Cấu trúc và tính chất quang của nano tinh thể bán dẫn ZnxCd1-xS

Tạp chí Khoa học và Công nghệ 54 (1A) (2016) 190-198 
CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA NANO TINH THỂ 
BÁN DẪN ZnxCd1-xS 
 Hoàng Thị Lan Hương1, *, Nguyễn Huyền Trang2, Nguyễn Thị Thu Trang3, 
Nguyễn Thị Thúy Liễu 1, Nguyễn Xuân Nghĩa3 
1Học viện Công nghệ Bưu chính - Viễn thông, km 10 đường Nguyễn Trãi, Hà Đông, Hà Nội 
2Viện Vật lý, VAST, 10 Đào Tấn, quận Ba Đình, Hà Nội 
3Viện Khoa học Vật liệu, VAST, 18 Hoàng Quốc Việt, quận Cầu Giấy, Hà Nội 
*
Email: huonghtl@ptit.edu.vn 
Đến Tòa soạn: 30/08/2015; Chấp nhận đăng: 15/12/2015 
TÓM TẮT 
Độ rộng vùng cấm của các nano tinh thể (NC) hợp kim có thể thay đổi được thông qua thay 
đổi kích thước và thành phần của chúng. Trong bài báo này, chúng tôi đã tổng hợp và khảo sát 
cấu trúc pha tinh thể của các NC ZnxCd1-xS có phân bố các nguyên tố hóa học đồng đều khi tỉ lệ 
Zn/Cd thay đổi. Các NC ZnxCd1-xS được tổng hợp từ zinc stearate, cadmium stearate và lưu 
huỳnh, trong môi trường phản ứng octadecene, tại nhiệt độ 280 ºC bằng phương pháp hóa ướt. 
Đây là cách chế tạo đơn giản, chi phí thấp và có độ lặp lại cao nhưng rất khó để nhận được nano 
tinh thể ZnxCd1-xS có phân bố các nguyên tố hóa học đồng đều do hoạt tính hóa học khác nhau 
của các tiền chất Zn và Cd. Cấu trúc và hằng số mạng của NC ZnxCd1-xS được làm rõ bởi giản 
đồ nhiễu xạ tia X, thành phần và hàm lượng của các nguyên tố hóa học trong hợp kim được xác 
định bởi phương pháp phân tích phổ tia X, sử dụng phổ kế tán sắc năng lượng (EDS), tính chất 
quang của các NC ZnxCd1-xS được nghiên cứu bởi phổ hấp thụ và quang huỳnh quang. 
Từ khóa: nano tinh thể ZnxCd1-xS, nhiễu xạ tia X, hấp thụ, quang huỳnh quang. 
1. MỞ ĐẦU 
Khoa học nano là lĩnh vực đang được quan tâm hiện nay với đối tượng nghiên cứu là các 
vật liệu và cấu trúc có kích thước nanomet. Các NC bán dẫn có tính chất khác biệt so với tinh 
thể bán dẫn khối do hiệu ứng giam giữ lượng tử đối với các hạt tải điện và phonon. Theo đó, có 
thể thay đổi bước sóng phát xạ của chúng trong một vùng phổ rộng bằng cách thay đổi kích 
thước hạt. Tuy nhiên, việc thay đổi tính chất vật lý và hóa học của NC bán dẫn theo kích thước 
hạt thường gặp phải một số vấn đề cả về công nghệ chế tạo và hiệu suất phát xạ. Các NC bán 
dẫn có kích thước nhỏ hơn 2 nm thường phát triển rất nhanh tới kích thước lớn hơn. Do đó rất 
khó chủ động nhận được các hạt nhỏ có kích thước mong muốn. Bên cạnh đó, hiệu suất lượng tử 
của NC có kích thước nhỏ thường thấp hơn so với hiệu suất lượng tử của các NC có kích thước 
Cấu trúc và tính chất quang của nano tinh thể bán dẫn ZnxCd1-xS 
191 
lớn hơn do sự tăng tỉ số bề mặt/thể tích khi kích thước của NC giảm xuống. Giải pháp khắc phục 
vấn đề trên là điều khiển bước sóng phát xạ của NC bán dẫn bằng cách thay đổi thành phần hóa 
học của các NC hợp kim. Hiện nay, việc nghiên cứu NC hợp kim AxB1-xC còn đang hạn chế. 
Khó khăn trong các nghiên cứu là làm thế nào để có được một phương pháp tổng hợp các NC 
hợp kim có cấu trúc theo mong muốn đó là phân bố các nguyên tố hóa học đồng đều hoặc phân 
bố các nguyên tố hóa học thay đổi theo bán kính. Sự khác biệt giữa hợp kim có phân bố các 
nguyên tố hóa học thay đổi theo bán kính và hợp kim có phân bố các nguyên tố hóa học đồng 
đều là rất quan trọng do chúng có tính chất quang khác nhau [1, 2]. Trong quá trình tổng hợp các 
NC CdSe và CdSe/ZnSe, Zhong và các cộng sự [1] đã phát hiện ra rằng: Ban đầu ở nhiệt độ thấp 
họ thu được các NC có cấu trúc lõi/vỏ, nhưng khi nhiệt độ tăng cao thì cấu trúc lõi/vỏ nhanh 
chóng biến đổi thành cấu trúc hợp kim NC ZnxCd1-xSe. Quá trình biến đổi từ cấu trúc lõi/vỏ 
thành cấu trúc hợp kim đã được chứng minh thông qua việc nghiên cứu sự thay đổi đỉnh phổ 
huỳnh quang theo sự thay đổi của nhiệt độ. Knoll và các cộng sự đã tổng hợp các NC ZnxCd1-xS 
có phân bố các nguyên tố hóa học đồng đều tại nhiệt độ cao 310 ºC [3]. Một số nghiên cứu trong 
thời gian gần đây đối với các NC bán dẫn ba thành phần như CdSeS, ZnCdS, ZnCdSe,  đã cho 
thấy bước sóng phát xạ có thể thay đổi từ miền tử ngoại đến miền hồng ngoại, thậm chí đối với 
các hạt có kích thước lớn. Bên cạnh đó, các NC bán dẫn hợp kim biểu hiện tính chất quang 
không thua kém so với các cấu trúc nano lõi/vỏ đang được sử dụng rộng rãi hiện nay [1 - 3]. 
 Mặt khác tính chất quang của các NC còn phụ thuộc vào cấu trúc vùng năng lượng. Cấu 
trúc vùng năng lượng của các tinh thể bán dẫn A2B6 như CdSe, CdS, CdTe... là khá phức tạp. 
Vùng dẫn được xác định bởi quỹ đạo s của ion kim loại thuộc nhóm II, trong khi vùng hóa trị có 
cấu trúc phức tạp hơn và liên quan đến quỹ đạo p của Se, S, Te hoặc các nguyên tố nhóm VI 
khác [4], cấu trúc vùng năng lượng của các NC A2B6 phụ thuộc vào cấu trúc tinh thể, ví dụ cấu 
trúc tinh thể kiểu zinc blende (Zb) hay cấu trúc tinh thể kiểu wurtzite (Wz). Cả hai loại cấu trúc 
tinh thể này đều thuộc mô hình quả cấu xếp chặt, sự chuyển đổi từ cấu trúc tinh thể kiểu Zb sang 
cấu trúc tinh thể kiểu Wz chỉ liên quan đến sự thay đổi tính đối ... hế tạo các nano tinh thể ZnxCd1-xS 
Chuẩn bị tiền chất: Dung dịch tiền chất Cd2+ nhận được bằng cách hòa 0,5 mmol CdO và 1 
mmol SA trong 20 ml ODE tại 240 ºC. Dung dịch tiền chất Zn2+ được tạo ra khi hòa 0,5 mmol 
ZnSt2 trong 20 ml ODE tại 180 ºC. Trong khi đó dung dịch tiền chất S
2-
 nhận được bằng cách 
hòa 2 mmol S trong 10 ml ODE ở nhiệt độ 100 ºC. 
Chế tạo các NC ZnxCd1-xS: Do hoạt tính hóa học của tiền chất Zn và Cd khác nhau nên 
muốn tạo ra được các NC ZnxCd1-xS có phân bố các nguyên tố hóa học phải chế tạo tại nhiệt độ 
rất cao [2 - 3, 10]. Để tạo ra được các NC ZnxCd1-xS có phân bố hóa học đồng đều tại nhiệt độ 
280 ºC, chúng tôi chế tạo bằng cách một nửa hỗn hợp dung dịch tiền chất Zn2+ và Cd2+ được đưa 
vào bình ba cổ, điền khí nitơ để tạo môi trường khí trơ. Sau đó đun nóng hỗn hợp dung môi này 
đến nhiệt độ phản ứng (280 ºC). Tại nhiệt độ này, dung dịch S2- được phun nhanh vào bình phản 
ứng, sau đó tiếp tục phun nhỏ giọt vào bình phản ứng lượng hỗn hợp dung dịch tiền chất Zn2+ và 
Cd
2+
 còn lại. Sau những khoảng thời gian định trước, một lượng mẫu sẽ được lấy ra khỏi bình 
phản ứng và được để nguội tự nhiên xuống nhiệt độ phòng. 
2.3. Các phương pháp đặc trưng 
Ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM), phổ hấp thụ (Abs) và phổ huỳnh quang (PL) của các 
NC ZnxCd1-xS nhận được khi sử dụng thiết bị hiển vi điện tử truyền qua JEM 1010 (Jeol), thiết 
bị Jasco 670 (Varian) và hệ đo Varian Cary Eclipse. Cấu trúc của các NC ZnxCd1-xS được xác 
định bằng phương pháp đo nhiễu xạ tia X trên hệ nhiễu xạ kế D5000 Siemens, nguồn tia X là Cu 
Kα 1,5406 Å, thành phần và hàm lượng các nguyên tố hóa học trong hợp kim được xác định bởi 
phương pháp phân tích phổ tia X, sử dụng phổ kế tán sắc năng lượng (EDS). 
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
Để xem xét hình dạng và kích thước của các NC chế tạo được, chúng tôi đã chụp TEM của 
một số mẫu đại diện (Hình 1). 
Cấu trúc và tính chất quang của nano tinh thể bán dẫn ZnxCd1-xS 
193 
Hình 1. Ảnh TEM của các NC: (a) Zn0,72Cd0,28S; (b) Zn0,54Cd0,46S; (c) Zn0,51Cd0,49S; (d) Zn0,43Cd0,57S; 
(e) Zn0,29Cd0,71S; (f) Zn0,09Cd0,91S tại thời gian phản ứng 8 giờ. 
Từ Hình 1 nhận thấy các NC đều có kích thước tăng dần từ khoảng 5 nm đến khoảng 11 
nm (tính trung bình cho khoảng 200 hạt bằng phần mềm ImageJ) khi hàm lượng Cd trong hợp 
kim tăng lên, đồng thời hình dạng các NC thay đổi tương ứng từ dạng tựa cầu sang dạng thanh, 
nguyên nhân là do khi tăng hàm lượng Cd thì hàm lượng SA tăng theo (do tỉ lệ CdO/SA = 1/2) 
đã có tác dụng làm chậm sự phát triển của NC, do đó nồng độ monomer trong dung dịch cao dẫn 
đến các NC được tạo thành có dạng hạt gạo [11]. 
Hình 2. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các NC ZnxCd1-xS với các tỉ lệ Zn/Cd khác nhau tại thời gian 
phát triển tinh thể là 8 giờ. 
Các NC ZnxCd1-xS, sử dụng tiền chất cadimum stearate và zinc stearate, tổng hợp trong 
dung môi ODE được xác định cấu trúc bằng phương pháp đo nhiễu xạ tia X. Hình 2a và Hình 2b 
trình bày giản đồ nhiễu xạ tia X của các NC ZnxCd1-xS chế tạo ở nhiệt độ 280 ºC với các hàm 
lượng x khác nhau, thời gian phát triển tinh thể là 8 giờ. 
Hình 2 cho thấy khi tỉ lệ Zn/Cd giảm có sự thay đổi cấu trúc tinh thể từ Zb (ứng với 
0,72 ≤ x ≤ 1) (hình 3a với các đỉnh nhiễu xạ tại góc 2θ ~ 28º, 47º và 56º tương ứng với các chỉ 
số Miller (111), ( 220), ( 311)) sang cấu trúc tinh thể Wz khi 0,72 < x ≤ 0 (Hình 2b với các 
đỉnh nhiễu xạ tại góc 2θ ~ 25,7º, 27,4º, 28º, 38º, 45º, 49º, 53º tương ứng với các chỉ số Miller 
Hoàng Thị Lan Hương, và NNK 
194 
(100), (002), (101), (102), (110), (103), (112)), và vị trí các đỉnh nhiễu xạ dịch về phía góc 2θ 
nhỏ hơn, thể hiện sự tăng hàm lượng của ion Cd2+ trong NC. 
Hình 3 trình bày TEM và giản đồ nhiễu xạ tia X của NC Zn0,29Cd0,71S với thời gian phát 
triển tinh thể khác nhau tại nhiệt độ 280 ºC, để nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước NC đến 
cấu trúc tinh thể. 
Hình 3. TEM của NC Zn0,29Cd0,71S tại thời gian phát triển tinh thể (a) 1 giờ; (b) 8 giờ; (c) giản đồ 
nhiễu xạ tia X của NC Zn0,29Cd0,71S tại các thời gian nuôi tinh thể khác nhau. 
Có thể nhận thấy rằng khi kích thước tăng theo thời gian phản ứng thì các NC Zn0,29Cd0,71S 
đều có cấu trúc Wz Một số công bố thực nghiệm cho thấy rằng ligand có một vai trò quan trọng 
trong sự biến đổi cấu trúc và hình dạng của NC [7 - 9, 12]. Trong bài báo này chúng tôi thay đổi 
ligan SA bằng ligan OA với việc thay thế tiền chất cadimum stearate (CdSt2) và zinc stearate 
(ZnSt2) bằng chất tiền cadmium oleate (CdO- OA) và zinc oleate (ZnO – OA). Hình 4 trình bày 
TEM và giản đồ XRD của Zn0,29Cd0,71, S, Zn0,72Cd0,28 S sử dụng axit oleic (OA) và axit stearic 
(SA). 
Hình 4. TEM của NC: (a) Zn0,72Cd0,288; (b) Zn0,29Cd0,71S sử dụng axit oleic (OA); (c) ) Zn0,72Cd0,28S; (d) 
Zn0,29Cd0,71S sử dụng axit stearic (SA) và (e) giản đồ nhiễu xạ tia X của các NC sử dụng ligan OA và SA. 
Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, sử dụng cả hai tiền chất ban đầu cadimum stearate, zinc 
stearate và tiền chất cadmium oleate, zinc oleate vẫn quan sát thấy sự thay đổi cấu trúc tinh thể 
từ cấu trúc kiểu Zb sang cấu trúc kiểu Wz khi hàm lượng ion Cd2+ trong hợp kim tăng lên (Hình 
4). Tuy nhiên tốc độ phản ứng của cadimum stearate với lưu huỳnh là mạnh hơn so với tốc độ 
Cấu trúc và tính chất quang của nano tinh thể bán dẫn ZnxCd1-xS 
195 
phản ứng của cadmium oleate với lưu huỳnh, điều đó được thể hiện qua giản đồ nhiễu xạ tia X 
của các NC được biểu diễn trong hình 4(e). Như vậy khi tăng hàm lượng Cd thì các NC ZnxCd1-xS 
chúng tôi chế tạo tại nhiệt độ 280 ºC có cấu trúc thay đổi từ Zb sang cấu trúc tinh thể dạng Wz. 
Sự thay đổi cấu trúc tinh thể của NC ZnxCd1-xS có thể giải thích là do tốc độ phản ứng của tiền 
chất cadimum stearate với lưu huỳnh xảy ra mạnh hơn so với tốc độ phản ứng của tiền chất 
zinc stearate với lưu huỳnh, do đó khi hàm lượng Cd trong hợp kim tăng lên cấu trúc tinh thể 
thay đổi từ kiểu Zb sang kiểu Wz tương ứng với hình dạng các NC chuyển từ dạng tựa cầu sang 
dạng thanh [4, 10, 13]. Hình 5 trình bày phổ hấp thụ (Abs) và huỳnh quang (PL) của NC ZnxCd1-
xS theo thời gian phản ứng và theo tỉ lệ Zn/Cd tăng dần. 
Hình 5. Phổ Abs và PL của các NC ZnxCd1-xS khác nhau: (a) Zn0,43Cd0,57S; (b) Zn0,51Cd0,49S; (c) 
Zn0,54Cd0,46S; (d) Zn0,72Cd0,28S, đường liền nét tương ứng phổ Abs, đường đứt nét tương ứng phổ PL. 
Hình 5 cho thấy trong phổ huỳnh quang quan sát thấy hai dải phát xạ: dải phát xạ chính 
quan sát trong vùng năng lượng cao tương ứng với quá trình chuyển dời tái hợp phát xạ của cặp 
điện tử - lỗ trống từ mức là 1Se tới mức của lỗ trống 1Sh3/2, đây là chuyển dời exciton cơ bản. 
Cực đại dải phát xạ ở vùng năng lượng cao của các NC ZnxCd1-xS đều dịch chuyển về phía năng 
lượng cao khi tỉ lệ Zn:Cd tăng lên. Sự dịch chuyển này là bằng chứng chứng tỏ rằng NC hợp kim 
ZnxCd1-xS đã được hình thành [1 - 3], chúng có độ rộng vùng cấm nằm trong khoảng giữa độ 
rộng vùng cấm của ZnS (3,7ev) và độ rộng vùng cấm của CdS (2,5eV) [3]. Ngoài ra, trong phổ 
huỳnh quang ta còn quan sát thấy một đám phát xạ rộng với cường độ yếu tại vùng năng lượng 
thấp, được quy cho phát xạ liên quan tới các trạng thái bề mặt của NC. 
Độ rộng vùng cấm của bán dẫn khối ZnxCd1-xS phụ thuộc vào thành phần [10] theo công 
thức sau: 
 261.059.05.2 xxEbulkg (1) 
Hoàng Thị Lan Hương, và NNK 
196 
Hình 6(a) trình bày phổ hấp thụ của các NC ZnxCd1-xS với hàm lượng x thay đổi từ 0 đến 1 
tại 8 giờ phản ứng, vị trí đỉnh exciton thứ nhất trong phổ hấp thụ có giá trị bằng độ rộng vùng 
cấm của NC. Hình 6(b) trình bày sự phụ thuộc của độ rộng vùng cấm của NC ZnxCd1-xS theo x. 
Hình 6. (a) Phổ hấp thụ của các NC ZnxCd1-xS và (b) sự phụ thuộc độ rộng vùng cấm của các NC 
ZnxCd1-xS vào x. 
Yang và cộng sự [14] khi nghiên cứu về độ rộng vùng cấm của NC ZnxCd1-xSe thì nhận 
thấy khi đường kính hạt thay đổi từ 5,2 nm đến 10 nm tương ứng với chế độ giam giữ lượng tử 
yếu, khi đó độ rộng vùng cấm của các NC chủ yếu chỉ phụ thuộc vào thành phần hóa học của 
các nguyên tố trong NC hợp kim. Các NC chúng tôi chế tạo được có kích thước thay đổi từ 
khoảng 5 nm đến khoảng 11 nm, do đó độ rộng vùng cấm của các NC chủ yếu phụ thuộc vào 
hàm lượng các nguyên tố hóa học trong hợp kim, ở đây hiệu ứng giam giữ lượng tử không được 
quan sát rõ ràng (Hình 6(b)). 
Một bằng chứng để chứng minh các NC ZnxCd1-xS có phân bố các nguyên tố hóa học đồng 
đều là sự phụ thuộc tuyến tính của hằng số mạng vào hàm lượng x theo công thức sau: 
 (2) 
Từ giản đồ nhiễu xạ XRD, xác định hằng số mạng a và hằng số mạng c của các NC. 
Bảng 1. Hằng số mạng a và hằng số mạng c của các 
NC ZnxCd1-xS 
Mẫu 
Hằng số 
mạng a (Å) 
Hằng số 
mạng c (Å) 
Zn0,51Cd0,49S 3,96 6,41 
Zn0,43Cd0,57S 3,97 6,45 
Zn0,29Cd0,71S 4,03 6,53 
Zn0,09Cd0,91S 4,12 6,67 
CdS 4,2 6,70 
Hình 7. Sự phụ thuộc của hằng số mạng a và c 
theo x của các NC ZnxCd1-xS. 
Hình 7 cho thấy hằng số mạng thay đổi gần như tuyến tính với sự thay đổi của x, xu hướng 
thay đổi này hoàn toàn phù hợp với định luật Vegard, phản ánh phân bố các nguyên tố hóa học 
đồng đều trong các NC ZnxCd1-xS chế tạo tại nhiệt độ cao 280 ºC. 
CdSZnSSCdZn cxxcc xx 11
Cấu trúc và tính chất quang của nano tinh thể bán dẫn ZnxCd1-xS 
197 
4. KẾT LUẬN 
Chúng tôi đã chế tạo thành công các NC ZnxCd1-xS tại nhiệt độ 280 ºC. Sự dịch chuyển một 
cách liên tục và có hệ thống của đỉnh phổ hấp thụ và huỳnh quang về phía năng lượng cao và sự 
dịch chuyển liên tục của đỉnh nhiễu xạ tia X của các họ mặt (002), (110) và (112) về phía góc 
2θ lớn khi hàm lượng Zn trong hợp kim tăng lên chứng tỏ sự hình thành của NC hợp kim có các 
nguyên tố hóa học phân bố đồng đều. Hơn nữa sự thay đổi một cách tuyến tính của hằng số 
mạng a và hằng số mạng c theo hàm lượng x tuân theo định luật Vegard là bằng chứng khẳng 
định các NC hợp kim ZnxCd1-xS mà chúng tôi chế tạo có các nguyên tố hóa học phân bố đồng 
đều. 
Cấu trúc tinh thể của NC ZnxCd1-xS phụ thuộc vào tỉ lệ Zn/Cd, cụ thể khi tăng hàm lượng 
Cd trong hợp kim quan sát thấy sự biến đổi tinh thể từ kiểu cấu trúc Zb sang kiểu cấu trúc Wz, 
tương ứng với hình dạng NC thay đổi từ dạng tựa cầu sang dạng thanh, nguyên nhân là do tốc độ 
phản ứng của cadmium stearate với lưu huỳnh tại nhiệt độ 280 ºC là mạnh hơn so với tốc độ 
phản ứng của zinc stearate với lưu huỳnh. 
Lời cảm ơn. Công trình này được thực hiện tại Phòng thí nghiệm trọng điểm, Viện Khoa học vật liệu, 
Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Zhong X., Mingyong H., Zhili D., Timothy J.W., Wolfgang K. - Composition-Tunable 
ZnxCd1- xSe Nanocrystals with High Luminescence and Stability, J. Am. Chem. Soc 125 
(2003) 8589 - 8594. 
2. Regulacio M. D., Han Y. - Composition-Tunable Alloyed Semiconductor Nanocrystals, 
Accounts of Chemical Research 621 (2009) 621- 630. 
3. Zhong Z., Knoll W., Han M. - Alloyed ZnxCd1-xS Nanocrystals with Highly Narrow 
Luminescence Spectral Width, J. Am. Chem. Soc, 125 (2003) 13559 - 13563. 
4. Xu Y., Thesis Ph. D., Blacksburg, Virginia, chapter 2 (2005). 
5. Banerjee R.,, Jayakrishnan R., P Ayyub P. - Effect of the size-induced structural 
transformation on the band gap in CdS nanoparticles, J. Phys: Condens. Matter 12 (2000) 
10647 - 10654 
6. Leach A. D. P., Mast. L. G., Hernández-Pagán E. A., Macdonald J. E. - Phase dependent 
visible to near-infrared photoluminescence of CuInS2 nanocrystals, J. Mater. Chem. C, 3 
(2015) 3258 - 3265. 
7. Nag A., Hazarik A., Shanavas V., Sharma S., Dasgupta I., Sarma D. D. - Crystal structure 
engineering by fine - tuning the surface energy: The case of CdE ( E = S/Se) nanocrystals, 
J. Phys. Chem. Lett, 2 (2011) 706 - 712. 
8. Panda A. B., Acharya S., Efrima S., Yuval Golan Y. - Synthesis, assembly, and optical 
properties of shape - and phase - controlled ZnSe nanostructures, Langmuir 23 (2007) 765 
- 770. 
9. Cirillo M., Aubert T., Gomes R., Deun R. V., Emplit P., Biermann A., Lange H., 
Thomsen C., Brainis E., Hens Z. - “Flash” Synthesis of CdSe/CdS Core−Shell Quantum 
Dots, Chem. Mater. 26 (2014) 1154 - 1160. 
Hoàng Thị Lan Hương, và NNK 
198 
10. Zhigang C., Qiwei T., Yuelin S., JianmaoY., Junqing H. - One-pot synthesis of ZnxCd1-xS 
nanocrystals with tunable optical properties from molecular precursors, Journal of Alloys 
and Compounds 506 (2010) 804 - 810. 
11. Yordanova G., Yoshimurab H., Dushkina. D., Fine control of the growth and optical 
properties of CdSe quantum dots by varying the amount of stearic acid in a liquid paraffin 
matrix, Physicochem. Eng. Aspects 322 (2008) 177 - 182. 
12. Cao Y. C., Wang J., One - Pot Synthesis of High - Quality Zinc Blence CdS Nanocrystal, 
J. Am, Chem. Soc. 126 (2004) 14336 - 14337. 
13. Panda A. B., Acharya S., Efrima S., Yuval Golan Y., (2007), Synthesis, assembly, and 
optical properties of shape – and phase – controlled ZnSe nanostructures, Langmuir 23 
(2007) 765 - 770. 
14. Yang C. C., Li S., Size, Dimensionality, and Constituent Stoichiometry Dependence of 
Bandgap Energies in Semiconductor Quantum Dots and Wires, J. Phys. Chem. C 112 
(2008) 2851- 2856. 
ABSTRACT 
STRUCTURE AND OPTICAL PROPERTIES OF ZnxCd1-xS NANOCRYSTALS 
Hoang Thi Lan Huong
1,*
, Nguyen Huyen Trang
2
, Nguyen Thi Thu Trang
3
, 
Nguyen Thi Thuy Lieu
1
, Nguyen Xuan Nghia
3 
 1
Posts and Telecommunications Institute of Technology, Km 10, Nguyen Trai Rd., Ha Dong 
2
Institute of Physics, VAST, 10 Dao Tan, Ba Dinh, Hanoi 
 3
Institute of Materials Science, VAST, 18 Hoang Quoc Viet, Cau Giay, Hanoi 
*
Email: huonghtl@ptit.edu.vn 
This research is on band gap engineering via control of nanocrystal composition, which has 
been achieved by adjusting the constituent stoichiometries of alloyed semiconductors. In this 
work, we have synthesized and examined the structure of the crystalline phase NC ZnxCd1-xS 
with the distribution of colloidal homogeneous ZnxCd1-xS by changing the ratio Zn/Cd. Colloidal 
ZnCdS nanocrystals have been synthesized using zinc stearate, cadmium stearate and sulfur as 
precursors and octadecene as the reaction medium and solvent at 280 ºC by wet chemical routes. 
This is a simple, inexpensive, and reproducible preparation route, but it is difficult to obtain 
homogeneous alloys due to the different reactivities of Zn and Cd precusors. In this work, we 
report the colloidal synthesis of single crystalline ZnxCd1-xS, with phase changes from Wurtzite 
to Zince blence when the stoichiometric ratio of Zn/Cd increases. The alloy structure and lattice 
parameter have been supported by the characteristic X-ray diffraction (XRD) and the 
composition and concentration of the chemical elements in the alloy have been determined by 
the method of X-ray spectral analysis using energy dispersive spectrometer (EDS). The optical 
properties of alloy have been studied by spectral absorption and photoluminescence. 
Keywords: ZnxCd1-xS nanocrytals, X-ray diffraction, absorption, photoluminescence.