Chế tạo và khảo sát tổ hợp cấu trúc màng màng nano zno trên màng dẫn điện trong suốt zno pha tạp in

Fabrication and study of the membrane structure: nano ZnO films on transparent conductive ZnO films doped In Nguyen Thi KhanhVan Hanoi University of Science, VNU; Faculty of Physics Major: Solid state of physics; Code: 60 44 07 Supervisors: Prof. Dr. Ta Dinh Canh Date of Presenting Thesis: 2011 Abstract. Tổng quan lý thuyết về pin mặt trời truyền thống và đặc biệt là về pin mặt trời sử dụng chất màu. Giới thiệu về vật liệu bán dẫn ZnO và một số nghiên cứu đã có về cấu trúc vùng năng lượng và tính chất quang. Trình bày các phương pháp kĩ thuật được sử dụng để chế tạo và khảo sát tính chất, hình thái học, cấu trúc của màng nano ZnO. Phân tích và khảo sát các kết quả thu được từ các phép đo phổ nhiễu xạ tia X (XRD), ảnh hiển vi điện tử truyền qua (SEM), phổ hấp thụ và truyền qua (UV-vis) và phổ huỳnh quang. Từ đó rút ra khẳng định về việc chế tạo thành công màng nano ZnO. Cuối cùng là phần kết luận và tài liệu tham khảo. Keywords. Vật lý chất rắn; Màng nano; Màng dẫn điện Content Trước mối lo ngại về tác hại từ việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch và nguy cơ cạn kiệt nguồn nhiên liệu này thì việc sử dụng nguồn nhiên sạch và an toàn là mục tiêu mà các nước trên thế giới đang hướng tới. Một trong những nguồn năng lượng đó là năng lượng mặt trời. Ưu điểm của nguồn năng lượng này là sạch, có sẵn trong thiên nhiên, không gây ô nhiễm và không bị cạn kiệt. Có 2 cách chính sử dụng năng lượng mặt trời, một là sử dụng dưới dạng nhiệt năng: lò hấp thụ mặt trời, nhà kính Hai là sử dụng thông qua sự chuyển hoá năng lượng các photon thành điện năng nhờ hiệu ứng quang điện: Hệ thống pin mặt trời. Việt Nam là một nước nhiệt đới có vị trí địa lý trải dài từ vĩ độ 23 0 23’ Bắc đến 8 0 27’ Bắc, nằm trong khu vực có cường độ bức xạ mặt trời tương đối cao. Điều này đã ưu ái cho Việt Nam nguồn năng lượng mặt trời vô cùng lớn. Pin mặt trời là phương pháp sản xuất điện trực tiếp từ năng lượng mặt trời qua thiết bị biến đổi quang điện. Các pin năng lượng mặt trời có nhiều ứng dụng. Chúng đặc biệt thích hợp cho các vùng mà điện năng trong mạng lưới chưa vươn tới, các vệ tinh quay xung quanh quỹ đạo trái đất, tàu vũ trụ, máy tính cầm tay, các máy điện thoại cầm tay từ xa Pin mặt trời được dùng phổ biến hiện nay làm bằng bán dẫn Silic. Tuy đã có nhiều cải tiến nhằm tăng hiệu suất, hạ giá thành nhưng xu hướng dùng pin mặt trời silic để sản xuất ra điện năng còn quá tốn kém, không cạnh tranh được với các cách sản xuất điện năng phổ biến hiện nay. Chính từ đó mà ý tưởng về việc chế tạo loại pin mặt trời giá thành rẻ, hiệu suất chuyển đổi cao đã ra đời, đó là pin mặt trời sử dụng chất màu (Dye-Sensitized Solar Cell - DSSC). Hai phần chính của nó là lớp màng kim loại oxit (ZnO hoặc TiO 2 ) và chất nhạy màu. Tuy nhiên, hiện nay hiệu suất chuyển đổi năng lượng của loại pin mặt trời này chưa cao (cỡ11%) và nó lại phụ thuộc rất nhiều vào khả năng hấp thụ quang học của chất nhạy màu cũng như khả năng truyền điện tử từ chất màu qua lớp bán dẫn đến điện cực. Trong luận văn này chúng tôi tập trung chế tạo và khảo sát lớp màng ZnO trên màng dẫn điện trong suốt ZnO pha tạo In nhằm nâng cao hiệu suất của pin mặt trời sử dụng chất nhạy màu. Luận văn mang tên: “ Chế tạo và khảo sát tổ hợp cấu trúc màng: màng nano ZnO trên màng dẫn điện trong suốt ZnO pha tạp In”. Màng dẫn trong suốt ZnO pha tạp In đã được nhóm chúng tôi tổng hợp từ trước bằng phương pháp phún xạ Magnetron. Sau khi đã có màng dẫn trong suốt đó chúng tôi tiếp tục tạo lớp màng nano ZnO ở trên lớp màng dẫn trong suốt này bằng 2 phương pháp: hóa siêu âm và thủy nhiệt. Đây là 2 phương pháp cho phép tổng hợp được vật liệu mà không đòi hỏi các thiết bị quá phức tạp. Khóa luận gồm 3 chương:  Chương 1: Tổng quan Tổng quan lý thuyết về pin mặt trời truyền thống và đặc biệt là về pin mặt trời sử dụng chất màu. Giới thiệu về vật liệu bán dẫn ZnO và một số nghiên cứu đã có về cấu trúc vùng năng lượng và tính chất quang của nó.  Chương 2: Thực nghiệm Các phương pháp kĩ thuật được sử dụng để chế tạo và khảo sát tính chất, hình thái học, cấu trúc của màng nano ZnO.  Chương 3: Kết quả và thảo luận Phân tích và khảo sát các kết quả thu được từ các phép đo phổ nhiễu xạ tia X (XRD), ảnh hiển vi điện tử truyền qua (SEM), phổ hấp thụ và truyền qua (UV-vis) và phổ huỳnh quang. Từ đó rút ra khẳng định về việc chế tạo thành công màng nano ZnO. Cuối cùng là phần kết luận và tài liệu tham khảo. Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ PIN MẶT TRỜI VÀ VẬT LIỆU NANO ZnO *** 1.1. Các loại pin mặt trời Trong phần này chúng tôi trình bày về cấu tạo, nguyên tắc hoạt động, đặc điểm của hai loại pin: pin mặt trời truyền thống và pin mặt trời sử dụng chất màu. 1.2. Vật liệu ZnO Trong phần này chúng tôi trình bày về cấu trúc vật liệu sử dụng 1.2.1 Cấu trúc mạng tinh thể của ZnO ZnO là chất bán dẫn thuộc nhóm A II B VI có nhiều tính chất nổi bật như: độ rộng vùng cấm lớn (cỡ 3,37 eV ở nhiệt độ phòng), độ bền vững, nhiệt độ nóng chảy cao, chuyển mức điện tử thẳng cho hiệu suất lượng tử phát quang cao, năng lượng liên kết exciton lớn (khoảng 60 meV). ZnO đã và đang được nghiên cứu một cách rộng rãi vì khả năng ứng dụng của nó. Cấu trúc tinh thể của ZnO tồn tại dưới ba dạng: cấu trúc lục giác Wurtzite ở điều kiện thường, cấu trúc lập phương giả kẽm ở nhiệt độ cao, cấu trúc lập phương đơn giản kiểu NaCl xuất hiện ở áp suất cao. Trong luận văn này chúng tôi tập trung nghiên cứu cấu trúc lục giác Wurtzite – kiểu cấu trúc bền ở nhiệt độ phòng và áp suất khí quyển. 1.2.2. Cấu trúc vùng năng lƣợng 1.2.2.1. Cấu trúc vùng năng lƣợng của mạng tinh thể dạng lục giác Wurtzite: Các hợp chất A II B VI đều có vùng cấm thẳng . Độ rộng vùng cấm của các hợp chất A II B VI giảm khi nguyên tử lượng tăng. 1.2.2.2. Cấu trúc vùng năng lƣợng của ZnO: Tinh thể ZnO thường tồn tại ở dạng lục giác kiểu Wurtzite. Tinh thể ZnO có đặc điểm chung của các hợp chất A II B VI là cấu trúc vùng cấm thẳng: cực đại tuyệt đối của vùng hóa trị và cực tiểu tuyệt đối của vùng dẫn cùng nằm tại giá trị k = 0, tức là ở tâm vùng Brilouin. 1.2.3 Các tính chất quang của vật liệu bán dẫn: 1.2.3.1. Các đặc trƣng quang a. Hệ số phản xạ R() Hình 1.4. Cấu trúc mạng tinh thể lục giác kiểu wurtzite (a), mạng tinh thể lập phương đơn giản kiểu NaCl (b), mạng lập phương giả kẽm (c) của ZnO (a) (b) (c) (a) (b) (c) b. Hệ số truyền qua T() c. Hệ số hấp thụ () 1.2.3.2. Các cơ chế hấp thụ ánh sáng: Tùy theo năng lượng của ánh sáng mà có thể xảy ra các quá trình hấp thụ sau: hấp thụ riêng (hấp thụ cơ bản), hấp thụ exciton, hấp thụ bởi các hạt tải điện tự do, hấp thụ tạp chất, hấp thụ phonon, hấp thụ plasma 1.2.3.3. Các quá trình tái hợp bức xạ Các cơ chế tái hợp bức xạ: + Tái hợp của các điện tử tự do trong vùng dẫn và lỗ trống tự do trong vùng hóa trị (chuyển dời vùng - vùng, C-V). + Tái hợp exciton (exciton tự do, exciton liên kết, phân tử exciton, plasma điện tử-lỗ trống (E-V)). + Tái hợp của các hạt tải điện tự do với các hạt tải điện định xứ trên các tâm tạp chất – electron tự do trong vùng dẫn với lỗ trống trên acceptor hoặc electron trên donor với lỗ trống tự do trong vùng hóa trị, (chuyển dời vùng - tạp chất, C-A, D-V, DD-V, C-DA). + Tái hợp giữa các electron trên donor và các lỗ trống trên acceptor (chuyển dời cặp donor - acceptor, D-A). + Tái hợp bên trong các sai hỏng. Chƣơng 2 PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM Trong phần này chúng tôi trình bày về các phương pháp kĩ thuật được sử dụng để chế tạo và khảo sát tính chất, hình thái học, cấu trúc của màng nano ZnO 2.1 Chế tạo màng dẫn trong suốt ZnO pha tạp Indium bằng phƣơng pháp phún xạ Magnetron 2.1.1 Phƣơng pháp phún xạ Magnetron Cơ sở vật lý của các phương pháp phún xạ dựa trên hiện tượng va chạm của các hạt có năng lượng cao (các ion khí trơ như Ar, Xe, He, ) với các nguyên tử vật liệu trên bia gốm, và làm bật các nguyên tử (hoặc từng đám vài nguyên tử) của bia và chuyển động về phía đế mẫu. 2.1.2. Quy trình chế tạo mẫu: . Màng mỏng ZnO pha tạp In được chế tạo trên đế thủy tinh bằng cách phún xạ trên một bia ZnO:In có đường kính 7,5 cm trong một hệ phún xạ R.F. magnetron. Bia ZnO:In được chế tạo bằng cách nung hỗn hợp bột ZnO (99,9%) và bột In 2 O 3 (99,9%) ở nhiệt độ cao. Hàm lượng In 2 O 3 được đưa vào bia là 2% theo khối lượng. Bia được chúng tôi chế tạo như sau: Trộn đều bột ZnO với lượng tạp chất đưa vào và dung dịch kết dính PVA (Polyvinyl Alcohol), tạo thành một hỗn hợp có độ đồng nhất cao, sau đó bột được đưa vào khuôn ép hình trụ và ép với áp suất 1,2 tấn/cm 2 . Việc trộn hỗn hợp vật liệu ban đầu có tác dụng vừa làm cho hỗn hợp có độ đồng nhất cao vừa giúp cho bia không bị nứt khi ép. Trong quá trình trộn và ép phải chú ý không làm vật liệu bị nhiễm bẩn bởi các tạp không mong muốn. Bia sau khi ép được sấy sơ bộ ở 150 o C trong thời gian 2 giờ để nước bay hơi và bia có độ cứng nhất định. Sau đó, bia được đưa vào lò nung thiêu kết ở nhiệt độ 1100  1300 o C trong 4 giờ. 2.2. Phƣơng pháp chế tạo màng nano ZnO trên lớp màng dẫn trong suốt ZnO:In 2.2.1. Các dụng cụ và hóa chất sử dụng a. Dụng cụ thí nghiệm - Bể rung siêu âm - Máy khuấy từ - Tủ sấy - Bình thủy nhiệt - Cốc thủy tinh b. Hóa chất sử dụng - Kẽm axetat Zn(CH 3 COO) 2 .2H 2 O có độ sạch 99,9% và khối lượng phân tử là M =219,5g - Dung dịch amoni (NH 4 OH) - Polyethylenglycol HO(C 2 H 4 O) n H có khối lượng phân tử là M = 20000g - Dung môi nước cất hai lần - Dung môi cồn 2.2.2 Phƣơng pháp hóa siêu âm chế tạo màng nano ZnO trên lớp màng dẫn trong suốt ZnO:In 2.2.2.1. Phƣơng pháp hóa siêu âm 2.2.2.2 Quá trình chế tạo màng bằng phƣơng pháp hóa siêu âm 2.2.3. Phƣơng pháp thủy nhiệt chế tạo màng ZnO 2.2.3.1. Phƣơng pháp thủy nhiệt 2.2.3.2. Quy trình chế tạo màng bằng phƣơng thủy nhiệt a. Trƣờng hợp không có chất hoạt động bề mặt polyethylenglycol b. Trƣờng hợp có chất hoạt động bề mặt polyethylenglycol 2.3. Các phƣơng pháp khảo sát 2.3.1. Kính hiển vi điện tử quét (SEM) 2.3.2. Phổ nhiễu xạ tia X (XRD) 2.3.3. Phổ hấp thụ và phổ truyền qua 2.3.4. Phổ huỳnh quang Chƣơng 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN *** Trong chương này chúng tôi trình bày các kết quả thu được khi chế tạo mẫu 3.1. Tính chất màng dẫn trong suốt ZnO:In chế tạo bằng phƣơng pháp phún xạ RF magnetron Màng ZnO:In có định hướng tốt theo trục c (trục vuông góc với đế). Ở các nhiệt độ đế thấp, chúng ta có thể thấy có sự dịch đỉnh nhẹ về giá trị 34 o . Điều này phản ánh rằng In đã thay thế cho Zn trong mạng lục giác. Khi tăng nhiệt độ đế, cường độ đỉnh (002) tăng chứng tỏ sự định hướng theo trục c của màng ZnO càng rõ rệt. Hình 3.1. Phổ nhiễu xạ tia X của màng ZnO:In chế tạo bằng phương pháp phún xạ magnetron ở các nhiệt độ đế khác nhau. (a: 50 o C; b: 100 o C; c: 150 o C; d: 200 o C; e: 250 o C; f: 300 o C) Kích thước hạt tinh thể của các màng lần lượt là 18, 22, 24, 25, 26, 28nm đối với 6 mẫu đã chế tạo, điều này cho thấy sự kết tinh của màng được cải thiện khi nhiệt độ đế tăng từ 50 o C  300 0 C . Ảnh SEM của màng được chế tạo ở nhiệt độ 150 o C cho thấy màng có cấu trúc dạng hạt, kích thước các hạt khá đồng đều, độ dày của màng là khoảng 1100 nm. Các phép đo hiệu ứng Hall đã cho thấy màng ZnO:In là bán dẫn loại n với điện trở suất trong khoảng từ 5,8.10 -3  4,5.10 -4 cm, nồng độ hạt tải khoảng 3,2.10 20 cm -3 và độ linh động Hall trong khoảng từ 6,02  15,13cm 2 /Vs khi nhiệt độ đế tăng từ 50  300 0 C. Tính chất điện ở nhiệt độ phòng của màng ZnO:In phụ thuộc vào nhiệt độ đế.Điện trở suất của màng thấp nhất khi nhiệt độ đế là 150 o C, khi đó nồng độ hạt tải trong mẫu là lớn nhất. Sự thay đổi của độ linh động Hall là tương đối nhỏ. . Độ truyền qua trung bình của màng trong vùng nhìn thấy (400-800nm) là trên 80% với mọi nhiệt độ đế. Điều này có nghĩa là nhiệt độ đế không ảnh hưởng nhiều đến độ truyền qua của màng trong vùng nhìn thấy. Tuy nhiên, sự dịch bờ hấp thụ ở vùng bước sóng ngắn có liên quan chặt chẽ tới nhiệt độ đế trong quá trình chế tạo màng ZnO:In. Bờ hấp thụ của màng được lắng đọng ở 200 o C bị dịch về phía năng lượng thấp so với bờ hấp thụ của màng được chế tạo ở 150 o C; sự thay đổi này phù hợp với qui luật dịch chuyển Burstein-Moss. Các vân giao thoa xuất hiện trong phổ truyền qua chứng tỏ các màng ZnO:In được chế tạo có độ phẳng rất cao, độ đồng đều tốt trên cả mẫu. Độ rộng vùng cấm thu được là E g = 3,28; 3,37; 3,55; 3,45; 3,37 và 3,33 eV tương ứng đối với các màng được lắng đọng trên đế ở nhiệt độ 50; 100; 150, 200, 250, và 300 o C (Hình 3.4b). Phổ huỳnh quang của màng ZnO:In đã được đo ở nhiệt độ phòng (Hình 3.5). 350 400 450 500 550 600 650 584 nm 556 nm 533 nm 511 nm 495 nm 474 nm 378 nm C-êng ®é (®.v.t.®) B-íc sãng (nm) Hình 3.5. Phổ huỳnh quang của màng ZnO:In ở nhiệt độ phòng Hai đỉnh huỳnh quang rõ nhất là một đỉnh hẹp ở ~ 378 và một dải rộng 474-584nm. Tuy nhiên đỉnh huỳnh quang rộng ở vùng 474-584nm bao gồm 6 đỉnh nhỏ. Chúng tôi cho rằng các đỉnh này có liên quan đến các sai hỏng như nút khuyết ôxy hay kẽm điền kẽ. 3.2. Tính chất màng nano ZnO trên lớp màng dẫn điện trong suốt ZnO:In chế tạo bằng phƣơng pháp hóa học Các cấu trúc nano ZnO tạo ra đều được chúng tôi cho hình thành trên màng ZnO định hướng ban đầu. Đối với cả hai phương pháp, mẫu thu được là màng nano ZnO và chúng tôi cho rằng cơ chế hình thành cấu trúc nano thông qua các phản ứng hoá học sau : Zn 2+ + 4NH 3 → Zn(NH 3 ) 4 2+ (3.1) Zn(NH 3 ) 4 2+ + 2OH - → ZnO + 4NH 3 + H 2 O (3.2) Đầu tiên, tạo dung dịch muối kẽm với nồng độ 0,02M. Trong dung dịch này, các cation Zn 2+ kết hợp với nhóm NH 3 để tạo phức Zn(NH 3 ) 4 2+ . Sau khi quá trình tạo phức hình thành, màng ZnO định hướng ban đầu (có các tinh thể mọc theo phương vuông góc với đế) được đưa vào dung dịch muối kẽm đã tạo phức. Khi có nhiệt độ phù hợp, các phức chất này kết hợp với nhóm OH - trong dung dịch để tạo thành tinh thể ZnO phát triển trên màng ZnO định hướng ban đầu. Kết quả là tạo thành các cấu trúc nano mọc theo phương thẳng đứng vuông góc với đế. Đầu tiên chúng tôi chế tạo màng nano ZnO bằng phương pháp hoá siêu âm (mẫu được giữ ở dung dịch với nhịêt độ là 80 o C). Trong phép phân tích cấu trúc này chúng tôi sử dụng 4 mẫu: Mẫu V 1 – đế thuỷ tinh không có màng ZnO:In, mẫu V 2 – đế thuỷ tinh có một lớp màng ZnO:In, V 3 và V 4 – đế thuỷ tinh hai lớp màng (màng ZnO:In và màng ZnO rung siêu âm trong thời gian 5h và 8h). Hình 3.7. Ảnh SEM của các mẫu khi thời gian rung siêu âm khác nhau: (a) rung siêu âm trong 5h, (b) rung siêu âm trong 8h 20 40 60 V1 V2 V3 V4 30 50 70 (103) (102) (101) (001) (002) Hình 3.6 là giản đồ nhiễu xạ tia X các mẫu nói trên. Trong trường hợp đế thủy tinh không có lớp màng ZnO:In, thì quan sát phổ nhiễu xạ tia X không hề thấy xuất hiện các đỉnh nhiễu xạ (mẫu V 1 ). Màng dẫn trong suốt ZnO:In có định hướng khá ưu tiên theo trục (002) của cấu trúc lục giác wurzite (mẫu V 2 ). Với các mẫu V 3 và V 4 ngoài đỉnh (002) còn tồn tại đỉnh nhiễu xạ khá mạnh (103). Điều này chứng tỏ rằng, đã tồn tại màng nano ZnO trên màng dẫn trong suốt ZnO:In và màng này càng dày thêm khi thời gian tạo màng tăng thêm (cường độ nhiễu xạ của đỉnh (103) chứng tỏ điều đó). Hằng số mạng có giá trị như sau: a = 0,324 nm, và c = 0,520 nm. Kết quả SEM cho thấy màng nano có cấu trúc dạng hạt, các hạt có dạng hình cầu. Với mẫu khi rung siêu âm 5h (hình 3.7a) ta thấy mật độ hạt còn thưa, các hạt kết đám với nhau. Khi tăng thời gian lên 8h (hình 3.7b) hình thái bề mặt màng đã thay đổi rõ rệt, các hạt vẫn có dạng hình cầu, mật độ hạt tăng lên và không còn kết đám nữa. Phổ truyền qua của màng đã được đo khi bước sóng thay đổi từ 300-900nm đối với các mẫu. Từ hình 3.8 ta thấy độ truyền qua trung bình trong vùng khả kiến Hình 3.6. Phổ nhiễu xạ tia X của các mẫu: V 1 - không có màng ; V 2 - 1 lớp màng ZnO:In ; V 3 - 2 lớp màng: màng ZnO:In và màng nano ZnO rung siêu âm 5h ; V 4 - 2 lớp màng rung siêu âm trong 8h Cường độ (đ.v.t.y) 2 theta (độ) a b của mẫu V 2 chỉ có một lớp màng ZnO:In và mẫu V 3 ngoài màng ZnO:In có thêm một lớp màng ZnO (chế tạo bằng phương pháp hóa siêu âm với thời gian 5h) đạt trên 85 %. Còn với mẫu V 4 (có màng ZnO:In và màng nano ZnO được chế tạo bằng phương pháp hóa siêu âm với thời gian 8h) thì độ truyền qua trung bình trong vùng ánh sáng nhìn thấy có giảm xuống nhưng vẫn đạt được trên 75%. Hình 3.9 là phổ hấp thụ của các các mẫu V 2 , V 3 và V 4 . Quan sát phổ hấp thụ của các mẫu ta thấy rằng cả ba mẫu đều hấp thụ mạnh ánh sáng trong vùng tử ngoại và có bờ hấp thụ lần lượt là 374 nm, 383 nm và 357 nm. Bờ hấp thụ này liên quan đến chuyển mức vùng - vùng trong bán dẫn. Bước sóng (nm) Hình 3.8. Phổ truyền qua của các mẫu trong vùng ánh sáng nhìn thấy Độ truyền qua (%) V2 V3 V4 300 400 500 600 700 800 900 0 20 40 60 80 100 Năng lượng (eV) Hình 3.10. Đồ thị sự phụ thuộc của (αhυ) 2 vào năng lượng hυ của các mẫu: V 2 ;V 3 ;V 4 (h  V2 V3 V4 3.0 3.5 4.0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Hình 3.9. Phổ hấp thụ của các mẫu: V 2 – màng dẫn trong suốt ZnO:In; V 3 - màng ZnO:In và màng nano ZnO trong 5h; V 4 màng ZnO:In và màng nano ZnO trong 8h chế tạo bằng phương pháp hóa siêu âm Độ hấp thụ Bước sóng (nm) V2 V3 V4 300 400 500 600 700 800 900 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 Từ hình 3.10 ta tính được độ rộng vùng cấm E g với các mẫu lần lượt là 3,3 eV; 3,24 eV và 3,44 eV. Phổ huỳnh quang của các mẫu được thể hiện trong hình 3.11 với bước sóng kích 325 nm. Từ hình 3.11 ta thấy cả hai mẫu đều chỉ thấy xuất hiện đỉnh huỳnh quang trong vùng khả kiến. Với mẫu V2 đỉnh huỳnh quang rộng ở vùng 458-592nm gồm 4 đỉnh nhỏ còn với mẫu V4 chỉ có đỉnh huỳnh quang ở bước sóng khoảng 540 nm. Các đỉnh này được cho là có liên quan đến các sai hỏng trong mạng tinh thể như nút khuyết oxy hay kẽm điền kẽ. Mà theo lý thuyết thì với vật liệu nano ZnO phổ huỳnh quang thường xuất hiện hai đỉnh phát xạ khi được kích thích bằng ánh sáng tử ngoại. Một là vùng bước sóng 380 nm (được gọi là vùng huỳnh quang tử ngoại) do tái hợp cặp electron và lỗ trống và một đỉnh thứ hai ở vùng khả kiến. Có thể giải thích điều đó như sau: do màng đã chế tạo chưa thực sự sạch và tính hợp thức của màng chưa cao nên khi kích thích bước sóng trong vùng tử ngoại màng nano chủ yếu phát đỉnh huỳnh quang trong vùng khả kiến. Bước sóng (nm) 350 400 450 500 550 600 650 700 750 592 458458 540 497 V2 V4 458 Hình 3.11. Phổ huỳnh quang của hai mẫu V 2 và V 4 Cường độ (đ.v.t.đ) [...]... ZnO: In, mu V6 mng dn trong sut ZnO: In , V7 trờn mng ZnO: In cú mng ZnO vi thi gian thy nhit l 8h, V8 trờn mng ZnO: In cú mng ZnO vi thi gian thy nhit l 16h Quan sỏt ph nhiu x tia X ta thy rng khi thy tinh khụng cú lp mng ZnO: In nh hng ban u thỡ khụng h thy xut hin cỏc nh nhiu x (mu V 5) Mng dn trong sut ZnO: In cú nh hng u tiờn rừ rng vi hng (002) Vi mu V7 khi cú mng ZnO: In ban u thỡ ta thy rng cng nh... ó cú lp mng nano ZnO trờn lp mng dn trong sut v mng ZnO: In ban u cú vai trũ lm mm lp mng nano ZnO mi lp li cu trỳc Vi mu V8 khi tng thi gian thy nhit thỡ thy rng cng nh nhiu x (002) rt mnh v c bit cng nh nhiu x (002) ó ln hn rt nhiu so vi trng hp ch cú mt lp mng dn trong sut, iu ny chng t rng ó thc s tn ti mng nano ZnO trờn thy tinh cú ph mng dn trong sut ZnO: In v mng u tiờn phỏt trin trờn theo... xut hin ca cỏc nh ny trong ph Raman cú th liờn quan n s thiu oxy trong cỏc mng nano ZnO KT LUN Lun vn ó thu c nhng kt qu chớnh nh sau: 1 ó ch to thnh cụng mng dn trong sut ZnO: In bng phng phỏp phỳn x RF magnetron cú truyn qua cao, bỏm dớnh tt v in tr sut thp 2 ó ch to thnh cụng mng nano ZnO trờn lp mng dn trong sut ZnO: In bng phng phỏp húa siờu õm v phng phỏp thy nhit Mng nano ZnO bỏm dớnh tt, cú... HQGHN Ting Anh 8 E Fortunato, A Pimentel, A Gogalves, A Marques, R Martins (2006), Hight mobility amorhous nanocrystallline Indium zincoxide deposited at room temperature, Thin Solid Films, 502, pp 140-190 9 Fanfei Bai, Ping He, Zhijie Jia, Xintang Huang, Yun He (2005), Size-controlled preparation of monodispersed ZnO nanorod, Materials letters, (59), pp 104-110 10 Fan Z, Lu J G (2005), Zinc oxide nano. .. cỏc mu: V5 - khụng cú mng;V6 mt lp mng ZnO: In; V7 - hai lp mng: mng ZnO: In v mng nano ZnO thy nhit trong 8h; V8 - hai lp mng thy nhit trong 16h Trong quỏ trỡnh ch to mu o, chỳng tụi nhn thy rng vi phng phỏp húa siờu õm ch ch to c mng cú cu trỳc dng ht Chớnh vỡ vy, chỳng tụi s dng thờm phng phỏp thy nhit (nhit nuụi nm trong khong t110-115 oC) ch to mng nano ZnO bng cỏch khụng cho hoc cho thờm cht... nano ZnO Cỏc kt qu thc nghim cho thy, hai yu t nh hng quan trng nht v quyt nh ti s nh hng v hỡnh thỏi ca mu l mng ZnO nh hng ban u v cht hot ng b mt PEG Cu trỳc ca cỏc mu c phõn tớch da trờn kt qu phộp o nhiu x tia X trong trng hp khụng cú cht hot ng b mt PEG c ch ra trờn hỡnh 3.12 Trong trng hp ny chỳng tụi s dng 4 mu o : mu V5 thu tinh khụng cú mng dn trong sut ZnO: In, mu V6 mng dn trong sut ZnO: In. .. processes in Semiconductors, New Lersey, USA 12 J Lu, Z Ye, L Wang, J Huang, B Zhao (2003), Structure, electrical and optical properties of N-doped ZnO thin films, materials Science in semiconductor procedding, Materials Science, (5), pp 491-496 13 Kwang Jik Lee (2005), Study of stability of ZnO nanoparticles ang growth mechanisms of colloidal and ZnO nanorods, Master of Science, pp 912- 918 14 K.Tominaga,... ht v dng thanh ph kớn b mt, b mt mng khỏ xp 4 ó kho sỏt cỏc mng nano ZnO bng ph tỏn x Raman, ph tỏn sc nng lng EDS, ph hunh quang, kt qu chng t mng ZnO tinh khit , khỏ hp thc 5 T hp mng nano ZnO cú truyn qua trong vựng ỏnh sỏng kh kin t trờn 75% (mu ch to bng phng phỏp húa siờu õm) v gn 80% (mu ch to bng phng phỏp thy nhit) References Ting Vit 1 V ỡnh C, Nguyn Xuõn Chỏnh (1998), Vt rn vụ nh hỡnh v... cho thy ng u, s tỏch cỏc ht rừ rng v ớt kt t thnh ỏm ca cỏc ht nano ZnO trờn l mng dn trong sut ZnO: In vi thi gian thu nhit l 8h (hỡnh 3.13a) v 16h (hỡnh 3.13b) a b Hỡnh 3.13 nh SEM ca cỏc mu t nhit 1100 C vi thi gian thy nhit khỏc nhau: (a) 8h, (b) 16h Trờn hỡnh 3.14 ch ra nh SEM ca cỏc mu mng nano ZnO c ch to bng phng phỏp thu nhit trong thi gian 3h nhit 110 oC vi lng PEG l 10mg (hỡnh 3.14a)... T.moriga, I Nakabayshi (1998), Properties of ZnO: In prepared by sputtering of facing ZnO: In and Zn targets, Sci Technol, 16, pp 1213-1217 15 Michael Gratel (2003), Dye- sensitized solar cell, Journal of photochemistry and Photobiology, (4), pp 145-153 16 Raghvendra S Yadav, Priya Mishra, A.C Pandey (2008), Growth mechanisms and optical property of ZnO nanoparticles synthesized by sonochemical method, . các mẫu: V 2 – màng dẫn trong suốt ZnO: In; V 3 - màng ZnO: In và màng nano ZnO trong 5h; V 4 màng ZnO: In và màng nano ZnO trong 8h chế tạo bằng phương. pin mặt trời sử dụng chất nhạy màu. Luận văn mang tên: “ Chế tạo và khảo sát tổ hợp cấu trúc màng: màng nano ZnO trên màng dẫn điện trong suốt ZnO pha