ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ PHA TẠP Co ĐẾN CÁC TÍNH CHẤT QUANG VÀ TỪ CỦA CÁC NANO TINH THỂ Zn1-xCoxSe

Khổng Cát Cương; Lê Thu Lam; Phạm Ngọc Thư; Lò Ngọc Dũng; Đỗ Thị Bích; Bùi Thanh Thanh; Nguyễn Thị Hiền; Nguyễn Xuân Ca; Phạm Minh Tân

doi:10.34238/tnu-jst.6899

ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ PHA TẠP Co ĐẾN CÁC TÍNH CHẤT QUANG VÀ TỪ CỦA CÁC NANO TINH THỂ Zn1-xCoxSe

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 08/11/22 Ngày hoàn thiện: 11/01/23 Ngày đăng: 11/01/23

Các tác giả

1. Khổng Cát Cương, Trường Đại học Tây Bắc, Sơn La
2. Lê Thu Lam, Trường Đại học Tây Bắc, Sơn La
3. Phạm Ngọc Thư, Trường Đại học Tây Bắc, Sơn La
4. Lò Ngọc Dũng, Trường Đại học Tây Bắc, Sơn La
5. Đỗ Thị Bích, Trường Đại học Khoa học - ĐH Thái Nguyên
6. Bùi Thanh Thanh, Trường Đại học Khoa học - ĐH Thái Nguyên
7. Nguyễn Thị Hiền, Trường Đại học Khoa học - ĐH Thái Nguyên
8. Nguyễn Xuân Ca, Trường Đại học Khoa học - ĐH Thái Nguyên
9. Phạm Minh Tân , Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - ĐH Thái Nguyên

Tóm tắt

Các nano tinh thể (NC) bán dẫn ZnSe pha tạp ion Co²⁺ với nồng độ thay đổi được chế tạo thành công bằng phương pháp hoá ướt. Cấu trúc và thành phần của các mẫu được phân tích thông qua giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) và phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX). Sự pha tạp thành công các ion Co²⁺ vào mạng nền ZnSe đã được chứng minh thông qua XRD, phổ hấp thụ và huỳnh quang. Độ rộng vùng cấm, hằng số mạng, kích thước tinh thể và kích thước của các NC ZnSe pha tạp Co được xác định thông qua XRD và phổ hấp thụ. Tính chất quang của các mẫu được khảo sát thông qua phổ hấp thụ và quang huỳnh quang. Bản chất và cơ chế của các quá trình phát xạ đã được nghiên cứu và giải thích chi tiết. Tính chất từ của các mẫu được nghiên cứu thông qua phép đo đường cong từ trễ, kết quả cho thấy các NC ZnSe có tính nghịch từ trong khi các NC ZnSe pha tạp Co có tính chất sắt từ yếu. Nguồn gốc từ tính của các NC ZnSe pha tạp Co đã được đề cập và giải thích. Các NC ZnSe pha tạp Co có các tính chất quang học và từ tính phụ thuộc mạnh vào nồng độ Co mở ra nhiều tiềm năng ứng dụng trong các lĩnh vực quang- điện tử.

Từ khóa

Bán dẫn pha tạp; Nano tinh thể; Tính chất quang; Tính chất từ; ZnSe pha tạp Co

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo

[1] S. B. Singh, M. V. Limaye, S. K. Date, S. Gokhale, and S. K. Kulkarni, “Iron Substitution in CdSe Nanoparticles: Magnetic and Optical Properties,” Phys. Rev. B, vol. 80, pp. 235421-235428, 2009.

[2] H. T. Van, N. D. Vinh, N. X. Ca, N. T. Hien, N. T. Luyen, P. V. Do, and N. V. Khien, “Effects of ligand and chemical affinity of S and Se precursors on the shape, structure and optical properties of ternary CdS_1-xSe_x alloy nanocrystals,” Mater. Lett, vol. 264, 2020, Art. no. 127387.

[3] N. X. Ca, H. T. Van, P. V. Do, L. D. Thanh, P. M. Tan, N. X. Truong, V. T. K. Oanh, N. T. Binh, and N. T. Hien, “Influence of precursor ratio and dopant concentration on the structure and optical properties of Cu-doped ZnCdSe-alloyed quantum dots,” RSC Adv., vol. 10, 2020, Art. no. 25618.

[4] S. Das and K. C. Mandal, “Optical downconversion in rare earth (Tb³⁺ and Yb³⁺) doped CdS nanocrystals,” Materials Letters, vol. 66, pp. 46–49, 2012.

[5] K. Senthilkumar, T. Kalaivani, S. Kanagesan, and V. Balasubramanian, “Synthesis and characterization studies of ZnSe quantum dots,” Journal of Materials Science: Materials in Electronics, vol. 23, pp. 2048–2052, 2012.

[6] Z. Yang, Q. Wu, X. Zhou, F. Cao, X. Yang, J. Zhang, and W. Li, “A seed-mediated and double shell strategy to realize large-size ZnSe/ZnS/ZnS quantum dots for high color purity blue light-emitting diodes,” Nanoscale, vol. 13, pp. 4562-4568, 2021.

[7] U. B. Memon, U. Chatterjee, M. N. Gandhi, S. Tiwari, and S. P. Duttagupta, “Synthesis of ZnSe Quantum Dots with Stoichiometric Ratio Difference and Study of its Optoelectronic Property,” Procedia Materials Science, vol. 5, pp. 1027-1033, 2014.

[8] F. Baum, M. F. Silva, G. Linden, D. Feijo, E. S. Rieder, and M. J. L. Santos, “Growth dynamics of zinc selenide quantum dots: the role of oleic acid concentration and synthesis temperature on driving optical properties,” Journal of Nanoparticle Research, vol. 21, 2019, Art. no. 42.

[9] N. T. Hien, P. M. Tan, H. T. Van, V. T. K. Lien, P. V. Do, P. N. Loan, N. T. Kien, N. T. Luyen, and N. X. Ca, “Photoluminescence properties of Cu-doped CdTeSe alloyed quantum dots versus laser excitation power and temperature,” Journal of Luminescence, vol. 218, 2020, Art. no. 116838.

[10] N. X. Ca, N. T. Hien, P. N. Loan, P. M. Tan, U. T. D. Thuy, T. L. Phan, and Q. B. Nguyen, “Optical and Ferromagnetic Properties of Ni-Doped CdTeSe Quantum Dots,” Journal of Electronic Materials, vol. 48, pp. 2593–2599, 2019.

[11] N. A. Hamizi, F. Aplop, H. Y. Haw, A. N. Sabri, A. Y. Y. Wern, N. N. Shapril, and M. R. Johan, “Tunable optical properties of Mn-doped CdSe quantum dots synthesized via inverse micelle technique,” Optical Materials Express, vol. 6, pp. 2915-2924, 2016.

[12] H. T. Van, N. D. Vinh, P. M. Tan, Thuy U. T. D, N. X. Ca, and N. T. Hien, “Synthesis and optical properties of tunable dual emission copper doped CdTe_1-xSe_x alloy nanocrystals,” Optical Materials, vol. 97, 2019, Art. no. 109392.

[13] A.Ganguly and S. S. Nath, “Mn-doped CdS quantum dots as sensitizers in solar cells,” Materials Science and Engineering: B, vol. 255, 2020, Art. no. 114532.

[14] F. Ibraheem, M. A. Mahdy, E. A. Mahmoud, J. E. Ortega, C. Rogero, I. A.Mahdy, and A. Sayed, “Tuning Paramagnetic effect of Co-Doped CdS diluted magnetic semiconductor quantum dots,” Journal of Alloys and Compounds, vol. 834, 2020, Art. no. 155196.

[15] J. K. Salem, T. M. Hammad, S. Kuhn, M. A. Draaz, N. K. Hejazy, and R. Hempelmann, “Structural and optical properties of Co-doped ZnS nanoparticles synthesized by a capping agent,” Journal of Materials Science: Materials in Electronics, vol. 25, pp. 2177–2182, 2014.

[16] L. Arda, “The effects of Tb doped ZnO nanorod: An EPR study,” Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol. 475, pp. 493–501, 2019.

[17] A. Sundaresan, R. Bhargavi, N. Rangarajan, U. Siddesh, and C. N. R. Rao, “Ferromagnetism as a universal feature of nanoparticles of the otherwise nonmagnetic oxide,” Phys. Rev. B, vol. 74, 2006, Art. no. 161306.

[18] S. Sapra and D. D. Sarma, “Evolution of the electronic structure with size in II-VI semiconductor nanocrystals,” Phys. Rev. B, vol. 69, 2004, Art. no. 125304.

[19] A. Rubio-Ponce, D. Olguín, and I. Hernández, “Calculation of the effective masses of II-VI semiconductor compounds” Superficies y Vacio, vol. 16, pp. 26-28, 2003.

[20] L. Liu, L. Yang, P. Yunti, D. Xiao, and J. Zhu, “Optical properties of water-soluble Co²⁺:ZnS semiconductor nanocrystals synthesized by a hydrothermal process,” Mater. Lett., vol. 66, pp. 121–124, 2012.

[21] S. Sambasivam, D. P. Joseph, J. G. Lin, and C. Venkateswaran, “Doping induced magnetism in Co–ZnS nanoparticles,” J. Solid State Chem., vol. 182, pp. 2598–2601, 2009.

[22] H. Tang, G. Xu, L. Weng, L. Pan, and L. Wang, “Luminescence and photophysical properties of colloidal ZnS nanoparticles,” Acta Mater., vol. 52, 2004, Art. no. 1489.

[23] D. Wu, Z. Huang, G. Yin, Y. Yao, X. Liao, D. Han, X. Huang, and J. Gu, “Preparation, structure and properties of Mn-doped ZnO rod arrays,” CrystEngComm, vol. 12, pp. 192-198, 2010.

[24] N. Djaja, D. Montja, and R. Saleh, “The Effect of Co Incorporation into ZnO Nanoparticles,” Advances in Materials Physics and Chemistry, vol. 3, pp. 33-41, 2013.

[25] M. Ivill, S. J. Pearton, S. Rawal, L. Leu, P. Sadik. R. Das, A. F. Hebard, M. Chisholm, J. D. Budai, and D. P. Norton, “Structure and magnetism of cobalt-doped ZnO thin films,” New Journal of Physics, vol. 10, 2008, Art. no. 065002.

[26] K. C. Barick, M. Aslam, V. P. David, and D. Bahadur, “Self-Aggregation and Assembly of Size-Tunable Transition Metal Doped ZnO Nanocrystals,” J. Phys. Chem. C, vol. 112, pp. 15163−15170, 2008.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.6899

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ