TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ: KHẢO SÁT MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA CẤU TRÚC ZnO NANOROD PHA TẠP Al ỨNG DỤNG TRONG CHẾ TẠO PIN MẶT TRỜI

MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây vật liệu bán dẫn kích thước nano càng được chú ý đến bởi tính năng nổi trội và khác biệt. Một trong số đó, ZnO là vật liệu bán dẫn loại n có bề rộng vùng cấm lớn (3,37 eV) và năng lượng liên kết exciton cao (60 meV). Hiện nay, màng ZnO đã có nhiều ứng dụng trong việc chế tạo các linh kiện quang điện tử như pin mặt trời, laser, và đèn LED. Ngoài ra, vật liệu ZnO còn được chế tạo dưới dạng các cấu trúc ZnO một chiều như nanorod và nanowire. Các cấu trúc này có độ dẫn điện tốt vì chất lượng tinh thể cao hơn so với các cấu trúc dạng màng. Ngoài ra, trong ứng dụng của đèn LED, cấu trúc ZnO một chiều định hướng vuông góc với bề mặt đế đóng vai trò như một ống dẫn sóng và làm giảm tán xạ của ánh sáng tại các cạnh bên và có thể làm tăng hiệu suất ánh sáng phát xạ mà không cần sử dụng đến các thấu kính hay gương phản xạ. Mặc dù các cấu trúc ZnO một chiều chứa đựng nhiều ưu điểm và có chất lượng tinh thể cao nhưng việc chế tạo các các linh kiện quang điện tử dựa trên lớp chuyển tiếp đồng thể pn của vật liệu bán dẫn ZnO vẫn còn tồn tại nhiều thách thức do bản chất tự nhiên của ZnO là bán dẫn loại n. Để giải quyết vấn đề này, một số nghiên cứu đã chế tạo lớp chuyển tiếp dị thể của các linh kiện quang điện tử bằng việc ghép cặp giữa các cấu trúc ZnO một chiều với các vật liệu khác như pGaN (LED) và PbS, PbSe (pin mặt trời). Tuy nhiên, trong ứng dụng chế tạo đèn LED, hiệu suất phát xạ và công suất ra của đèn LED vẫn còn thấp. Điều này có thể được giải thích do hiệu suất bơm hạt tải thấp vì có sự ngăn cản năng lượng lớn tại bề mặt tiếp xúc. Để giải quyết vấn đề này, cấu trúc ZnO một chiều đã được pha tạp thêm nguyên tố In. Việc pha tạp này có thể làm thay đổi cấu trúc tinh thể (bao gồm kích thước, hình thái bề mặt) và tăng nồng độ hạt tải dẫn đến việc cải thiện tính chất điện và quang của cấu trúc ZnO một chiều. Dựa trên cơ sở đó cùng những điều kiện trang thiết bị hiện có trong phòng thí nghiệm và sự định hướng của thầy hướng dẫn, em chọn đề tài luận văn tốt nghiệp là: “Khảo sát một số tính chất của cấu trúc ZnO nanorod pha tạp Al ứng dụng trong chế tạo pin Mặt Trời ” Mục đích của luận văn nhằm: Chế tạo màng ZnO:Al bằng phương pháp Solgel. Chế tạo cấu trúc ZnO:Al nanorod bằng phương pháp thủy nhiệt. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và nồng độ dung dịch thủy nhiệt đến các tính chất của cấu trúc ZnO:Al nanorod. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ tạp chất Al từ 0% đến 3% lên các cấu trúc, tính chất (tính chất điện và tính chất quang) của cấu trúc ZnO:Al nanorod. Tìm hiểu khả năng ứng dụng của cấu trúc ZnO:Al nanorod trong chế tạo pin mặt trời. Kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn với các phần chính: Chương 1. Tổng quan Trình bày tính chất cấu trúc của vật liệu ZnO, vật liệu ZnO nanorod và phương pháp chế tạo cấu trúc ZnO nanorod. Chương 2. Thực nghiệm Trình bày các bước tiến hành thực nghiệm: Chế tạo lớp mầm ZnO trên đế thủy tinh, pSi bằng phương pháp quay phủ. Chế tạo cấu trúc ZnO nanorod bằng phương pháp thủy nhiệt. Chương 3. Kết quả và thảo luận Trình bày các kết quả khảo sát và rút ra kết luận. Kết luận Tài liệu tham khảo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI

- -TRẦN THỊ MÙI

KHẢO SÁT MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA CẤU TRÚC ZnO NANOROD PHA TẠP Al ỨNG DỤNG TRONG CHẾ TẠO PIN MẶT TRỜI

Chuyên ngành: VẬT LÍ CHẤT RẮN

Mã số: 60.44.01.04

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ

CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN

Nguyen Dinh Lam, Le Thuy Trang, Nguyen Thi Mui, Pham Van Vinh, Vuong Van Cuong and Nguyen Van Hung, “Influences of

Sn doping concentration on characteristics of ZnO films for solar cell applications”, JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE, Mathematical and Physical Sci., 2015, Vol 60, No 7, pp 41-46.

Luận văn được hoàn thành tại Trường Đại học sư phạm Hà Nội

Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN ĐÌNH LÃM

Phản biện 1: TS Phạm Văn Vĩnh

Phản biện 2: PGS TS Nguyễn Huy Dân

Luận văn sẽ được bảo vệ tại Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ

Tại trường ĐHSP Hà Nội

Vào lúc, … giờ, ngày …….tháng 7 năm 2016

Có thể tìm đọc luận văn tại:

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây vật liệu bán dẫn kích thước nano càng được chú ý đến bởi tính năng nổi trội và khác biệt Một trong số đó, ZnO là vật liệu bán dẫn loại n có bề rộng vùng cấm lớn (3,37 eV) và năng lượng liên kết exciton cao (60 meV) Hiện nay, màng ZnO đã có nhiều ứng dụng trong việc chế tạo các linh kiện quang điện tử như pin mặt trời, laser, và đèn LED.

Ngoài ra, vật liệu ZnO còn được chế tạo dưới dạng các cấu trúc ZnO một chiều như nanorod và nanowire Các cấu trúc này có độ dẫn điện tốt vì chất lượng tinh thể cao hơn so với các cấu trúc dạng màng Ngoài ra, trong ứng dụng của đèn LED, cấu trúc ZnO một chiều định hướng vuông góc với bề mặt đế đóng vai trò như một ống dẫn sóng và làm giảm tán

xạ của ánh sáng tại các cạnh bên và có thể làm tăng hiệu suất ánh sáng phát xạ mà không cần sử dụng đến các thấu kính hay gương phản xạ.

Mặc dù các cấu trúc ZnO một chiều chứa đựng nhiều ưu điểm

và có chất lượng tinh thể cao nhưng việc chế tạo các các linh kiện quang điện tử dựa trên lớp chuyển tiếp đồng thể p-n của vật liệu bán dẫn ZnO vẫn còn tồn tại nhiều thách thức do bản chất tự nhiên của ZnO là bán dẫn loại n Để giải quyết vấn đề này, một số nghiên cứu đã chế tạo lớp chuyển tiếp dị thể của các linh kiện quang điện tử bằng việc ghép cặp giữa các cấu

trúc ZnO một chiều với các vật liệu khác như p-GaN (LED) và PbS, PbSe (pin mặt trời) Tuy nhiên, trong ứng dụng chế tạo đèn LED, hiệu suất phát xạ và công suất ra của đèn LED vẫn còn thấp Điều này có thể được giải thích do hiệu suất bơm hạt tải thấp vì có sự ngăn cản năng lượng lớn tại bề mặt tiếp xúc Để giải quyết vấn đề này, cấu trúc ZnO một chiều đã được pha tạp thêm nguyên tố In Việc pha tạp này có thể làm thay đổi cấu trúc tinh thể (bao gồm kích thước, hình thái bề mặt)

và tăng nồng độ hạt tải dẫn đến việc cải thiện tính chất điện

và quang của cấu trúc ZnO một chiều

Dựa trên cơ sở đó cùng những điều kiện trang thiết bị hiện có trong phòng thí nghiệm và sự định hướng của thầy hướng dẫn, em chọn đề tài luận văn tốt nghiệp là:

“Khảo sát một số tính chất của cấu trúc ZnO nanorod pha tạp Al ứng dụng trong chế tạo pin Mặt Trời ”

Mục đích của luận văn nhằm:

- Chế tạo màng ZnO:Al bằng phương pháp Sol-gel.

- Chế tạo cấu trúc ZnO:Al nanorod bằng phương pháp thủy nhiệt.

- Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và nồng độ dung dịch thủy nhiệt đến các tính chất của cấu trúc ZnO:Al nanorod.

- Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ tạp chất Al từ 0% đến 3% lên các cấu trúc, tính chất (tính chất điện và tính chất quang) của cấu trúc ZnO:Al nanorod.

- Tìm hiểu khả năng ứng dụng của cấu trúc ZnO:Al nanorod trong chế tạo pin mặt trời.

Kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn với các phần chính:

Chương 1 Tổng quan

Trình bày tính chất cấu trúc của vật liệu ZnO, vật liệu ZnO nanorod và phương pháp chế tạo cấu trúc ZnO nanorod.

Chương 2 Thực nghiệm

Trình bày các bước tiến hành thực nghiệm:

- Chế tạo lớp mầm ZnO trên đế thủy tinh, p-Si bằng phương pháp quay phủ.

- Chế tạo cấu trúc ZnO nanorod bằng phương pháp thủy nhiệt.

Chương 3 Kết quả và thảo luận

Trình bày các kết quả khảo sát và rút ra kết luận.

Kết luận

Tài liệu tham khảo

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

I Những đặc trưng cơ bản của vật liệu ZnO

1.Cấu trúc mạng tinh thể ZnO

1.1.Cấu trúc lục giác xếp chặt (Hexagonal wurtzite)

1.2.Cấu trúc lập phương kiểu NaCl

1.3.Cấu trúc lập phương giả kẽm.

2.Tính chất dẫn điện của vật liệu ZnO

Ở nhiệt độ phòng, ZnO tinh khiết được xem như là chất cách điện Dưới đáy vùng dẫn tồn tại 2 mức donor cách đáy vùng dẫn lần lượt là 0,05 eV và 0,15 eV (hình 1.4) Ở nhiệt độ thường, các electron tự do không đủ năng lượng để di chuyển lên vùng dẫn, ZnO dẫn điện kém ở nhiệt độ phòng Tăng nhiệt

độ lên đến khoảng 200 o C– 400 o C, các electron nhận được năng lượng nhiệt đủ lớn, đủ để chúng có thể di chuyển lên vùng dẫn làm ZnO trở thành chất dẫn điện

3.Tính chất quang của ZnO

học và có độ truyền qua cao ( >80%) trong vùng ánh sáng khả kiến Nhờ độ truyền qua cao mà ZnO được dùng nhiều trong màng dẫn điện trong suốt Độ rộng vùng cấm ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất phát quang và độ hấp thụ quang học

4.Vật liệu ZnO pha tạp Al

Khi vật liệu ZnO được pha tạp Al, mỗi ion Al 3+ thay thế vào vị trí của Zn 2+ trong mạng tinh thể ZnO sẽ cho một electron tự

do, làm tăng độ dẫn điện của vật liệu.ZnO : Al trở thành bán dẫn suy biến loại n có điện trở nhỏ, nồng độ hạt tải lớn.

Sự gia tăng nồng độ hạt tải trong màng ZnO pha tạp Al cũng liên quan đến việc mở rộng độ rộng vùng cấm, đó chính là hiệu ứng Moss-Burstein.

II Những đặc trưng cơ bản của vật liệu ZnO nanorod 1.Cấu trúc hình thái học

Thanh nano ZnO hay còn gọi là ZnO nanorod (ZnO NRs) là vật liệu có cấu trúc dạng giác trụ đứng về mặt hình thái học, với kích thước thông thường theo tỉ lệ chiều rộng:chiều dài là 3:5 hoặc 3:7 Tuy nhiên, tỉ lệ sẽ thay đổi theo các ứng dụng khác nhau của ZnO NRs ZnO nanowire, nanotube, nanopencel, nanorod…được coi như cấu trúc không gian 1D.

2.Tính chất điện của ZnO nanorod

Về cơ bản, độ dẫn điện của vật liệu phụ thuộc vào nồng độ và

độ linh động của hạt tải, ngoài ra độ dẫn điện còn phụ thuộc vào hình thái của vật liệu Đối với vật liệu một chiều thì điện

tử tự do được sinh ra trong quá trình hấp thụ ánh sáng sẽ di

chuyển một chiều theo chiều mở rộng nên mất mát năng lượng của điện tử bị hạn chế Điều này sẽ làm cho vật liệu có hiệu suất lượng tử cao so với vật liệu hai hay ba chiều.

Một lí do làm cho vật liệu một chiều dẫn điện tốt là hiệu ứng biên, ở tại biên của vật liệu một chiều các nguyên tử sẽ không được liên kết với các nguyên tử khác một cách đầy đủ với các nguyên tử lân cận, chỉ liên kết với các nguyên tử bên trong bờ

III Vật liệu ZnO và ZnO nanorod ứng dụng trong pin mặt trời và đèn LED

1.Thành phần cấu tạo

1.1.Pin Mặt Trời ứng dụng vật liệu ZnO

Hình 1.1: Cấu trúc của pin mặt trời sử dụng lớp chuyển tiếp dị thể ZnO.

1.1Pin Mặt Trời ứng dụng vật liệu ZnO nanorod

Hình 1.2 (a) Cấu trúc của pin mặt trời sử dụng lớp chuyển tiếp dị thể ZnO và PbS quantum dot (b) Đường đặc trưng I-V của màng ZnO và cấu trúc ZnO nanowire.

Trong việc ứng dụng chế tạo đèn LED, cấu trúc ZnO nanorod pha tạp In được chế tạo trên màng p-GaN bằng phương pháp thủy nhiệt Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng kích thước ( đường kính và chiều dài) của nanorod và tính chất điện của LED tăng với sự tăng nồng độ của In Hay nói cách khác, ZnO nanorod khi pha In thì có tính chất điện tốt hơn so với không pha tạp.

Hình 1.3: Ảnh SEM của cấu trúc ZnO nanorod pha tạp In với các nồng độ khác nhau; (a) 0%, (b) 2%, (c) 5%

Hình 1.4 a) Cấu trúc của đèn LED sử dụng lớp chuyển tiếp

dị thể ZnO và p-GaN (b) Đường đặc trưng I-V của ZnO pha tạp và ZnOkhông pha tạp trên đế p-GaN

Như vậy pin mặt trời sử dụng cấu trúc ZnO nanorod có nhiều

ưu điểm hơn so với việc sử dụng lớp màng ZnO Hơn nữa việc pha tạp In vào cấu trúc ZnO nanorod làm tăng tính dẫn điện của đèn LED Từ những lí do trên em chọn pha tạp Al vào cấu trúc ZnO nanorod để khảo sát tính chất quang và tính chất điện, nhằm ứng dụng trong chế tạo pin mặt trời

2.Cơ chế hoạt động

3.Hiệu suất chuyển đổi năng lượng của pin mặt trời

IV Phương pháp chế tạo ZnO nanorod

CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM

I. Chế tạo mẫu

1.Hóa chất - Thiết bị thực nghiệm

Sơ đồ chế tạo lớp mầm ZnO:

Hình 2.1: Sơ đồ chế tạo lớp mầm ZnO

2.1 Chuẩn bị đế

2.2Chuẩn bị dung dịch

2.3Phủ màng

2.42.4 Xứ lí nhiệt cho màng

3.Chế tạo ZnO nanorod trên đế thủy tinh và p-Si bằng phương pháp thủy nhiệt

Sơ đồ chế tạo cấu trúc ZnO nanorod:

Hình 2.2: Sơ đồ chế tạo cấu trúc ZnO nanorod

III Các phép đo và phân tích

1 Phương pháp nhiễu xạ tia X

2 Phương pháp chụp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM)

3 Phương pháp khảo sát độ truyền qua quang học bằng UV-Vis

4 Phương pháp đo điện bằng đồng hồ keithley 2000 ghép nối máy tính

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

I.Kết quả khảo sát lớp mầm ZnO và ZnO:Al trên đế thủy tinh

2.Giản đồ nhiễu xạ tia X

Hình 3.2: Giản đồ nhiễu xạ XRD của màng ZnO:Al( 3%)

0%-Giản đồ nhiễu xạ XRD cho thấy màng ZnO:Al có cấu trúc đa tinh thể, định hướng theo nhiều phương khác nhau Các đỉnh nhiễu xạ ứng với các mặt phẳng mạng (100), (002), (101), (102), (110), (103), (112) có thể quan sát được trên giản đồ.

Do xuất hiện mặt phẳng mạng (002) cho thấy ZnO có cấu trúc lục giác xếp chặt.

Cường độ đỉnh của các mặt phẳng mạng (002) có các tinh thể của màng ZnO có một định hướng ưu tiên theo hướng [002] khi nồng độ pha tạp Al tăng lên Sự định hướng tinh thể theo hướng nhất định làm tăng độ xếp chặt của màng, do đó làm

đỉnh trong phổ XRD là đỉnh nhọn và hẹp, các đỉnh nhiễu xạ của các tạp chất khác không xuất hiện trong phổ XRD.

3.Độ truyền qua quang học

Kết quả đo độ truyền qua của các màng ZnO với nồng độ pha tạp Al từ 0 đến 3% trên đế thủy tinh sau khi ủ nhiệt 1 giờ trong không khí được trình bày trong hình 3.3.

Hình 3.3: (a) Phổ truyền qua của màng ZnO:Al, (b) Độ truyền qua trung bình của màng ZnO:Al.

Hình 3.4: (a) Đồ thị của (αhν) 2 của màng ZnO:Al phụ thuộc vào năng lượng photon, (b) Năng lượng cấm của màng ZnO:Al phụ thuộc vào nồng độ pha tạp.

Để xác định giá trị vùng năng lượng của màng ta sử dụng công thức Trong đó α là hệ số hấp thụ, β là hằng số và hν là năng lượng photon Vì ZnO bản chất là một bán dẫn chuyển dời thẳng nên m được chọn bằng ½ Các hệ số hấp thụ α được tính từ phổ truyền qua bằng cách sử dụng phương trình , trong đó t là độ dày của màng và T là độ truyền qua Năng lượng vùng cấm E g được xác định bằng cách ngoại suy các vùng tuyến tính của (αhν) 2 so với năng lượng được thể hiện trong hình vẽ 3.4a và mô tả trong hình 3.4b Năng lượng vùng cấm quang học được mở rộng trong khoảng 3,21-3,31 eV khi nồng độ pha tạp Al được thay đổi từ 0%-3% Việc mở rộng vùng năng lượng quang học có thể là do hiệu ứng Burstein- Moss.

II Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của cấu trúc ZnO nanorod vào nhiệt độ thủy nhiệt

1 Ảnh SEM

Hình 3.5 Ảnh SEM của cấu trúc ZnO nanorod khi nhiệt độ thủy nhiệt thay đổi.

Hình 3.5 cho thấy ZnO nanorod có cấu trúc lục giác được biểu hiện rõ rệt, hình thành và phát triển tốt trên đế thủy tinh Tuy nhiên, ở mỗi nhiệt độ khác nhau thì ZnO NRs có kích thước, định hướng là khác nhau Khi nhiệt độ tăng chiều dài của rod tăng theo.

Hình 3.6 Chiều dài và mật độ của cấu trúc ZnO nanorod phụ thuộc vào nhiệt độ ủ.

2.Phổ truyền qua quang học

Hình 3.7 Phổ truyền qua quang học của cấu trúc ZnO nanorod phụ thuộc vào nhiệt độ ủ.

II.Sự phụ thuộc của cấu trúc ZnO nanorod vào nồng độ

dung dịch thủy nhiệt

Hình 3.8 và hình 3.9 cho thấy khi nồng độ dung dịch thủy nhiệt tăng từ 10 mM đến 30 mM thì đường kính rod tăng,

chiều dài rod tăng và mật độ cấu trúc nanorod được quan sát

ở mẫu thủy nhiệt 20mM là lớn nhất.

2.Phổ truyền qua quang học

Hình 3.10: Phổ truyền qua quang học của cấu trúc ZnO nanorod thay đổi theo nồng độ dung dịch thủy nhiệt.

IV Kết quả khảo sát cấu trúc ZnO:Al nanorod

1.Ảnh SEM

Khi tiến hành thủy nhiệt màng ZnO:Al ở 80 o C, thời gian thủy nhiệt 120 phút, thay đổi nồng độ pha tạp Al từ 0-3%, kích thước và mật độ của cấu trúc nanorod thay đổi thể hiện ở hình 3.11.

Hình 3.11: Ảnh SEM của các cấu trúc ZnO:Al

nanorod với các nồng độ Al từ 0% đến 3% Hình 3.12: Mật độ rod thay đổi theo nồng độ

pha tạp Al.

2.Giản đồ nhiễu xạ tia X

Hình 3.13 Giản đồ nhiễu xạ tia X của cấu trúc ZnO:Al

nanorod (0%-3%)

3.Phổ truyền qua quang học

các khảo sát sâu hơn về đặc trưng I-V, từ đó xác định được

khả năng dẫn điện (thông qua điện trở) của cấu trúc ZnO

nanorod.

Hình 3.16 Đặc trưng I-V của

cấu trúc ZnO:Al nanorod phụ

thuộc vào cường độ chiếu sáng.

Hình 3.17 Sự phụ thuộc của điện trở vào cường độ chiếu sáng.

Hình 3.18 Đặc trưng I-V của ZnO: Al nanorod trên đế Silic

khi nồng độ pha tạp Al thay đổi

Đặc trưng I-V của lớp tiếp xúc dị thể p-Si/n-ZnO:Al nanorod thể hiện tính chỉnh lưu của điốt Khi nồng độ tạp chất tăng lên, trong chế độ đo phân cực thuận, giá trị dòng điện tăng Dòng điện qua lớp tiếp xúc p-n tuân theo quy luật hàm mũ:

Trong đó: I s là dòng bão hòa

V là điện thế ngoài đặt vào

e là điện tích của electron

k là hằng số Boltzman

T là nhiệt độ tuyệt đối

Hình 3.19 Sự phụ thuộc của I s và V mở của ZnO:Al nanorod trên đế silic vào nồng độ tạp chất Al.

KẾT LUẬN

1. Những công việc thực hiện

 Tìm hiểu lý thuyết về đặc điểm cấu trúc và tính chất (tính chất quang, tính chất điện) của vật liệu ZnO và vật liệu ZnO nanorod, phương pháp chế tạo cấu trúc ZnO nanorod Tìm

hiểu về ứng dụng của màng ZnO và cấu trúc ZnO nanorod

trong pin mặt trời và đèn LED.

 Chế tạo màng ZnO:Al trên đế thủy tinh, với các nồng độ pha tạp Al khác nhau bằng phương pháp Sol-gel, được ủ trong không khí ở nhiệt độ 500 0 C, thời gian là 1 giờ.

 Tiến hành nghiên cứu sự ảnh hưởng của nồng độ tạp chất Al đến cấu trúc, hình thái học và tính chất của màng ZnO:Al chế tạo được.

 Chế tạo ZnO:Al nanorod trên đế thủy tinh và đế p-Si bằng phương pháp thủy nhiệt.

 Khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ thủy nhiệt, nồng độ dung dịch thủy nhiệt và nồng độ pha tạp Al đến kích thước, mật độ, các tính chất của cấu trúc ZnO:Al nanorod.

 Tìm hiểu các phương pháp phân tích mẫu:

- Phương pháp nhiễu xạ tia X

- Phương pháp chụp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM)

- Phương pháp khảo sát độ truyền qua quang

- Phương pháp đo điện bằng đồng hồ keithley 2000 ghép nối máy tính (I-V)

2. Kết quả đạt được

 Chế tạo thành công màng ZnO:Al với nồng độ tạp chất Al khác nhau, bề mặt của màng được hình thành bởi nhiều hạt có kích thước khoảng vài chục nanomet, kích thước hạt lớn và bề mặt của màng trở nên ghồ ghề hơn khi tăng nồng độ tạp chất Al.

 Màng ZnO và ZnO pha tạp với các nồng độ Al khác nhau Có cấu trúc lục giác xếp chặt, định hướng theo nhiều phương khác nhau Các đỉnh nhiễu xạ ứng với các mặt phẳng mạng (100), (002), (101), (102), (110), (103), (112) có thể quan sát được trên giản đồ nhiễu xạ tia X Cường độ đỉnh của các mặt phẳng mạng (002) cho thấy các tinh thể của màng ZnO có một định hướng ưu tiên theo hướng [002] khi nồng độ pha tạp Al tăng lên Tất cả các đỉnh trong phổ XRD là đỉnh nhọn

và hẹp, các đỉnh nhiễu xạ của các tạp chất khác không xuất hiện trong phổ XRD.

 Các màng ZnO:Al tạo được đều có độ truyền qua trung bình cao (T > 95%) trong khoảng bước sóng 380nm-800nm, chứng

tỏ tạp chất Al làm tăng độ truyền qua quang học của màng ZnO Và độ truyền qua trung bình cao nhất có thể đạt được khi nồng độ pha tạp Al là 1% Điều này được giải thích có thể

do một phần đóng góp của độ nhám trên bề mặt mẫu Như vậy, khi Al đưa vào ZnO sẽ cải thiện đáng kể độ truyền qua quang học.

 Chế tạo thành công cấu trúc ZnO:Al nanorod, có cấu trúc lục giác, định hướng theo trục c trực giao tốt với đế, cấu trúc có mật độ rod đạt giá trị lớn nhất khi thực hiện thủy nhiệt tại 80