intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Nghiên cứu tổng hợp tinh thể nano silicon bằng phương pháp nhiệt khử magie

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

9
lượt xem
3
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Vật liệu nano bán dẫn là một trong những vật liệu được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp điện như đèn LED, pin mặt trời, pin điện. Bài viết nghiên cứu tổng hợp vật liệu tinh thể nano silicon bằng phương pháp nhiệt khử magie.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu tổng hợp tinh thể nano silicon bằng phương pháp nhiệt khử magie

  1. Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP TINH THỂ NANO SILICON BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT KHỬ MAGIE Lê Thu Hường1, Jeong-Huyn Dam2 1 Trường Đại học Thủy lợi, email: lethuhuong.86@gmail.com 2 Trường Đại học Quốc gia Chonnam, email: hdjeong2020@gmail.com 1. GIỚI THIỆU CHUNG nhiệt khử magie tại 670C trong vòng 15 giờ dưới điều kiện khí argon trong lò nung. Sau Vật liệu nano bán dẫn là một trong những 15 giờ phản ứng trong lò nung, sản phẩm thu vật liệu được ứng dụng rộng rãi trong công được được cho vào dung dịch HCl (20%) và nghiệp điện như đèn LED, pin mặt trời, pin khuấy trong vòng 5 giờ để loại hoàn toàn điện [1-4]. Silic là một trong những nguyên MgO và Mg còn dư. Sản phẩm được thu tố phổ biến, không độc hại và thân thiện với bằng phương pháp ly tâm và được rửa lại môi trường. Mặt khác, chấm lượng tử silicon nhiều lần bằng nước cất. Tinh thể nano (Si QD) cũng có những tính chất quang đặc silicon thu được ở dạng bột màu nâu. biệt như hiệu ứng giam giữ lượng tử [5]. Vật Cấu trúc tinh thể nano silicon được xác định liệu tinh thể nano silicon (Si NC) đã và đang bằng phương pháp nhiễu xạ tia X (hình 2). Kết trở thành đối tượng nghiên cứu sôi động do những ứng dụng của chúng. Trong báo cáo quả nhiễu xạ tia X của bột tinh thể nano silicon này, chúng tôi nghiên cứu tổng hợp vật liệu cho thấy các đỉnh nhiễu xạ đặc trưng của cấu tinh thể nano silicon bằng phương pháp nhiệt trúc lập phương kim cương tại góc 2θ theta là khử magie. 28,3°; 47,3°; 56,1°; 69,1°; 76,3°; và 88,0° tương ứng với các mặt mạng , , 2. PHƯƠNG PHÁP VÀ KẾT QUẢ , , , [6]. NGHIÊN CỨU Độ rộng bán cực đại của đỉnh nhiễu xạ (β) tại góc 28,3°, kích thước của hạt tinh thể nano Quá trình tổng hợp tinh thể nano silicon silicon được tính theo công thức Sherrer: bao gồm hai bước chính được trình bày 0.9 trong hình 1: i) Bước thứ nhất, tổng hợp hạt D [6]  cos nano silica (SiO2 NP) từ tetraethyl orthosilicate (TEOS) trong mi-xel đảo. ii) Trong đó λ là bước sóng của tia X, β là độ Bước thứ hai, hạt nano silica được khử thành rộng bán cực đại của đỉnh nhiễu xạ và θ là tinh thể nano silicon bằng phương pháp góc nhiễu xạ. Brij® L4 (Chất hoạt Intensity (Arb. units) động bề mặt) TEOS TEOS NH4OH H2O SiO2 Siêu âm 10 mL H2O 1.6 mL (111) Dầu+H2O (8 mL) (220) (311) (400) (331) Mg, NaCl (Trạng thái rắn) Si NC SiO2 Si NC + MgO Ar, 670 Ԩ 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Chất hoạt động bề mặt SiO2 2θ (degree) Hình 1. Sơ đồ quá trình tổng hợp Hình 2. Giản đồ nhiễu xạ tia X vật liệu nano silicon của bột tinh thể nano silicon 427
  2. Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1 Kết quả cho thấy các hạt tinh thể nano Ảnh hiển vi điện tử truyền qua TEM của vật silicon có kích thước từ 5,4 - 12,0nm. Kết liệu tinh thể silicon (Hình 3a-b) cho thấy cấu quả này cũng được khẳng định ở ảnh hiển vi trúc hạt tinh thể nano đã được hình thành và có điện tử truyền qua TEM của tinh thể nano kích thước hạt trung bình là 10,6 ± 1,6nm. silicon (Hình 3a). a) b) Hình 3. (a) Ảnh hiển vi điện tử truyền qua TEM của tinh thể nano silicon; (b) Sự phân bổ kích thước hạt của tinh thể nano silicon Giản đồ EDX (Hình 4) cho thấy vật liệu pháp ly tâm. Sau đó gắn trên bề mặt với 1- tinh thể nano silicon bao gồm các nguyên tố octadecen (ODE-Si QD) bằng phản ứng ghép C (từ dung môi hoặc từ lưỡi đồng TEM), nhánh hydrocacbon tại 190°C. Vật liệu chấm nguyên tố Cu (từ lưỡi đồng TEM), nguyên tố lượng tử silicon thu được tan tốt trong các O (từ nano silica còn dư và nguyên tố Si từ dung môi hữu cơ (n-hexan, toluen, cloroform). tinh thể nano silicon). Phổ EDX cũng cho thấy không xuất hiện tín hiệu từ nguyên tố Mg chứng tỏ Mg đã được loại bỏ trong quá trình làm sạch tinh thể nano silicon. Vật liệu chấm lượng tử silicon có gắn hydro trên bề mặt hạt (H-Si QD) được tổng hợp từ vật liệu tinh thể nano silicon bằng phương pháp ăn mòn dung dịch HF theo sơ đồ ở hình 5. Sau khi quá trình ăn mòn bằng HF kết thúc, chấm lượng tử silicon có gắn hyđro trên bề Hình 4. Giản đồ (EDX) mặt hạt (H-Si QD) được gom lại bằng phương của tinh thể nano silicon 190 °C HF:H2O:EtOH 1:1:1 (2 giờ) Khuấy (10 h) ODE-Si QDs Hình 5. Sơ đồ tổng hợp chấm lượng tử silicon 428
  3. Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1 Ảnh hiển vi điện tử truyền qua TEM của lập phương kim cương với hằng số mạng vật liệu chấm lượng tử silicon (Hình 6a-b) tinh thể 2,7Å và kích thước hạt trung bình là cho thấy chấm lượng tử silicon có cấu trúc 5,2 ± 0,4nm. (a) 2.7Å (b) ODE Si QD 5.24 ± 0.4 nm Count Diameter (nm) Hình 6. (a) Ảnh hiển vi điện tử truyền qua TEM của chấm lượng tử silicon; (b) Sự phân bổ kích thước hạt của lượng tử silicon Tính chất cơ bản đầu tiên được quan tâm 3. KẾT LUẬN khi nghiên cứu hệ chấm lượng tử bán dẫn là Vật liệu tinh thể nano silicon (Si NC) có cấu các chuyển dời điện tử được thể hiện trong trúc hạt với kích thước trung bình 10,6 ± 1,6nm phổ hấp thụ và huỳnh quang. Hình 7 trình đã được tổng hợp bằng phương pháp nhiệt bày phổ hấp thụ và phổ huỳnh quang (kích khử magie. Chấm lượng tử silicon tổng hợp thích bằng đi-ốt phát quang ở bước sóng được bằng phương pháp ăn mòn HF có kích 500nm) của chấm lượng tử silicon trong thước hạt trung bình 5,2 ± 0,4nm và có hiệu dung môi n-hexan. ứng giam giữ lượng tử. Từ những kết quả trên, chúng tôi cho rằng vật liệu tinh thể nano silicon và chấm lương tử silicon có tiềm năng Absorbance (Arb. units) ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp điện và Intensity (Arb. units) đèn LED. 6. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Dukes, A. D.; Samson, P. C.; Keene, J. D.; Davis, L. M.; Wikswo, J. P.; Rosenthal, S. J. J. Phys. Chem. A 2011, 115, 4076-408. 200 300 400 500 600 700 800 [2] Hessel, C. M.; Henderson, E. J.; Veinot, J. Wavelength (nm) G. C. Chem. Mater. 2006, 18, 6139. [3] Kamat. P. V. J. Phys. Chem. C 2008, 112, Hình 7. Phổ hấp thụ và huỳnh quang 18737-1875. của chấm lượng tử silicon [4] Peng, F.; Su, Y.; Zhong, Y.; Fan, C.; Lee, S. T.; He, Y. Acc. Chem. Res. 2014, 42, Phổ hấp thụ của chấm lượng tử silicon 612-623. (ODE-Si QD) có hấp thụ dưới 400nm, trong [5] Shirahata, N. Phys. Chem.Chem. Phys., khi đó phổ huỳnh quang có cực đại huỳnh 2011, 13, 7284-7294. quang tại 700nm (1,7 eV). Như vậy chấm [6] Tang, S. F.; Lin, S. Y.; Lee, S. C. IEEE lượng tử silicon có tính chất quang đặc biệt là Transactions on Electron Devices, 2002, 49, hiệu ứng giam giữ lượng tử [5]. 1341. 429
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2