Khảo sát và chế tạo màng mỏng nano zno bằng phương pháp solgel định hướng ứng dụng trong bộ nhớ sắt điện

I HC QUC GIA H NI TRNG I HC CễNG NGH TRN VN DNG KHO ST V CH TO MNG MNG NANO ZnO BNG PHNG PHP SOL-GEL NH HNG NG DNG TRONG B NH ST IN LUN VN THC S VT LIU V LINH KIN NANO H NI - 2017 I HC QUC GIA H NI TRNG I HC CễNG NGH TRN VN DNG KHO ST V CH TO MNG MNG NANO ZnO BNG PHNG PHP SOL-GEL NH HNG NG DNG TRONG B NH ST IN Chuyờn ngnh: Vt liu v Linh kin nano Mó s: Chuyờn ngnh o to thớ im LUN VN THC S VT LIU V LINH KIN NANO NGI HNG DN KHOA HC: TS BI NGUYấN QUC TRèNH H NI - 2017 LI CAM OAN Tụi xin cam oan lun ny l cụng trỡnh nghiờn cu ca tụi di s hng dn ca TS Bựi Nguyờn Quc Trỡnh v s h tr ca nhúm nghiờn cu Cỏc kt qu a lun ny l tụi thc hin Cỏc thụng tin, ti liu tham kho t cỏc ngun sỏch, chớ, bi bỏo s dng lun u c lit kờ danh mc cỏc ti liu tham kho Tụi xin chu hon ton trỏch nhim trc Nh trng v li cam oan ny Hc viờn thc hin Trn Vn Dng LI CM N Li u tiờn em xin by t lũng bit n chõn thnh v sõu sc nht ti TS Bựi Nguyờn Quc Trỡnh, ngi thy ó truyn cho em nim am mờ hc v nghiờn cu cng nh to mi iu kin thun li nht cho em hon thnh Lun tt nghip ny Thy khụng ch trang b cho em nhng kin thc b ớch v chuyờn mụn khoa hc m cũn c cỏch t duy, cỏch lm vic cú h thng, hiu qu Em cng xin cm n ti ThS Nguyn Quang Hũa, CN Lu Mnh Qunh, ThS Hng Minh, cựng nhúm nghiờn cu ó giỳp nhit tỡnh thi gian em lm lun Em cng rt bit n nhng anh ch cụng tỏc v hc ti Khoa Vt lý k thut v Cụng ngh nano cng nh PTN micro-nano ca trng HCN, Trung tõm Khoa hc Vt liu, Trng i hc Khoa hc T nhiờn luụn to iu kin, giỳp nhit tỡnh, gúp ý, ng h em, v õy cng ni m em cú c hi c hon thnh tt quỏ trỡnh nghiờn cu ca mỡnh Cui cựng em xin gi li cm n n gia ỡnh, bn bố, nhng ngi thõn luụn l ch da tinh thn vng chc nht giỳp chỳng em vt qua mi khú khn Mt ln na em xin chõn thnh cm n! H Ni, ngy thỏng Hc viờn Trn Vn Dng nm 2017 MC LC Trang LI CAM OAN LI CM N DANH MC CC Kí HIU V CH VIT TT DANH MC CC HèNH V DANH MC BNG BIU M U Chng TNG QUAN 1.1 Cỏc dũng b nh ph thụng 1.1.1 B nh khụng n nh 1.1.2 B nh n nh 1.2 B nh st in FeRAM 1.2.1 Cu trỳc b nh st in FeRAM 1.2.2 Cỏc vt liu tim nng ng dng FeRAM a Vt liu st in BLT b Lp kờnh dn ca b nh FeRAM 1.3 Tớnh cht vt liu st in BLT 1.3.1 Cu trỳc tinh th 1.3.2 Tớnh cht in 1.3.3 Tỡnh hỡnh nghiờn cu 1.4 Kờnh dn b nh st in, mng mng ZnO 1.4.1 Cu trỳc tinh th mng mng ZnO 1.4.2 Tớnh cht in 10 1.4.3.Tim nng ng dng ca mng mng ZnO v tỡnh hỡnh nghiờn cu 11 1.5 Cỏc phng phỏp ch to mng mng BLT v mng mng ZnO 12 1.5.1 Phng phỏp lng ng laser xung (PLD) 12 1.5.2 Phng phỏp phỳn x RF 14 1.6 Mc tiờu nghiờn cu ca Lun thc s 14 Chng 16 PHNG PHP CH TO V KHO ST 16 2.1 Ch to tin cht ZnO 16 2.1.1 Dng c v húa cht 16 2.1.2 Quy trỡnh ch to tin cht 16 2.2 Ch to mng mng bng phng phỏp sol-gel 18 2.2.1 Nguyờn lý ch to ca phng phỏp sol-gel 18 2.2.2 Ch to mng mng ZnO bng phng phỏp sol-gel 20 a Chun b 20 b Quy trỡnh ch to 21 2.2.3 Ch to mng mng BLT bng phng phỏp sol-gel 21 a Chun b 21 b Quy trỡnh ch to 21 2.3 Ch to in cc Pt bng phng phỏp phỳn x 22 2.3.1 Nguyờn lý ch to 22 2.3.2 iu kin ch to 23 2.4 Thit b kho sỏt tớnh cht ca tin cht ZnO v ca cỏc mng mng 23 2.4.1 H kho sỏt phõn tớch nhit quột vi sai ca tin cht ZnO: DSC 23 2.4.2 H kho sỏt kớch thc ht ca dung dch ZnO: LB 550 26 2.4.3 H kho sỏt cu trỳc tinh th: X-ray 27 2.4.4 H kho sỏt hỡnh thỏi b mt: SEM 29 2.4.5 H kho sỏt tớnh cht quang ca mng mng ZnO: UV VIS 31 2.4.6 H kho sỏt tớnh cht in ca mng mng ZnO: mi dũ 33 2.4.7 H kho sỏt tớnh cht in ca mng mng st in BLT: Radian Precicion 34 a o phõn cc in 34 b H o ng cong in tr 35 c c trng in th - dũng rũ 35 Chng 37 KT QU V THO LUN 37 3.1 Dung dch tin cht ZnO 37 3.1.2 Ph phõn tớch nhit quột vi sai DSC 42 3.1.3 Kớch thc ht ca dung dch tin cht 43 3.2 Mng mng ZnO 44 3.2.1 Cu trỳc tinh th v din tớch bỏm ph ca mng mng ZnO 44 a Theo t l mui v axit citric 44 b Theo nhit sy m 45 c Theo nhit 47 3.2.2 Hỡnh thỏi b mt ca mng mng ZnO 49 3.2.3 Tớnh cht quang ca mng mng ZnO 51 3.2.4 Tớnh cht in ca mng mng ZnO 53 3.3 Tớnh cht st in ca lp in mụi v d kin th nghim b nh st in 53 KT LUN 55 DANH MC CễNG TRèNH KHOA HC CA TC GI LIấN QUAN N LUN VN 56 TI LIU THAM KHO 57 DANH MC CC Kí HIU V CH VIT TT Ch vit tt Ting Anh BIOS Basic Input/Output System BLT Bitmuth lanthan titanate DRAM Dynamic Random Access Memory DSC DTA Differential scanning calorimetry Differential Thermal Analysis Electrically Erasable Programmable Read Only Memory EEPROM FeRAM Ferroelectric Random Access Memory MEM PCM PLD PZT Micro Electric Machines Magnetoresistive Random Access Memory Phase Change Memory Pulsed Laser Deposition Lead Zirconate Titanate RAM Random Access Memory RRAM Resistive Random Access Memory SRAM Static Random Access Memory MRAM Ting Vit H thng xut nhp c bn B nh truy cp ngu nhiờn ng Phõn tớch nhit quột vi sai Phõn tớch nhit vi sai B nh ch c c lp trỡnh cú th xúa c bng in B nh truy cp ngu nhiờn st in B nh truy cp ngu nhiờn t B nh chuyn pha Bc bay dựng laser xung B nh truy cp ngu nhiờn B nh truy cp ngu nhiờn tr B nh truy cp ngu nhiờn tnh DANH MC CC HèNH V Hỡnh 1.1: Nguyờn lý hot ng ca b nh st in FeFET Hỡnh 1.2: Cu trỳc mng tinh th ca Bismuth titanate pha Lanthanum Hỡnh 1.3: ng cong hp th v ta nhit ca BLT0.75 Hỡnh 1.4: Mụ hỡnh cu trỳc mng wurtzite ca ZnO[42] Hỡnh 1.5: Cỏc dng cu trỳc ca ZnO Hỡnh 1.6: Hỡnh thỏi hc phỏt trin in hỡnh ca ZnO cu trỳc nano mt chiu v cỏc mt mng tng ng[42] 10 Hỡnh 1.7: S bc bay bng laser xung 13 Hỡnh 1.8: Nguyờn lý phỳn x 14 Hỡnh 2.1: K thut sol-gel v cỏc sn phm 19 Hỡnh 2.2: Quỏ trỡnh quay ph 19 Hỡnh 2.3: Cu trỳc in cc Pt v mng mng BLT c ch to trờn Pt/TiO2/SiO2/Si 22 Hỡnh 2.4: Mt n c s dng ch to in cc 22 Hỡnh 2.5: H phỳn x DC 22 Hỡnh 2.6: Nguyờn lý phỳn x cao ỏp mt chiu 23 Hỡnh 2.7: H o DSC 24 Hỡnh 2.8: S cu to loi dũng nhit v bự tr nng lng 24 Hỡnh 2.9: Mt s ng cong DSC 26 Hỡnh 2.10: nh mỏy Horiba LB-550 26 Hỡnh 2.11: Nguyờn lý lm vic mỏy kho sỏt phõn b kớch thc ht LB-550 27 Hỡnh 2.12: S tỏn x ca chựm tia X trờn cỏc mt phng tinh th 28 Hỡnh 2.13: Thit b nhiu x tia X: X Ray Diffraction D5005, HUS-VNU 29 Hỡnh 2.14: Kớnh hin vi in t quột NOVA NANOSEM 450 30 Hỡnh 2.15: S kớnh hin vi in t quột 30 Hỡnh 2.16: H o ph hp th UV-VIS 31 Hỡnh 2.17: S h o ph hp th 32 Hỡnh 2.18: S mch in o in tr sut bng mi dũ 33 Hỡnh 2.19: Mch Sawyer Tower o phõn cc in 34 Hỡnh 2.20: Thit b o ng cong in tr Radiant Precision LC 10 35 Hỡnh 2.21: c trng J-V 36 Hỡnh 3.1: Cu trỳc ti u húa cho h phc gm nguyờn t Ba v a) 1; b) 2; c) phõn t axit citric[42 ] 37 Hỡnh 3.2: Hỡnh nh trng thỏi dung dch thay i sau khuy sụi 38 Hỡnh 3.3: Hỡnh nh b mt mu sau quay ph 38 Hỡnh 3.4: Trng thỏi tin cht M1:2 sau sy ting 39 Hỡnh 3.5: B mt ca mu trờn lamen a) sau quay ph; b) sau sy 70oC phỳt 39 Hỡnh 3.6: B mt mu sau sy 70oC, a) M1:1; b) M1:2; c) M1:3; d) M1:4; e) M1:5; f) M1:6 40 Hỡnh 3.7: B mt mu sau 400oC, a) M1:1; b) M1:2; c) M1:3; d) M1:4; e) M1:5; f) M1:6 40 Hỡnh 3.8: Ph nhiu x tia X mu M1:2 41 Hỡnh 3.9: Ph phõn tớch nhit quột vi sai DSC mu M1:2 42 Hỡnh 3.10: Ph kớch thc ht ca dung dch tin cht ZnO, a) M1:2; b) M1:3; c) M1:4; d) M1:5; e) M1:6 43 Hỡnh 3.11: Ph nhiu x tia X ca cỏc mu theo t l mol mui v axit khỏc t M1:1 n M1:6 44 Hỡnh 3.12: B mt mng mng ZnO trờn lamen theo cỏc t l mui: axit khỏc 45 Hỡnh 3.13: Ph nhiu x ca cỏc mu M1:2-70; M1:2-80; M1:2-90; M1:2-100; M1:2-110 46 Hỡnh 3.14: bao ph b mt ca mng mng ZnO sau theo nhit sy ban u khỏc 46 Hỡnh 3.15: B mt mng mng ZnO trờn lamen c x lý HF t l loóng t n 5% 47 Hỡnh 3.16: Hỡnh nh b mt (5x) cỏc mu c nhit 350oC 400; 450; 500; 550 v 600oC 47 Hỡnh 3.17: Ph nhiu x tia X ca cỏc mu ZnO lp,4 lp, lp ti 500oC 48 Hỡnh 3.18: Hỡnh nh mng mng ZnO M1:2-90 lp ti 500oC 50 Hỡnh 3.19: nh kớnh hin vi in t quột mu M1:2-90 lp ti 500oC 50 Hỡnh 3.20: nh kớnh hin vi in t quột mu M1:2-90 lp, dung mụi cn ti 500oC 50 Hỡnh 3.21: Ph hp th ca cỏc mu M1:1; M1:2; M1:2.4; M1:3; M1:4; M1:5; M1:6 51 Hỡnh 3.22: th ph thuc ca (h)2 theo h ca mu M1:2 52 Hỡnh 3.23: S liu o in tr vuụng mu M1:2 53 Hỡnh 3.24: ng cong in tr P-E ca mng mng st in BLT ti 725oC 54 46 (100) nhit thp quỏ thỡ tc bay hi dung mụi chm, khin lng dung mụi cũn li keo cũn ln gõy cho mng khụng ng u v cũn b t nh hng ti quỏ trỡnh Chớnh vỡ vy kt qu cho thy ti nhit sy 90oC l im nhit phự hp nht cho n nh ca mng cng nh bao ph l tt nht Kt qu ny phự hp vi cu trỳc tinh th ca mu c ch trờn Hỡnh 3.13 n õy cú th kt lun rng mu cú t l mui : axit l 1:2 v sy 90oC (M1:2-90) cho din tớch b mt mng l ln nht v kt tinh tt Trờn c s ó ti u c tin cht v nhit sy mng mng ZnO, kho sỏt nhit , ỏnh giỏ s nh hng lờn quỏ trỡnh hỡnh thnh mng mng s c tip tc thc hin Hỡnh 3.13: Ph nhiu x ca cỏc mu M1:2-70; M1:2-80; M1:2-90; M1:2-100; M1:2110 Hỡnh 3.14: bao ph b mt ca mng mng ZnO sau theo nhit sy ban u khỏc 47 c Theo nhit bỏm ph ca mng tt hn v ci thin sch ca , b mt lamen c x lý bng dung dch axit flohydric (HF) loóng, vỡ HF l axit c bit n cú kh nng lm sch ụ-xớt Silớc Hỡnh 3.14 l b mt mng ZnO ch to trờn lamen ó c x lý bng dung dch HF loóng t 1% n 5% thi gian 30 giõy Hỡnh 3.15: B mt mng mng ZnO trờn lamen c x lý HF t l loóng t 1% n 5% Kt qu kho sỏt hỡnh thỏi b mt (Hỡnh 3.15) cho thy mu c x lý bi HF cho mng bỏm tt hn v u hn v n nh hn so vi mu khụng x lý HF Vi nng HF 2% cho thy kt qu ti u hỡnh thnh mng mng ZnO trờn lamen Da vo hiu ng ca quy trỡnh lm sch , cỏc mu kho sỏt tip theo u c x lý vi HF2%, sy ti u 90oC phỳt, v kt tinh ti 350; 400; 450; 500; 550 v 600oC Hỡnh 3.16: Hỡnh nh b mt (5x) cỏc mu c nhit 350; 400; 450; 500; 550 v 600oC Hỡnh 3.16 l hỡnh nh b mt cỏc mu mng mng ZnO, lp c cỏc nhit khỏc t 350 n 500oC trờn lamen v 550oC v 600oC trờn Si iu kin khớ O2, dũng khớ mang 0,2 lớt/phỳt 30 phỳt Kt qu cho thy theo chiu tng ca nhit cỏc mu u cú b mt u, mn v kt tinh Riờng hai mu nhit cao trờn Si, b mt mng xy hin tng nt góy v bong mng, m nguyờn nhõn cú th l s khỏc bit ln v h s gión n nhit Nh vy, cú th thy rng, b mt mng mng mn nht ti nhit 450-500oC 48 d Theo dy ỏnh giỏ kh nng hỡnh thnh mng mng lp li quy trỡnh ch to cỏc lp, cng nh iu khin dy theo mong mun, cỏc mng mng cú dy lp v lp ZnO c ch to v kho sỏt Kt qu phõn tớch cu trỳc tinh th c ch trờn Hỡnh 3.17 Cú th thy rng, cỏc nh c trng ca vt liu ZnO theo cỏc nh hng (100), (002), (101) c hỡnh thnh rt rừ nột c bit, i vi mng mng ZnO lp, cỏc nh nhiu x rt ng u v sc nột iu ny cho thy tim nng cú th ch to cỏc mng mng ZnO cú dy ln m m bo c cht lng tinh th bng k thut a lp Hỡnh 3.17: Ph nhiu x tia X ca cỏc mu ZnO lp, lp, lp ti 500oC T cỏc ph nhiu x tia X, ỏp dng cụng thc Sherrer theo rng bỏn nh ta tớnh c kớch thc ht ZnO nh sau: g = 0.9 vi bc súng tia X s dng õy l 0,15406 nm Kt qu tớnh toỏn cho thy kớch thc ht cỏc mu mng mng c thng kờ nh trờn Bng 3.1: 49 Bng 3.1: Kớch thc ht ZnO rng nh nh o Mu ( ) 2(o) M1:1.5 0.93 34.55 M1:2 0.92 34.4 M1:2.5 1.05 34.52 M1:3 0.96 36.52 M1:4 1.2 36.26 M1:5 36.26 M1:6 0.74 31.7 M1:2-2 lp 1.08 34.06 M1:2-4 lp 1.2 34.42 M1:2-8 lp 1.05 34.42 g (nm) 17.9 18.1 15.8 17.4 13.9 16.7 22.3 15.4 13.9 15.8 Nh vy cú th thy rng kớch thc ht ZnO t tớnh toỏn ny nm khong t 14-23 nm, m khỏ phự hp vi quan sỏt t kớnh hin vi in t quột (SEM) phn tip theo 3.2.2 Hỡnh thỏi b mt ca mng mng ZnO Sau kho sỏt cu trỳc tinh th ca cỏc mu cho kt qu kt tinh tt, hỡnh thỏi b mt vi mụ ca mu s c quan sỏt v phõn tớch Hỡnh 3.18 l nh k thut s ca mu ti u M1:2-90 lp ti 500oC, v Hỡnh 3.19 l hỡnh thỏi b mt quan sỏt bng kớnh hin vi in t quột SEM Trờn Hỡnh 3.19a cho thy phúng i 5000 ln (thc t l 10 m) b mt mng mng khỏ mn v ng u, khụng nt góy Tuy nhiờn, vi phõn gii sõu hn na 50.000 ln (thc t l 500 nm), nh trờn Hỡnh 3.19b, kt qu kớnh hin vi in t quột cho thy mu ZnO cú kớch thc ht khong 15-25 nm, kt qu ny khỏ tng ng vi kt qu ca Zunke v cỏc cng s (Germany) [43], cng nh kt qu tớnh toỏn t ph nhiu x tia X nh trỡnh by trờn Tuy nhiờn, cú th nhn thy, mng mng ZnO cú cu trỳc xp, cỏc ht ZnO liờn kt vi theo dng chui õy cng chớnh l lý khin cho mng mng ZnO cú tớnh cht in khụng mong mun ci thin kh nng liờn kt ca cỏc ht ZnO, dung mụi nc ca tin cht ZnO ban u c th nghim thay th bng dung mụi cn, mt cht d bay hi nhm to cho cỏc gel ZnO gn Kt qu nh SEM trờn Hỡnh 3.20a cho thy cn bay hi nhanh dn n mng xut hin cỏc vt nt rt rừ Hỡnh 3.20b cho thy cu trỳc mng ZnO dng xp v khụng cỏi thin ỏng k xp ca mng 50 Hỡnh 3.18: Hỡnh nh mng mng ZnO M1:2-90 lp ti 500oC Hỡnh 3.19: nh kớnh hin vi in t quột mu M1:2-90 lp ti 500oC Hỡnh 3.20: nh kớnh hin vi in t quột mu M1:2-90 lp, dung mụi cn ti 500oC, a) ti phõn gii 1mm; b) ti phõn gii 500nm 51 3.2.3 Tớnh cht quang ca mng mng ZnO ZnO c bit n l cht bỏn dn cú nng lng vựng cm rng Eg = 3,37 eV Trong nghiờn cu ny, ngoi kho sỏt cu trỳc tinh th v hỡnh thỏi b mt, hp th ca mng mng ZnO cng c kho sỏt v ỏnh giỏ Hỡnh 3.21 cho thy ph hp th ca cỏc mu theo t l mol mui km v axớt citric khỏc T ph hp th cho thy cng hp th ca cỏc mu l khỏc rừ rt Cỏc mu M1:1,5; M1:2; M1:2,5 cú cng hp th ln nht, cỏc mu M1:1 v M1:6 cú cng hp th nh nht Hỡnh 3.21: Ph hp th ca cỏc mu M1:1; M1:2; M1:2.4; M1:3; M1:4; M1:5; M1:6 T kt qu o ph hp th UV-VIS, s ph thuc ca (h)2 theo h c tin hnh ỏnh giỏ tỡm rng vựng cm õy, h l nng lng photon, l h s hp th Bng vic ngoi suy tuyn tớnh (linear fit) ti trc honh (trc nng lng h), nng lng vựng cm Eg s thu c Hỡnh 3.22 l th ph thuc ca (h)2 theo h ca mu M1:2, v kt qu ngoi suy tuyn tớnh (linear fit) cho thy mu M1:2 cú nng lng vựng cm Eg = 3,28 0,05 eV Kt qu ny khỏ tng ng vi kt qu ca nhúm Zunke v mng ZnO c ch to bng phng phỏp húa cú Eg t 3,2 n 3,34 eV [43] So sỏnh 52 vi bỏo cỏo ca Nanda v cỏc cng s l Eg = 3.216eV [24], nhúm ca Nguyn Vit Tuyờn v cỏc cng s [3], thỡ mng mng ZnO thu c cú rng vựng cm nm khong giỏ tr hp lý Hỡnh 3.22: th ph thuc ca (h)2 theo h ca mu M1:2 Mng mng nano ZnO c ch to trờn lamen ú d dng nhn thy trờn th ph thuc ca (h)2 theo h nh trờn Hỡnh 3.22, giỏ tr nng lng ln hn eV l lamen hp th Bng vic v th ph thuc v tớnh toỏn nh trờn, giỏ tr nng lng vựng cm Eg ca cỏc mu cũn li thu c nh sau: Bng 3.2: Giỏ tr nng lng Eg Mu M1:1 Eg (eV) 3.62 M1:1,5 3.28 M1:2 3.28 M1:2,5 3.27 M1:3 3.26 M1:4 3.2 M1:5 3.12 M1:6 3.1 53 3.2.4 Tớnh cht in ca mng mng ZnO Kh nng dn in ca mng mng ZnO l mt tham s rt quan trng cn c kho sỏt v ỏnh giỏ Kt qu o dn in ti nhit phũng ca mu M1:2 cho thy giỏ tr thu c khụng n nh Thit b o bn mi dũ Jandel nh Hỡnh 3.23 cho kt qu ti dũng 10 nA thu c th l 98.37 mV T ú theo tớnh toỏn cho thy in tr ca mng vo khong 9.8 M/sq Hỡnh 3.23: S liu o in tr vuụng mu M1:2 3.3 Tớnh cht st in ca lp in mụi v th nghim b nh st in Nh ó trỡnh by v cu trỳc ca b nh st in n gin nh trờn Hỡnh 1.1.Trong nghiờn cu ny, vt liu mng mng nano BLT c la chn lm lp in mụi v mng mng bỏn dn nano ZnO úng vai trũ lm knh dn cho b nh st in dng mng mng Cht lng ca b nh ph thuc chớnh vo hai lp ny Song song vi vic ch to kờnh dn mng mng ZnO, tớnh cht st in ca mng mng BLT cng ó c kho sỏt chi tit, v ó c cụng b trờn Khoa hc v Cụng ngh s 54 (1A) 2016 Trong nghiờn cu ny, mu mng mng BLT ti 725oC cú tớnh cht in nh Hỡnh 3.24 c la chn cho cu trỳc ca b nh 54 Hỡnh 3.24: ng cong in tr P-E ca mng mng st in BLT ti 725oC Kt qu cho thy giỏ tr phõn cc d l khong 10 àC/cm2 Giỏ tr ny l ln lm lp st in tin hnh ch to mng mng nano ZnO b nh st in n gin Do thi gian gii hn thc hin lun vn, mc dự c hai lp mng mng bỏn dn ZnO v lp in mụi st in BLT ó c kho sỏt ỏnh giỏ bc u, nhng cu trỳc b nh st in cha c kho sỏt v ỏnh giỏ chi tit phm vi nghiờn cu ny Cú th dn chng mt vớ d in hỡnh cho cu trỳc b nh ca tỏc gi Kaneko v cỏc cng s ó ch to mt transitor mng mng st in hiu ng trng cu trỳc ZnO/Pb(Zr,Ti)O3 (PZT)/SrRuO3 (SRO) trờn Pt/SiO2/Si Vi kờnh l mng mng ZnO c ch to bng phng phỏp bc bay bng lazer xung (PLD) Kt qu cho thy b nh cú t s úng m ln hn 105 (Ion/Ioff) linh ng cao 26 cm2 V-1 s-1 v t cỏc thụng s khỏc cho thy thi gian lu tr d liu l hn 10 nm [39] Nh vy, vi nhng kt qu v mng mng nano ZnO v mng mng BLT thu c, vic ch to th nghim b nh st in Vit Nam l mt hng nghiờn cu mi m v y trin vng, nhm thay th cỏc thit b nh truyn thng nh b nh truy cp ngu nhiờn RAM hay b nh dũng flash 55 KT LUN ó kho sỏt v lm ch cụng ngh ch to dung dch tin cht ZnO dựng ch to mng mng ZnO t cỏc cht húa hc thụng dng, sn cú v giỏ thnh thp nh mui km nitrat, axit citric Hng ch to mng mng ZnO bng phng phỏp sol-gel l mt hng nghiờn cu mi y tim nng ti Vit Nam, vỡ quy trỡnh n gin v d trin khai phm vi rng ó ti u quy trỡnh ch to mng mng ZnO bng phng phỏp sol-gel t dung dch tin cht ZnO, t vic kho sỏt nhit sy, nhit , x lý v dy mng mng Kt qu phõn tớch nhiu x tia X cho thy cỏc mng mng ZnO kt tinh tt nhit khong 450-500oC, cú cỏc nh c trng nh l (100), (002), (101), truyn qua cao, nng lng vựng cm Eg ca mu M1:2 l 3,28eV Kt qu phõn tớch nh SEM cho thy kớch thc ht ZnO trờn b mt mng mng khong 20 nm ó kho sỏt v ch to thnh cụng mng mng st in BLT úng vai trũ l lp in mụi cho b nh st in th nghim Kt qu mng mng st in ch rng ti nhit 725oC mng mng cú giỏ tr phõn cc d l 10 àC/cm2 Ch to mng mng nano bng phng phỏp sol-gel l mt hng mi m ti Vit Nam v cho thy nhiu tim nng phỏt trin Vic lm ch c dung dch tin cht ch to mng mng ZnO l bc thnh cụng ban u, nhng l tin quan trng tin hnh th nghim ch to b nh st in dng mng mng cú cu trỳc mong mun Do thi gian gii hn thc hin lun thc s, cỏc kt qu nghiờn cu ny cn c nhõn rng nh ch to mng mng bỏn dn loi n (ZnO pha Al), hay mng mng bỏn dn loi p (ZnO pha Ag), nhm nh hng khụng ch ng dng b nh st in m cũn cỏc thit b quang t nh pin mt tri hay i-t phỏt quang, cỏc nghiờn cu tip theo v tng lai 56 DANH MC CễNG TRèNH KHOA HC CA TC GI Tran Van Dung, Hoang Ha, Hoang Thi Thanh Tam, Vu Thi Dung, Nguyen Van Dung, Do Hong Minh, Vu Thi Huyen Trang, Nguyen Quang Hoa, Bui Nguyen Quoc Trinh, Investigation structural and Ferroelctric Properties of Bi3.25La0.75Ti3O12 Thin films, Journal of Science and Techlology 54(1A) 2016 80-87 Nguyen Quang Hoa, Nguyen Thi Xuyen, Vuong Quoc Viet, Vu Thi Huyen Trang, Hoang Ha, Hoang Thi Thanh Tam, Vu Thi Dung, Tran Van Dung, Bui Nguyen Quoc Trinh, Study on ITO Thin films Prepared by multi-Annealing Technique, Journal of Science and Techlology 54(1A) 2016 136-142 Trn Vn Dng, V Th Huyn Trang, V Th Dung, Nguyn Vn Dng, Nguyn Th Bỡnh, Nguyn Th Thanh thy, Nguyn Quang Hũa, Hng Minh, Bựi Nguyờn Quc Trỡnh, Kho sỏt ch to mng mng nano LaNiO3 trờn lỏ Al thay th Si tớch hp t in st in, Advances in Applied and Engineering Physics IV-Publishing house for Science and Technology 2016 Hong H, Hong Th Thanh Tõm, Trn Vn Dng, Nguyn Quang Hũa, Nguyn Th Thu Thy, Nguyn Ngc nh, Bựi Nguyờn Quc Trỡnh, Thit k ch to h AP Plasma lnh s dng khớ nit nh hng ng dng bo qun hoa qu, Advances in Applied and Engineering Physics IV-Publishing house for Science and Technology 2016 57 TI LIU THAM KHO Ting Vit Nguyn Nng nh (2005), Vt l k thut v mng mng, NXB HQGHN Nguyn Huy Tip (2013), Nghiờn cu tớnh cht ca mng mng PZT cu trỳc nano ch to bng phng phỏp dung dch nh hng ng dng cho b nh st in, Lun Thc s, Trng i hc Cụng ngh, i hc Quc gia H Ni Nguyn Vit Tuyờn (2011), Ch to, nghiờn cu tớnh cht ca mng mng, vt liu cu trỳc nano trờn c s oxit km pha v kh nng ng dng, Lun ỏn tin s Vt lý cht rn, Trng i hc Khoa hc t nhiờn, i hc Quc gia H Ni Ting Anh Bae J C., Kim S S., Choi E K., Song T K., Kim W J., Lee Y I (2005), Ferroelectric properties of lanthanum-doped bismuth titanate thin films grown by a sol gel method, Thin Solid Films 472, pp 9095 Bagnall D.M., Chen Y.F., Shen M.Y., Zhu Z., Goto T., Yao T (1998), Room temperature excitonic stimulated emission from zinc oxide epilayers grown by plasmaassisted MBE, Cryst J Growth 184, pp 605609 Bagnall D.M., Chen Y.F., Zhu Z., Yao T., Koyama S., Shen M.Y., Goto T (1997), Optically pumped lasing of ZnO at room temperature, Appl Phys Lett 70, pp 2230 2232 Burr G.W., Kurdi B.N., Scott J.C., Lam C.H., Gopalakrishnan K., Shenoy R.S (2008), Overview of Candidate Device Technologies for Storage-Class Memory, IBM J Res Dev 52 (4/5), pp 449464 Byung E.P., Hiroshi I., Masanori O., Shigeki S., Sung M.Y (2016), Ferroelectric Field Gate Effect Transistor Memories, Top Appl Phys 131, pp 3-5 10 Cited at The International Technology Road Map for Semiconductors Editions (ITRS) 10 Dong X., Wu X., Sun G., Xie Y., Li H., Chen Y (2008), Circuit and microarchitecture evaluation of 3D stacking magnetic RAM (MRAM) as a universal memory replace-ment, Proceedings of the 45th annual Design Automation Conference, Anaheim, California 11 Eisuke T., Tatsuya S (2016), Applications of Oxide Channel Ferroelectric-Gate Thin Film Transistors, Top Appl Phys 131, pp 335-347 12 Ghosh R., Mallik B., Fujihara S., Basak D (2005), Photoluminescence and photoconductance in annealed ZnO thin films, Chem Phys Lett 403, pp 415419 13 Hadis M., ĩmit ệ (2009), Zinc Oxide: Fundamentals, Materials and Device Technology, Weinheim WILEY-VCH 58 14 Hiroyuki T., Yukihiro K., Yoshihisa K (2008), A Ferroelectric Gate Field Effect Transistor with a ZnO/Pb(Zr,Ti)O3 Heterostructure Formed on a Silicon Substrate, Jpn J Appl Phys 47 (9), pp 75277532 15 Hua C.C., Chia F.C., Cheng C.L (2006), Thin film transitor with active layer of zinc oxide ZnO fabricated by low temperature chemical bath method, Thin Solid Films 498, pp 142-145 16 Ilican S., Caglar Y., Caglar M (2008), Preparation and characterization of ZnO thin films deposited by sol-gel spin coating method, J Optoelecton Adv M 10 (10), pp 2578 2583 17 Kawasaki M., Ohtomo A., Ohkubo I., Koinuma H., Tang Z.K., Yu P., Wong G.K.L., Zhang B.P (1998), Excitonic ultraviolet laser emission at room temperature from naturally made cavity in ZnO nanocrytal thin films, Segawa Y., Mater Sci Eng B 56, pp 239245 18 Kryder M.H., Kim C.S (2009), After Hard Drives - What Comes Next?, IEEE T Magn 45 (10), pp 3406 - 3413 19 Lee J., Bhattacharyya D., Easteal A.J., Metson J.B (2008), Properties of nanoZnO/poly(vinyl alcohol)/poly(ethylene oxide) composite thin films, Current Applied Physics 8, pp 4247 20 Lin H., Zhou S., Huang T., Teng H., Liu X., Gu S., Zhu S., Xie Z., Han P., Zhang R (2009), Characterization of m-plane ZnO thin film on -LiAlO2 (1 0) substrate by metal-organic chemical vapor deposition, J Alloys Compd 467, pp L8L10 21 Lin X., Guan Q., LI H., Liu Y., Zou G T (2012), Preparation and characterization of dense lanthanum-doped bismuth titanate ceramics, Sci China Phys Mech Astron 55, pp 33-39 22 Makino T., Chia C.H., Nguen T.T., Segawa Y., Kawasaki M., Ohtomo A., Tamura K., Koinuma H (2000), Radiative and nonradiative recombination processes in latticematched (Cd,Zn)O/(Mg,Zn)O multiquantum wells, Appl Phys Lett 77, pp 16321634 23 Mulayam S.G., Bhupendra S.R., Pramod K.S., Ajaypal I., Anand M.A., Suresh B (2010), Thermally stimulated current and differential scanning calorimetry spectroscopy for the study of polymer nanocomposites, J Therm Anal Calorim 101, pp 315321 24 Nanda S., Gupta P.S (2010), Structural and Optical Properties of Sol-gel Prepared ZnO Thin Film, Applied Physics Research (1), pp 19-28 59 25 Ohtomo A., Kawasaki M., Sakurai Y., Yoshida Y., Koinuma H., Yu P., Tang Z.K., Wong G.K.L., Segawa Y (1998), Room temperature ultraviolet laser emission from ZnO nanocrystal thin films grown by laser MBE, Mater Sci Eng B 54, pp 2428 26 Park B.H., Kang B.S., Bu S.D., Noh T.W., Lee J., Jo W (1999), Lanthanumsubstituted bismuth titanate for use in non-volatile memories, Nature 41, pp 682-684 27 Park C H., Zhang S B., Su-H W (2002), Origin of p-type doping difficulty in ZnO: The impurity perspective, Phys Rev B 66, pp 073202 28 Pierre C (1998), Introduction to Sol-gel Processing, Kluwer Academic Publisher, pp 1-25 29 Reynolds D.C., Look D.C., Jogai B (1996), Optically pumped ultraviolet lasing from ZnO, Solid State Commun 99, pp 873875 30 Reza S.R., Mohammad R.L.E., Masoud F.K., Masoud B., Hossein J (2011), Large Scale Synthesis of Zinc Oxide Nano- and Submicro-Structures by Pechini's Method: Effect of Ethylene glycol/Citric Acid Mole Ratio on Structural and Optical Properties, Current Nanoscience (5), pp 807-812 31 Rodrigo M.F., Maycon M., Augusto B.N., Carlos F.O.G., Paulo N.L.F., Francisco C.L (2014), Theoretical Investigation of Geometric Confgurations and Vibrational Spectra in Citric Acid Complexes, Mat Res 17 (3), pp 550-556 32 Romero R., Leinen D., Dalchiele E.-A., Ramos-Barrado J.-R., Martớn F (2006), The effects of zinc acetate and zinc chloride precursors on the preferred crystalline orientation of ZnO and Al-doped ZnO thin films obtained by spray pyrolysis, Thin Solid Films 515, pp 19421949 33 Scott J.F., Kammerdiner L., Paris M., Traynor S., Ottenbacher V., Shawabkeh A., and Oliver W.F.(1988), Switching kinetics of lead zirconate titanate submicron thinfilm memories, J Appl Phys 64, pp 787-792 34 Segawa Y., Ohtomo A., Kawasaki M., Koinuma H., Tang Z.K., Yu P., Wong G.K.L (1997), Growth of ZnO Thin Film by Laser MBE: Lasing of Exciton at Room Temperature, Phys Status Solidi B 202, pp 669672 35 Shintaro Y Yoshihisa H., Hitoshi M., Gouji A., Takahiro O., Takashi I., Hirofumi M and Hiroshi F (2003), Compositional Dependence of Electrical Properties of Highly (100)-/(001)-Oriented Pb(Zr,Ti)O3 Thick Films Prepared on Si Substrates by Metalorganic Chemical Vapor Deposition, Jpn J Appl Phys 42 (9B), pp 5922 5926 36 Tang Z.K., Wong G.K.L., Yu P., Kawasaki M., Ohtomo A., Koinuma H., Segawa Y (1998), Room-temperature ultraviolet laser emission from self-assembled ZnO microcrystallite thin films, Appl Phys Lett 72, pp 32703272 60 37 Tomar M.S., Melgarejo R.E., Hidalgo A., Mazumder S.B., Katiyar R.S (2003), Structural and ferroelectric studies ofBi3.44La0.56Ti3O12 films, Appl Phys Lett 83, pp 341-343 38 Yang Z (2013), Vertically integrated ZnO-Based 1D1R structure for resistive switching, J Phys D: Appl Phys 46 (14), pp 145101 39 Yoshihisa K., Yukihiro K., Hiroyuki T., and Yasuhiro S (2008), Nonvolatile Memory Using Epitaxially Grown Composite-Oxide-Film Technology, Jpn J Appl Phys 47 (4), pp 27192724 40 Yukihiro K., Hiroyuki T., Yoshihisa K (2009), NOR-Type Nonvolatile Ferroelectric-Gate Memory Cell Using Composite Oxide Technology, Jpn J Appl Phys 48, pp 09KA19 41 Yu P., Tang Z.K., Wong G.K.L., Kawasaki M., Ohtomo A., Koinuma H., Segawa Y (1998), Room-temperature gain spectra and lasing in microcrystalline ZnO thin films, Cryst J Growth 184, pp 601604 42 Zhong L.W (2004), ZnO Nanowires Synthesized by Vapor Trapping CVD Method, J Phys.- Condens Mat 16, pp R829R858 43 Zunke I., Heft A., Schọfer P., Haidu F., Lehmann D., Grỹnler B., Schimanski A., Zahn D.R.T (2013), Conductive zinc oxide thin film coatings by combustion chemical vapour deposition at atmospheric pressure, Thin Solid Films 532, pp 5055 44 Zu P., Tang Z.K., Wong G.K.L., Kawasaki M., Ohtomo A., Koinuma H., Segawa Y (1997), Ultraviolet spontaneous and stimulated emissions from ZnO microcrystallite thin films at room temperature, Solid State Commun 103, pp 459463 ... vào tình hình Việt Nam, mạnh dạn vào nghiên cứu khảo sát màng mỏng ZnO chế tạo phương pháp sol-gel 1.5 Các phương pháp chế tạo màng mỏng BLT màng mỏng ZnO Có nhiều phương pháp vật lý phương pháp. .. TRẦN VĂN DŨNG KHẢO SÁT VÀ CHẾ TẠO MÀNG MỎNG NANO ZnO BẰNG PHƯƠNG PHÁP SOL-GEL ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG BỘ NHỚ SẮT ĐIỆN Chuyên ngành: Vật liệu Linh kiện nano Mã số: Chuyên ngành đào tạo thí điểm... chất chế tạo thành công màng mỏng ZnO phương pháp sol-gel Dựa mục tiêu này, tên đề tài nghiên cứu lựa chọn là: Khảo sát chế tạo màng mỏng nano ZnO phương pháp sol-gel định hướng ứng dụng nhớ sắt