THIẾT KẾ VI MÔ TƠ TỊNH TIẾN KIỂU TĨNH ĐIỆN DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ VI CƠ ĐIỆN TỬ MEMS Tạp chí Khoa học và Kỹ thuật ISSN 1859 0209 5 TÍNH CHẤT QUANG CỦA MÀNG M NG InSb TRÊN ĐẾ c SAPPHIRE ĐƯỢC CHẾ TẠO BẰNG P[.]
Tạp chí Khoa học Kỹ thuật - ISSN 1859-0209 TÍNH CHẤT QUANG CỦA MÀNG M NG InSb TRÊN ĐẾ c-SAPPHIRE ĐƯỢC CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP LẮNG ĐỌNG LASER XUNG Nguyễn Văn Tuấn1, Trần Quang Đạt1, Nguyễn Vũ Tùng1, Phùng Đình Phong2, Phạm Văn Thìn1,* Khoa Hố - Lý kỹ thuật, Đại học Kỹ thuật Lê Quý Đôn Phòng Đào tạo, Đại học Kỹ thuật Lê Quý Đơn Tóm tắt Màng mỏng µm-InSb kết tinh đế c-sapphire đ hế t o ng ph ng ph p ng đ ng laser xung (PLD) đ nghi n u Phân tí h nhiễu x tia X (XRD) ho th y màng InSb giàu S đ u t o từ tinh thể nano kí h th kh từ 148 nm đến 322 nm, dải nhiệt độ t o m u (Td) 250°C-400°C Ở Td th p (< 400°C), màng InS kết tinh với u trú đa tinh thể, 400°C màng ó u trú gần nh đ n tinh thể h tinh thể zinc blende Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) nguy n tử ( FM) ph h p với kết phân tí h XRD, ho th y màng ó u trú vi mơ iến đổi từ u trú vi h t Td th p sang u trú gần nh i n t (h t to) Td ao h n Phép đo phổ t n x Raman ho th y màng hế t o ó ph ng th dao động kh (2T , TO-TA, Sb-S , TO, LO) ph thuộ vào Td Phép đo phổ hồng ngo i iến đổi Fourier (FTIR) ho th y ó s giảm ng v ng m theo Td Từ khóa: Bán dẫn A3B5; màng mỏng InSb; laser xung; tính chất quang bán dẫn Giới thiệu Vật iệu n d n đ sử d ng rộng rãi thiết ị điện tử nhờ đặ tính ti u th điện th p, tố độ truy xu t ớn Do vậy, inh kiện n d n đ sử d ng nhiều hệ thống t ng t số để xử ý iệu, hình ảnh, ảm iến hay thiết ị di động vệ tinh [1] InS vật iệu n d n đ hú ý tính thân thiện (ít độ so với vật iệu ó v ng m rộng), ng huyển tiếp tr tiếp v ng m hẹp ~0,18 eV nhiệt độ phịng ó ng ỡng sóng h p th h n µm [2] Màng vật iệu InS thông th ờng đ hế t o ng ph ng ph p ố ay h m phân tử (Mo e u ar Beam Epitaxy), nhi n ph ng ph p đòi hỏi đế sử d ng ó h ng số m ng gần với tinh thể InS , ví d đế đ n tinh thể CdTe, àm tăng gi thành hế t o [3-6] Để nâng ao hiệu kinh tế, việ hế t o màng InS tr n đế tinh thể thông d ng ó gi thành rẻ h n thu hút đ s quan tâm nhà sản xu t nghi n u [7-9] Một h tiếp ận đ n giản hiệu h n việ hế t o màng InSb sử d ng ph ng ph p phún x magnetron hoặ ng đ ng aser xung (PLD) Ph ng ph p ho phép kiểm so t tốt độ dày, thành phần ho h ũng nh u trú màng vật iệu InS [10, 11] Tính h t màng InS ph thuộ vào nhiệt độ, p su t, đế sử d ng hế t o m u ũng nh thông số kh [12-15] Màng vật iệu * Email: thinpv@lqdtu.edu.vn https://doi.org/10.56651/lqdtu.jst.v17.n02.304 Journal of Science and Technique - ISSN 1859-0209 InS t o ởi ph ng ph p phún x magnetron đ khảo s t kỹ, nhi n, ph ng ph p th ờng sử d ng nhiều ia vật iệu để t o hế độ phún đồng thời hoặ xếp ớp Điều àm qu trình t o màng InS trở n n ph t p h n phải kiểm so t tốt thời gian, độ dày m u,… Ng i, màng InS hế t o ởi ph ng ph p PLD h a thu đ s quan tâm phổ iến [16] PLD ó u điểm t o màng vật iệu đa thành phần dễ dàng tính huyển đổi tỉ ệ t ng đ ng (stoi hiometri transfer) từ ia vật iệu đến đế H n nữa, việ điều khiển tính h t quang hay ng v ng m đóng vai trị quan tr ng ần thiết việ hế t o, điều khiển vật iệu thiết ị d a tr n vật iệu n d n nói vật iệu InS nói ri ng [17-20] Nh m nghi n u, hế t o ảm iến hồng ngo i d a tr n vật iệu InS h ó hệ thống, báo này, nhóm t giả trình ày ảnh h ởng u trú tinh thể, vi mơ ề mặt n tính h t quang điện tử màng InS tr n đế c-sapphire, t o ởi ph ng ph p PLD sử d ng ia vật iệu InS Phép đo nhiễu x tia X (XRD), kính hiển vi nguy n tử ( FM), kính hiển vi điện tử quét (SEM), quang phổ Raman quang phổ hồng ngo i iến đổi Fourier (FTIR), ho phép khảo s t ảnh h ởng nhiệt độ t o m u n đặ tính u trú , tính h t màng InS Thực nghiệm Hình Sơ đồ cấu tạo đơn giản hệ lắng đọng laser xung PLD (a); Cấu trúc vi mô độ phân giải thấp cao bia InSb sau bị chùm tia laser tác dụng với mật độ lượng bốc bay chùm tia laser bia J.cm-2, 60000 xung (b c) C u trú màng µm - InS đ n ớp đ hế t o tr n đế c-sapphire (0001) nhiệt độ kh (trong mơi tr ờng khí r 2×10-2 m ar) Hệ PLD đ sử d ng ài o, hãng LightMa hinery IPEX 742, ó sóng n m v ng tử ngo i λ = 248 nm, độ rộng xung 25 ns M u màng đ t o với hệ PLD tần số ặp i Tạp chí Khoa học Kỹ thuật - ISSN 1859-0209 laser 10 Hz, khoảng h ia vật iệu đế m mật độ ng ố -2 ay h m tia aser tr n ia J.cm Do tính huyển đổi tỉ ệ t ng đ ng từ ia vật iệu đến đế, ia vật iệu hai thành phần InS ó độ tinh khiết ao đ sử d ng (99,999% ung p ởi Ney o, Ph p) B ng h điều hỉnh mật độ ng ố ay h m tia aser tr n ia hoặ p su t khí t o m u, thành phần ho h màng InS ó thể đ điều hỉnh t ng ng Trong qu trình t o m u, nhiệt độ đế (hay nhiệt độ t o m u Td) đ điều hỉnh khoảng nhiệt 250°C đến 400°C ởi đèn ogen đặt phía sau Áp su t sở tr đốt nóng ~5×10-8 m ar, nhi n p su t tr t o màng tăng n ỡ 5×10-7 m ar qu trình trao đổi nhiệt đèn ogen uồng hân không Ch m tia aser đ ho qua hệ quang h (aperture) ó t d ng h n v ng tia aser ó ng đồng Sau đó, h m tia đ vào uồng hân khơng khí thơng qua th u kính hội t Vị trí th u kính ó t d ng àm tăng giảm diện tí h t ng t aser n ia vật iệu, qua àm thay đổi mật độ ng ố ay h m tia aser tr n ia Để tăng ờng tính đồng nh t ho màng InS , ũng nh àm giảm t ng hình thành gi t (drop et) tr n màng InSb [21], ia đế vật iệu đ ho quay qu trình t o m u (Hình 1a) Th m vào đó, để tr nh t ng già ho ia ị tia aser t d ng nhiều ần, g ng phản x đ g n vào hệ dao động điều hoà i n độ nhỏ, ho qu trình t o m u, diện tí h mà h m tia aser quét đ tr n ia tối đa Hình 1b 1c mô tả ảnh u trú vi mô ó độ phân giải th p ao ia vật iệu InS sau ị h m tia laser tác d ng 60000 xung Kết thảo luận M u InS đ t o t i Td kh tr n đế c-sapphire, t i p su t 2×10-2 mbar mơi tr ờng khí r Phổ t n s ng (EDS) ho năm m u ( hế t o t i 250°C) hỉ r ng, d ia sử d ng ó tỉ ệ In S tính huyển đổi tỉ ệ t ng đ ng từ ia đến màng hệ PLD, m u màng hế t o ó d thành phần S , thể tỉ ệ In S ~0,93 S kh iệt ó thể đ giải thí h xét đến s kh iệt điểm nóng hảy sơi hai nguy n tố In S In ó điểm nóng hảy sôi th p h n ~156°C, gi trị S ớn h n g p ần, ~631°C Lú đầu, ia vật iệu ó s đồng nh t thành phần In S , nhi n, sau tia aser t ng t với ia vật iệu để t o h m p asma h a vật h t ao gồm h p h t InS , In, S Một phần nguy n tử, phân tử đến đế c-sapphire đ đặt phía đối diện t o màng InS , phần ị phún x ng trở i ia (re-sputtering effect) [8, 22] Kết quả, gây n n s t đồng nh t thành phần In S Khi h m aser quét i tr n ề mặt ia vật iệu (Hình 1b ), h m p asma đ t o ra, ós t đồng nh t tỉ ệ In S Do vậy, màng đ hế t o ó d thành phần S [23, 24] Journal of Science and Technique - ISSN 1859-0209 Hình 2a hỉ giản đồ nhiễu x tia X (XRD) màng InS nh hàm Td khoảng 250°C đến 400°C Trong ốn m u đ khảo s t, n nh đỉnh nhiễu x từ đế c-sapphire, đỉnh nhiễu x từ màng InS với u trú tinh thể giả kẽm (zin ende) ũng đ quan s t hỉ Trong dải Td, (250°C-400°C) đỉnh nhiễu x (111), (220), (311), (511) (440) xu t t t ả màng InS , đó, ờng độ đỉnh nhiễu x (111) ớn h n so với đỉnh òn i Ở Td th p (≤ 350°C) xu t th m đỉnh nhiễu x (400), (331) (422) Ng i, Td = 400°C, s u đỉnh nhiễu x (111) (511) ( ng h nhiễu x ) so với đỉnh nhiễu x kh , ũng nh s suy giảm số ng đỉnh nhiễu x so với m u hế t o t i Td ≤ 350°C, h ng tỏ màng InSb kết tinh tốt h n với u trú gần nh đ n tinh thể giả kẽm tr n đế đ n tinh thể c-sapphire, thay kết tinh với u trú đa tinh thể nh m u hế t o Td th p h n Trong giản đồ XRD, đỉnh nhiễu x S (012) ũng đ hỉ t t ả màng InS Điều ph h p với quan s t tỉ ệ h p phần màng InS phép phân tí h EDS, ó d S đ hỉ tr n Khi Td tr n 300°C, tr n giản đồ XRD, ó s xu t đỉnh nhiễu x h p h t ôxit In2O3, với đỉnh (222) (400) S hình thành h p ch t ôxit điều không mong muốn hế t o màng n d n InS (a) (b) Hình a) Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) mẫu màng mỏng InSb đế c-sapphire mơi trường khí Ar, áp suất 2×10-2 mbar, Td khác nhau; b) Biểu đồ Scherrer hai mẫu chế tạo 250°C 350°C tương ứng đỉnh nhiễu xạ ra, kích thước tinh thể trung bình Dtb hàm Td Khi hế t o màng mỏng hân không, thông số quan tr ng ần đ kể đến tỉ ệ va h m (impingement rate) Tỉ ệ va h m ho iết số ng h t đến đ n vị diện tí h ề mặt đ n vị thời gian p su t ố định Khi đó, thời gian trung ình hình thành ớp nguy n phân tử vật h t đ ho ởi [25]: t 1015 2 mk BT / sP (1) Tạp chí Khoa học Kỹ thuật - ISSN 1859-0209 1015 mật độ nguy n phân tử trung ình ó tr n ề mặt, s - hệ số kết dính phân tử tr n ề mặt ( y ng 1), m - khối ng phân tử, P - p su t ri ng phần nguy n phân tử ó khối ng m xu t uồng hế t o m u, kB - h ng số Bo tzman, T - nhiệt độ t o m u Xét s hình thành h p h p ôxit In2O3, oi uồng t o m u ó thành phần giống với khơng khí (O2 20% thể tí h), p su t sau đốt nóng ~5×10-7 mbar, p su t O2 ri ng phần 1×10-7 m ar Ở 400°C, thời gian hình thành ớp phân tử O2 tr n ề mặt m u ~80 s Nh vậy, thời gian hế t o màng InS ó nh t 40 ớp phân tử O2 hình thành tr n màng InS Nhiệt độ nóng hảy sơi In th p àm tăng khả t ng t In O2 Do vậy, s hình thành pha ơxit In2O3 tr nh khỏi Để h n hế s hình thành In2O3, ng ời ta th ờng t o màng điều kiện hân không si u cao ~10-10 m ar (ở ng điều kiện, hỉ ó ớp O2 hình thành) hay tăng tố độ t o màng Tăng tố độ t o màng ần giảm khoảng h ia vật iệu đế, hay tăng mật độ ng ố ay h m tia aser tr n ia, nhi n điều gây n n s hình thành gi t tr n màng ũng nh s t đồng nh t hiều dày thành phần màng đ hế t o Trong phép đo nhiễu x tia X, đỉnh nhiễu x th ờng ị mở rộng tinh thể so với th tế hiệu ng kí h th , hiệu ng ng su t, mở rộng thiết ị đo Độ mở rộng thiết ị ó thể đ hiệu hỉnh thơng qua ph ng trình sau [26]: c2 m2 i2 (2) đó: βm - độ mở rộng đo đ , βi - độ mở rộng thiết ị, βc - độ mở rộng sau hiệu hỉnh Trong ài o này, si i on ti u huẩn (không ị kết tinh hoặ khơng ó ng su t mở rộng) đ sử d ng để hiệu hỉnh vị trí o i trừ độ mở rộng thiết ị Thêm vào đó, đỉnh nhiễu x đ so s nh (fit) với hàm Voigt C gi trị độ mở rộng, β, th ờng đ y gi trị i_breath (integra reath) fit với hàm Voigt để y thông số i n quan ( ờng độ đỉnh nhiễu x , i- reath, diện tí h đỉnh, độ rộng nửa đ i FWHM,…) Kết h p với ph ng trình S herrer, kí h th tinh thể trung ình đ ho ởi [26,27]: Dtb 0,9 c cos (3) với λ sóng x hiếu tới, Dtb kí h th tinh thể trung ình S p xếp i ph ng trình tr n, vẽ iểu đồ gi trị osθ theo 1/βc ( iểu đồ S herrer), kí h th tinh thể trung ình, Dtb, ó thể đ tính từ độ dố đồ thị Hình thể iểu đồ S herrer ho hai m u màng InS đ hế t o Td = 250°C 350°C C đỉnh nhiễu x t ng ng với gi trị iểu đồ m u màng ũng đ hỉ Rõ ràng, gi trị osθ giảm t ng ng với đỉnh ó gó nhiễu x ớn, độ mở rộng t i đỉnh nhiễu x βc (hoặ Journal of Science and Technique - ISSN 1859-0209 FWHM) giảm ng với gó nhiễu x nhỏ Từ đ ờng fitted, kí h th tinh thể trung ình Dtb đ vẽ nh hàm Td Kích thích Dtb tăng n Td tăng, thể, Dtb tăng n h n hai ần từ kí h th ~148 nm, ho m u hế t o t i 400°C S gia tăng kí h th Dtb ph h p với s ải thiện s kết tinh màng InS Td ao, nh đ hỉ phía tr n Kí h thí h Dtb ngo i suy từ giản đồ XRD ũng ph h p với phép đo nhiễu x th theo ph ng vng gó với màng (Dtb < hiều dày màng) S thay đổi u trú vi mô màng InS ng với Td kh đ hỉ hình 3Hình (phía tr n) Với nhiệt độ t o m u - Td thay đổi, u trú vi mô thay đổi từ d ng u trú vi h t (d ới 400°C) sang u trú gần nh i n t (h t to, t i 400°C) Rõ ràng h t ó hình d ng ng u nhi n h t ó kí h th trung ình tăng n theo Td, thể d ới 100 nm m u hế t o t i 250°C n đến 300 nm m u hế t o t i 350°C 500 nm m u hế t o t i 350°C So s nh với kí h th tinh thể trung ình Dtb, dễ th y r ng h t ao gồm hoặ nhiều tinh thể InS S ph t triển kí h th h t ó i n quan m nh mẽ tới hế Ostwa d Ripening [28] Trong hế này, phân tử InS đến đế, húng s p xếp t i vị trí ó ng tiểu C phân tử đến sau xếp n phân tử tr để t o thành h t ó kí h th ớn h n Tuy nhiên, Td ớn (so với điểm nóng hảy vật iệu InS ), phân tử dao động m nh h n để tìm vị trí ó ng tiểu toàn Kết h t ớn trở n n ớn h n, òn h t nhỏ trở n n nhỏ h n Khi phân tí h với u trú mặt t ngang m u, khơng ó s kh iệt ớn m uđ tìm th y C m u màng ó u trú xếp hặt, gần nh i n t (h t to) quan s t theo mặt t m u nh hình (phía d ới) Hình Cấu trúc vi mơ bề mặt mẫu chế tạo nhiệt độ khác (phía trên) cấu trúc vi mơ mặt cắt ngang mẫu chế tạo 300°C (phía dưới) Phép đo FM th tr n ề mặt m u màng InS (Hình 4) ho s ph h p với u trú vi mô ề mặt quan s t ởi SEM Dữ iệu FM hỉ r ng, độ nh m ăn quân 10 Tạp chí Khoa học Kỹ thuật - ISSN 1859-0209 ph ng ề mặt (rms) m u màng tăng n theo Td, thể, độ nh m tăng từ 3,65 nm (m u hế t o t i 250°C) n 25,3 nm (m u hế t o t i 350°C) sau giảm xuống ~23 nm (m u hế t o t i 400°C) Hình Ảnh AFM mẫu chế tạo Td khác Ở Td th p, d h a số ng ớn vi h t, s thay đổi kí h th , hiều ao h t không đ ng kể, độ nh m ề mặt nhỏ S suy giảm độ nh m ho m u hế t o t i 400°C so với m u t i 350°C, ó thể đ giải thí h ng h xét tr n ng diện tí h mà đầu dị FM khảo s t, kí h th h t ớn h n, v ng diện tí h h a số ng h t hữu h n h t mà h t ó tính đồng nh t, độ nh m ề mặt rms giảm C phép đo u trú vi mơ (SEM, FM) ph h p kết phân tí h phép đo XRD tr n D ới t d ng nguồn kí h thí h aser, nguy n tử phân tử dao động d n đến khoảng h t ng đối húng thay đổi, thu đ phổ t n x Raman Phổ t n x Raman thí nghiệm đ đo nhiệt độ phịng, với nguồn laser kích thích ó sóng 785 nm Trong v ng khảo s t đ vẽ hình 5, đế c-sapphire ho phổ t n x Raman đ ờng thẳng C m u màng InS ho ốn đỉnh t n x Raman, hế t o m u Td từ 250°C đến 350°C, m u màng InS hế t o t i Td = 400°C ho đỉnh t n x Phổ t n x Raman màng vật iệu kết tinh hoặ vật iệu khối InS đ đặ tr ng ởi hai ph ng th dao động -1 phonon ngang TO (transverse optical) ~180 cm phonon d LO ( ongitudina opti a ) ~191 cm-1 [29, 30] Hai dao động phonon TO LO t ng ng với t n x Raman ậ 1, i n quan tới ng v ng m 1,9 eV 2,4 eV, ị phân t h ởi t ng t spin-quỹ đ o (năng ng v ng m tr tiếp ~1,8 eV phân tách thành 1,9 eV 2,4 eV) Trong đó, vật iệu InS vơ định hình, ó phổ Raman với đỉnh mở rộng số sóng th p, tập trung xung quanh khoảng ∼144 cm-1 Đỉnh gi trị th p đ 11 Journal of Science and Technique - ISSN 1859-0209 ho mật độ ao i n kết đồng S -S , th ờng tồn t i vật iệu vô định hình [31] Nhiệt độ t o m u Td = 250°C đ ho h a đủ để kết tinh toàn ộ màng InS , điều ph h p với việ d thành phần S , nh phân tí h phép đo EDS Hình Phổ tán xạ Raman mẫu InSb chế tạo Td khác B n nh đỉnh phổ quan s t đ từ giản đồ t n x Raman, ó hai đỉnh vị trí -1 -1 153 cm ~110 cm , đặ tr ng ho dao động TO-T 2T Hai dao động TO-TA 2T i n quan tới t n x Raman ậ [30] S dị h huyển phổ t n x Raman ~8 cm-1 quan s t đ t i vị trí đỉnh t n x - 2T so s nh màng InS hế t o t i 250°C 300°C, khơng phải s giam giữ phonon, mà ó thể s kh iết ng InS kết tinh màng đ ải thiện, gây n n s kh iệt ng su t nội t i màng [32] C ờng độ đỉnh hai dao động phonon TO LO, ớn h n so với đỉnh ịn i hỉ r ng: (i) ơng th h p phần màng InS ó d S (đã đ hỉ giản đồ nhiễu x tia X ũng nh phép đo EDS-SEM); (ii) thành phần InS kết tinh nhiều h n thành phần InSb vơ định hình màng đ hế t o; (iii) m u hế t o t i 400°C h a ng ớn thành phần kết tinh InS Độ rộng v ng m m u màng InS đ đ nh gi thông qua quang phổ hồng ngo i iến đối Fourier (FTIR) Trong phép đo này, kí h th h t ớn h n so với sóng x , định uật t n x Ray eigh không òn đ p d ng D a vào vật ý x , Kude ka Munk đề xu t mơ hình d a tr n đ i ng tr quang ó thể đo đ [33]: F R 1 R / R với R phần trăm nh s ng phản x , α hệ số h p th , ho phép tính m tr tiếp 12 (4) ng v ng Tạp chí Khoa học Kỹ thuật - ISSN 1859-0209 Hàm Kubelka-Munk đ iến đổi thành F ( R)h A h Eg , thể mối p li n hệ ng x hiếu tới (hν) ng v ng m quang h (Eg), A h ng số ph thuộ vào x su t huyển tiếp, p hỉ số ông su t ó i n quan đến qu trình h p th quang h Thông th ờng, p = ho h t n d n ó huyển tiếp tr tiếp p = 0,5 h t ó huyển tiếp gi n tiếp [34] Do vật iệu InS ó huyển tiếp tr tiếp n n hỉ số p đ h n ng Đồ thị hàm p F ( R)h theo hν, th ờng iết đến với t n g i giản đồ Tau Hình giản đồ Tau màng InSb t o m u Td = 250°C, 300°C, 350°C 400°C, ho th y s ph thuộ ng v ng m vào Td ( vật iệu ó huyển tiếp tr tiếp InS ) ó s suy giảm ng v ng m (~0,02 eV) tr n dải Td = 250°C đến Td = 400°C Hình Biểu đồ Tauc lượng vùng cấm Eg ngoại suy từ giản đồ Tauc Kết luận Màng InS đ hế t o tr n đế sapphire (0001) ng ph ng ph p ng đ ng aser xung (PLD), mơi tr ờng khí r t i 2×10-2 m ar, pha r n kết tinh với u trú đa hoặ gần nh đ n tinh thể kh ph thuộ vào Td dải 250°C đến 400°C Quá trình kết tinh yếu tố ảnh h ởng đến tính h t màng InS đ hỉ ài o Kí h th h t trung ình màng n m khoảng 100 nm đến h n 500 nm Quang phổ t n x Raman quang phổ hồng ngo i iến đổi Fourier ph h p với u trú tinh thể u trú vi mô màng đ hế t o Kết nghi n u giúp hiểu rõ h n tính h t màng InS đ hế t o theo ph ng ph p PLD, nh m đa d ng ho việ ph t triển ng d ng màng InS t ng 13 Journal of Science and Technique - ISSN 1859-0209 Tài liệu tham khảo [1] B.R Bennett, R Magno, J.B Boos, W Kruppa, M.G Ancona, "Antimonide-based compound semiconductors for electronic devices: A review," Solid-State Electronics 49, 2005, pp 1875–1895 https://doi.org/10.1016/j.sse.2005.09.008 [2] K E Hnida, S Bäß er, J Me h, K Sza iłowski, R P Socha, M Gajewska, K Nielsch, M Przybylski, G D Sulka, "Electrochemically deposited nanocrystalline InSb thin films and their electrical properties," Journal of Materials Chemistry C 4, 2016, pp 1345-1350 https://doi.org/10.1039/C5TC03656A [3] B.W Jia, K.H Tan, W.K Loke, S Wicaksono, S.F Yoon, "Growth and characterization of an InSb infrared photoconductor on Si via an AlSb/GaSb buffer," Journal of Crystal Growth 490, 2018, pp 97-103 https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2018.03.026 [4] S Thainoi, S Kiravittaya, T Poempool, Zon, N Nuntawong, S Sopitpan, S Kanjanachuchai, S Ratanathammaphan, S Panyakeow, "Molecular beam epitaxy growth of InSb/GaAs quantum nanostructures," Journal of Crystal Growth 477, 2017, pp 30-33 https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2017.01.011 [5] M.B Lassise, T.T McCarthy, B.D Tracy, D.J Smith, Y.-H Zhang, "Molecular beam epitaxial growth and structural properties of hetero-crystalline and heterovalent PbTe/CdTe/InSb structures," Journal of Applied Physics 126, 2019, p 045708 https://doi.org/10.1063/1.5097276 [6] D.N Talwar, N Lu, I.T Ferguson, Z.C Feng, "High resolution synchrotron extended x-ray absorption fine structure and infrared spectroscopy analysis of MBE grown CdTe/InSb epifilms," Journal of Vacuum Science & Technology A 39, 2021, p 063401 https://doi.org/10.1116/6.0001145 [7] L Wang, X Chen, W Lu, Y Huang, J Zhao, "Optical properties of amorphous III–V compound semiconductors from first principles study," Solid State Communications 149, 2009, pp 638-640 https://doi.org/10.1016/j.ssc.2009.01.022 [8] E.M Anderson, J.M Millunchick, "The atomistic mechanism for Sb segregation and As displacement of Sb in InSb(001) surfaces," Surface Science 667, 2018, pp 45-53 https://doi.org/10.1016/j.susc.2017.09.014 [9] B.W Jia, K.H Tan, W.K Loke, S Wicaksono, S.F Yoon, "Growth and characterization of InSb on (100) Si for mid-infrared application," Applied Surface Science 440, 2018, pp 939-945 https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.01.219 [10] P.J Kelly, R.D Arnell, "Magnetron sputtering: A review of recent developments and applications," Vacuum 56, 2000, pp 159-172 https://doi.org/10.1016/S0042207X(99)00189-X [11] E Trynkiewicz, B.R Jany, D Wrana, F Krok, "Thermally controlled growth of surface nanostructures on ion-modified AIII-BV semiconductor crystals," Applied Surface Science 427, 2018, pp 349-356 https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.08.240 [12] J.E Greene, C.E Wickersham, "Structural and electrical characteristics of InSb thin films grown by rf sputtering," Journal of Applied Physics 47, 1976, pp 3630-3639 https://doi.org/10.1063/1.323170 14 Tạp chí Khoa học Kỹ thuật - ISSN 1859-0209 [13] T Zens, P Becla, A.M Agarwal, L.C Kimerling, A Drehman, "Long wavelength infrared detection using amorphous InSb and InAs0.3Sb0.7," Journal of Crystal Growth 334, 2011, pp 84-89 https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2011.08.016 [14] Y.P Yao, C.L Liu, H.D Qi, X Chang, C.W Wang, "Structure and Composition Study of InSb Films Prepared by Radio-Frequency Sputtering," Advanced Materials Research 160162, 2011, pp 886-890 https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.160-162.886 [15] T Miyazaki, M Kunugi, Y Kitamura, S Adachi, "Epitaxial growth of InSb films by r.f magnetron sputtering," Thin Solid Films 287, 1996, pp 51-56 https://doi.org/10.1016/S0040-6090(96)08738-X [16] R Venkataraghavan, K.M Satyalakshmi, K.S.R.K Rao, A.K Sreedhar, M.S Hegde, H.L Bhat, "Pulsed laser deposition of indium antimonide," Bull Mater Sci 19, 1996, pp 123-129 https://doi.org/10.1007/BF02744794 [17] Y Chen, S Huang, D Pan, J Xue, L Zhang, J Zhao, H.Q Xu, "Strong and tunable spinorbit interaction in a single crystalline InSb nanosheet," Npj 2D Mater Appl 5, 2021, pp 1-8 https://doi.org/10.1038/s41699-020-00184-y [18] Q Mu, F Fan, S Chen, S Xu, C Xiong, X Zhang, X Wang, S Chang, "Tunable magnetooptical polarization device for terahertz waves based on InSb and its plasmonic structure," Photon Res., PRJ 7, 2019, pp 325-331 https://doi.org/10.1364/PRJ.7.000325 [19] P Narang, S Chen, N.C Coronel, S Gul, J Yano, L.-W Wang, N.S Lewis, H.A Atwater, "Bandgap Tunability in Zn(Sn,Ge)N2 Semiconductor Alloys," Advanced Materials 26, 2014, pp 1235-1241 https://doi.org/10.1002/adma.201304473 [20] F Chen, Y Cheng, H Luo, "Temperature Tunable Narrow-Band Terahertz Metasurface Absorber Based on InSb Micro-Cylinder Arrays for Enhanced Sensing Application," IEEE Access 8, 2020, pp 82981-82988 https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.2991331 [21] E van de Riet, C.J.C.M Nillesen, J Dieleman, "Reduction of droplet emission and target roughening in laser ablation and deposition of metals," Journal of Applied Physics 74, 1993, pp 2008-2012 https://doi.org/10.1063/1.354763 [22] C Yu, A.S Sokolov, P Kulik, V.G Harris, "Stoichiometry, phase, and texture evolution in PLD-Grown hexagonal barium ferrite films as a function of laser process parameters," Journal of Alloys and Compounds 814, 2020, 152301 https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.152301 [23] E Robert, Pulsed Laser Deposition of Thin Films: Applications-Led Growth of Functional Materials, John Wiley & Sons, Hoboken, New Jersey, 2006 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/0470052120 [24] E Toyserkani, N Rasti, "Ultrashort pulsed laser surface texturing," in: J Lawrence, D.G Waugh (Eds.), Laser Surface Engineering, Woodhead Publishing, 2015, pp 441-453 https://doi.org/10.1016/B978-1-78242-074-3.00018-0 [25] A Chambers, R.K Fitch, B.S Halliday, Basic Vacuum Technology, 2nd ed., Institute of Physics Publishing, 1998 [26] R Delhez, Th.H de Keijser, E.J Mittemeijer, "Determination of crystallite size and lattice distortions through X-ray diffraction line profile analysis," Z Anal Chem 312, 1982, pp 1-16 https://doi.org/10.1007/BF00482725 [27] B.E Warren, X-Ray Diffraction, Reprint edition, Dover Publications, New York, 1990 15 Journal of Science and Technique - ISSN 1859-0209 [28] L Ratke, P.W Voorhees, Growth and Coarsening: Ostwald Ripening in Material Processing, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2002 https://doi.org/10.1007/978-3-662-04884-9 [29] A Pinczuk, E Burstein, "Raman Scattering from InSb Surfaces at Photon Energies Near the E1 Energy Gap," Phys Rev Lett 21, 1968, pp 1073-1075 https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.21.1073 [30] W Kiefer, W Richter, M Cardona, "Second-order Raman scattering in InSb," Phys Rev B 12 (1975) 2346–2354 https://doi.org/10.1103/PhysRevB.12.2346 [31] S.V Demishev, Yu.V Kosichkin, G Lyapin, N.N Me ’Nik, D.V Nekhaev, N.E Sluchanko, O.A Turok, "Raman scattering in amorphous gallium antimonide," Soviet Journal of Experimental and Theoretical Physics 77, 1993, pp 329-336 http://adsabs.harvard.edu/abs/1993JETP 77 329D (accessed March 25, 2021) [32] S.R Das, C Akatay, A Mohammad, M.R Khan, K Maeda, R.S Deacon, K Ishibashi, Y.P Chen, T.D Sands, M.A Alam, D.B Janes, "Electrodeposition of InSb branched nanowires: Controlled growth with structurally tailored properties," Journal of Applied Physics 116 (2014) 083506 https://doi.org/10.1063/1.4893704 [33] G Kortüm, Reflectance Spectroscopy: Principles, Methods, Applications, SpringerVerlag, Berlin Heidelberg, 1969 https://doi.org/10.1007/978-3-642-88071-1 [34] J Tauc, ed., Amorphous and Liquid Semiconductors, Springer US, 1974 https://doi.org/10.1007/978-1-4615-8705-7 OPTICAL PROPERTIES OF InSb THIN FILMS ON c-SAPPHIRE SUBSTRATES PRODUCED BY PULSED LASER DEPOSITION Abstract: µm-InSb crystallized thin films were successfully deposited based on Pulsed Laser Deposition (PLD) approach, and later characterized XRD analysis reveals that the InSb films with Sb in excess are constituted by a wide range of various nanocrystals, of which the sizes are from 148 nm to 322 nm corresponding to different deposited temperatures (Td) ranging from 250°C to 400°C While films show polycrystalline properties at low Td (< 400°C), nearly single crystallized films have been achieved at higher Td with space group structure of Zinc Blende Microstructural analysis performed by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Atomic Force Microscopy (AFM) agrees with results obtained from XRD and suggests that microstructure is transformed from small grains in size to bigger ones with increasing Td In addition, Raman scattering spectroscopy illustrates that the fabricated films have a variety modes of vibration, which can be 2TA, TO-TA, Sb-Sb, TO, and LO depending on the sample Td By means of Fourier transform infrared (FTIR) measurement, a decrease in the band-gap energy of deposited films is observed with increasing Td Keywords: A3B5 semiconductors; InSb thin films; Pulsed Laser Deposition (PLD); optical properties of semiconductors Nhận bài: 08/12/2021; Hoàn thiện sau phản biện: 24/02/2022; Chấp nhận đăng: 14/04/2022 16