and Schmidt H (2008), Room temperature ferromagnetism in carbon-implanted ZnO Applied Physics Letters, 93, pp 232507 [...]... hƣớng nghiên cứu mở và đ i hỏi phải đƣợc nghiên cứu một cách hệ thống và sâu sắc hơn trƣớc khi có thể tạo ra đƣợc bán dẫn ZnO loại p có cả nồng độ hạt tải (lỗ trống) và độ linh động của hạt tải cao 1.5.3 Tính chất quang của vật liệu ZnO pha tạp C So với tính chất từ và tính dẫn loại p của ZnO pha tạp C, nghiên cứu về tính chất quang của vật liệu này vẫn còn rất hạn chế Theo tính toán lý thuyết của Lu và. .. tạp các nguyên tố khác nhau để thay đổi/cải tiến tính chất quang của ZnO Có rất nhiều nghiên cứu khảo sát sự ảnh hƣởng của nguyên tố và nồng độ pha tạp của kim loại chuyển tiếp lên cấu trúc và tính chất từ của ZnO Trong số đó Mn pha tạp vào ZnO (ZnO: Mn) đƣợc cho là thể hiện tính chất từ ở nhiệt độ phòng Với ZnO: Mn cả tính chất từ và tính chất quang đều phụ thuộc rất mạnh vào điều kiện chế tạo mẫu Mn pha. .. ZnO pha tạp các bon Chính vì lẽ đó chúng tôi mong muốn thực hiện một nghiên cứu có tính hệ thống với đề tài Nghiên cứu chế tạo và tính chất quang của vật liệu ZnO, ZnO pha tạp các bon 2 Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu phát triển công nghệ ổn định chế tạo các cấu trúc một chiều ZnO trên cơ sở phƣơng pháp bốc bay nhiệt nhằm tạo ra các cấu trúc một chiều ZnO khác nhau: i) Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt... góp của các loại khuyết tật này Bên cạnh đó, vật liệu ZnO pha tạp nói chung và ZnO pha tạp C (ZnO: C) nói riêng cũng đã đƣợc quan tâm sâu sắc bởi có thể điều khiển các tính chất của chúng bằng các nguyên tố và nồng độ pha tạp khác nhau Đã có rất nhiều công trình khoa học nghiên cứu về tính chất quang, điện, từ của ZnO: C… Tuy nhiên, số lƣợng các công trình nghiên cứu về tính chất quang so với các tính chất. .. 86] CB: vùng dẫn 1.4 Tính chất quang của vật liệu ZnO pha tạp Tính chất quang của vật liệu ZnO pha tạp các nguyên tố thuộc nhóm kim loại chuyển tiếp, kim loại đất hiếm, phi kim… đã đƣợc quan tâm, nghiên cứu sâu rộng Nhìn chung mục đích chính của việc pha tạp các nguyên tố khác vào mạng nền ZnO với hy vọng làm thay đổi hoặc cải tạo đƣợc tính chất quang của nó nhƣ mong muốn ZnO pha tạp luôn luôn là chủ... VỀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA VẬT LIỆU ZnO VÀ ZnO PHA TẠP 1.1 Giới thiệu Trong những năm gần đ y, vật liệu ZnO với các cấu trúc khác nhau đã đƣợc nghiên cứu sâu rộng bởi những tính chất mới, ƣu việt và tiềm năng ứng dụng của nó Cho đến nay, cơ chế chuyển dời, nguồn gốc của các phát xạ trong vật liệu ZnO đã đƣợc nghiên cứu rộng rãi bằng cả lý thuyết tính toán mô phỏng lẫn thực nghiệm Để nghiên cứu về tính chất. .. thụ và phát xạ ánh sáng trong vật liệu Đồng thời hệ thống các kết quả nghiên cứu gần đ y nhất trên thế giới về cơ chế/ nguồn gốc các phát xạ do sai hỏng nội tại ZnO và ảnh hƣởng của các bon lên tính chất quang, tính chất điện – từ của loại vật liệu ƣu việt này Tình hình nghiên cứu và các kết quả đạt đƣợc của các nhóm trong nƣớc về ZnO cũng đƣợc đề cập ở đ y 8 1.2 Cơ chế hấp thụ ánh sáng và phát xạ ánh... có tính ổn định cao chế tạo ZnO cho phát xạ đỏ đã trở nên cần thiết Để thay đổi/cải tiến tính chất quang của ZnO bên cạnh việc nghiên cứu để làm sáng tỏ các sai hỏng nội tại của loại vật liệu này ngƣời ta thƣờng chọn các nguyên tố pha tạp khác nhau Các nghiên cứu gần đ y chỉ ra rằng có nhiều tính chất quang học mới lạ khi nguyên tố các bon đƣợc chọn làm chất pha tạp vào mạng nền ZnO Điển hình nhƣ các. .. quang của loại vật liệu này là cần thiết và đang đƣợc các nhóm nghiên cứu trên thế giới hết sức quan tâm 1.6.Tình hình nghiên cứu trong nƣớc về vật liệu ZnO Trong bối cảnh nghiên cứu hết sức sôi nổi về ZnO trên thế giới nhƣ vậy, loại vật liệu này cũng đƣợc quan tâm nghiên cứu bởi nhiều nhóm nghiên cứu trong nƣớc Nghiên cứu về tính chất quang, tính chất điện- từ của vật liệu ZnO pha tạp các nguyên tố... trúc và tính chất (chú trọng đến tính chất quang) của vật liệu ZnO, ZnO pha tạp C, qua đó làm rõ các vấn đề nghiên cứu đặt ra của luận án Chương 2: Trình bày các phƣơng pháp để chế tạo các cấu trúc một chiều ZnO bằng phƣơng pháp bốc bay nhiệt và bột ZnO pha tạp C bằng phƣơng pháp nghiền bi hành tinh năng lƣợng cao Các phƣơng pháp ph n tích mẫu cũng đƣợc đề cập trong luận án Chương 3:Trình bày các kết ... 1.5.3 Tính chất quang vật liệu ZnO pha tạp C So với tính chất từ tính dẫn loại p ZnO pha tạp C, nghiên cứu tính chất quang vật liệu hạn chế Theo tính toán lý thuyết Lu cộng [51], C pha tạp tạo vài... trúc vật liệu ZnO 1.3.2 Tính chất quang vật liệu ZnO 10 1.4 Tính chất quang vật liệu ZnO pha tạp 14 1.5 Các tính chất vật liệu ZnO pha tạp C 16 1.5.1 Tính chất. .. thảo luận lựa chọn đề tài nghiên cứu hƣớng tới vật liệu ZnO ZnO pha tạp bon Chính lẽ mong muốn thực nghiên cứu có tính hệ thống với đề tài Nghiên cứu chế tạo tính chất quang vật liệu ZnO, ZnO pha