Bài thuyết trình Chế tạo màng đa lớp ZnO/Ag/ZnO ở nhiệt độ phòng nêu lên một số vấn đề tổng quan, thực nghiệm và kết quả chế tạo màng đa lớp ZnO/Ag/ZnO ở nhiệt độ phòng. Bài thuyết trình hữu ích với các bạn chuyên ngành Vật lý và những ngành có liên quan.
CHẾ TẠO MÀNG ĐA LỚP ZnO/Ag/ZnO Ở NHIỆT ĐỘ PHÒNG Thực hiện: Nguyễn Văn Thọ CBHD: TS Lê Trấn Tổng Quan • Màng dẫn điện suốt TCO sử dụng rộng rãi thiết bị quang điện, hình hiển thị, pin mặt trời Tuy nhiên màng TCO có điện trở cao Mành hình hiển thị Pin mặt trời TỔNG QUAN • Vì có nhiều hướng nghiên cứu nhằm tạo màng có độ dẫn điện cao • Gần có nhiều tác giả phát triển màng đa lớp ITO/Kim loại(10 nm)/ITO (IMI) ITO Kim Loại ITO TỔNG QUAN • Màng IMI tạo có nhiều ưu điểm vượt trội so với màng TCO độ dẫn điện cao, có độ truyền qua cao dải bước sóng nhìn thấy bề dày nhỏ so với TCO • Tuy nhiên để chế tạo màng IMI có chi phí cao chế tạo bia ITO màng ITO thường độc ITO Kim Loại ITO Tổng Quan • Vấn đề phải thay ITO vật liệu khác có giá thành rẻ độc, màng tạo có tính chất tương tự • ZnO thay ITO tốt rẻ khơng độc, rễ kiếm tự nhiên ZnO Kim Loại ZnO TỔNG QUAN • Tính chất quang tính chất đện màng phụ thuộc vào lớp kim loại • Ag kim loại có độ dẫn diện tốt cho màng ITO/Ag/ITO Màng ITO/Ag/ITO tạo với độ dẫn điện độ truyền qua tốt Trong báo cáo gần chưa đề cập tới việc chọn Ag cho lớp ZnO Vì chúng tơi phát triển màng ZnO/Ag/ZnO ZnO Ag ZnO THỰC NGHIỆM • Màng ZnO ZnO/Ag/ZnO chế tạo đế thủy tinh • Bia ZnO có độ tinh khiết 99.9995% bán kính 7.62 cm, bề dày 0.64 cm • Bia Ag có độ tinh khiết 99.999%, bán kính 7.62 cm, bề dày 0.64 cm Đế thủy tinh 7.62 cm 0.64 cm THỰC NGHIỆM • Đế thủy tinh sử lý bề mặt siêu âm acetone, rửa nước tinh khiết sau sấy khơ dòng khí N trước tạo màng • Phương pháp tạo màng chọn Phún xạ magnetron RF DC dễ dàng diều chỉnh thông số tạo màng Hệ phún xạ magneton THỰC NGHIỆM • Đế thủy tinh sử lý bề mặt siêu âm acetone, rửa nước tinh khiết sau sấy khơ dòng khí N trước tạo màng • Phương pháp tạo màng chọn Phún xạ magnetron RF DC dễ dàng diều chỉnh thơng số tạo màng Hệ phún xạ magneton THỰC NGHIỆM • Khỏang cách bia đế 53 mm áp suất buồng phún xạ 6.10-3 Torr khí Ar tinh khiết Tốc độ quay đế điều chỉnh 18 vòng/phút (rpm) • Độ dày màng ZnO phủ khoảng 20 nm đến 100 nm màng Ag khoảng từ nm đến 15 nm 6.10-3 Torr 53 mm KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Điện trở suất giảm nhanh độ dày lớp Ag tăng tới 6nm Điện trở suất đo màng đa lớp lớp Ag nm ohm/sq Hình 2: Sự phụ thuộc điện trở suất màng ZnO/Ag/ZnO vào độ dày lớp Ag ZnO có bề dày (a) 20 nm, (b) 30 nm, (c) 50nm KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Khi bề dày lớp Ag tăng lớn nm điện trở suất khơng thay đổi Tính chất điện màng đa lớp phụ thuộc vào tác động lớp Ag vào lớp ZnO gần lớp tiếp xúc Hình 2: Sự phụ thuộc điện trở suất màng ZnO/Ag/ZnO vào độ dày lớp Ag ZnO có bề dày (a) 20 nm, (b) 30 nm, (c) 50nm KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Đối với phổ màng đơn lớp ZnO xuất đỉnh phổ gần 450 nm với độ truyền qua 80% Đối với màng đa lớp ZnO/Ag/ZnO có dịnh chuyển đỉnh phổ phía bước sóng dài Hình 3: Sự phụ thuộc độ truyền qua màng đa lớp ZnO/Ag/ZnO lên độ dày lớp Ag KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Ở bề dày nm lớp Ag độ truyền qua màng ZnO/Ag/ZnO đạt 90% bước sóng 580 nm Hình 3: Sự phụ thuộc độ truyền qua màng đa lớp ZnO/Ag/ZnO lên độ dày lớp Ag KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Khi đo độ truyền qua màng đa lớp với độ dày lớp khác bước sóng 580 nm Ta đạt cực đại độ dày lớp Ag nm Hình 4: Sự phụ thuộc độ truyền qua cực đại màng đa lớp bước sóng 580 nm lên bề dày lớp Ag lớp ZnO ở: (a) 20 nm, (b) 30 nm, (c) 50 nm,(d) 100 nm KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN •Theo báo cáo M.Fahland, P Karlsson, C Charton, Thin Solid Films 392 (2001) 334 G Leftheriotis, P Yianoulis, D Patrikios, Thin Solid Films 306 (1997) 92 Một lớp Ag liên tục có độ hấp thụ thấp độ dẫn điện tốt Lớp Ag mỏng xem suốt dải bước sóng nhìn thấy Hình 4: Sự phụ thuộc độ truyền qua cực đại màng đa lớp bước sóng 580 nm lên bề dày lớp Ag lớp ZnO ở: (a) 20 nm, (b) 30 nm, (c) 50 nm,(d) 100 nm KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN •Ở độ dày mức tới hạn điện trở suất độ hấp thụ màng tăng nhanh •Do có chuyển từ dạng màng liên tục sang dạng ốc đảo tách biệt nguyên tử Ag Hình 4: Sự phụ thuộc độ truyền qua cực đại màng đa lớp bước sóng 580 nm lên bề dày lớp Ag lớp ZnO ở: (a) 20 nm, (b) 30 nm, (c) 50 nm,(d) 100 nm KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN •Phổ truyền qua màng ZnO/Ag/ZnO có dịch chuyển bờ hấp thụ phía bước sóng dài •Phổ truyền qua màng (20nm)ZnO/Ag/ZnO(20nm) có độ truyền qua cao nhất, 90% Hình 5: Sự phụ thuộc độ truyền qua màng ZnO/Ag/ZnO lên độ dày lớp ZnO KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN •S.S Lin, J.L Huang báo cáo [24, 25] Tivà Al- pha tạp vào màng ZnO, độ ghồ ghề tăng tăng bề dày •Màng (ZnO/Ag/ZnO với độ dày lớp ZnO 20nm có độ ghồ ghề nhỏ Hình 5: Sự phụ thuộc độ truyền qua màng ZnO/Ag/ZnO lên độ dày lớp ZnO KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN •G Laukaitis, S Lindroos, S Tamulevieius, M Leskela cơng trình [26] báo cáo độ ghồ ghề gần với phát triển cấu trúc hình học màng •Yếu tố ảnh hưởng tới phổ truyền qua độ dẫn điện màng Hình 5: Sự phụ thuộc độ truyền qua màng ZnO/Ag/ZnO lên độ dày lớp ZnO KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Hình 6: Hình chụp AFM màng ZnO/Ag/ZnO với độ dày lớp ZnO khác (a) 20 nm, (b) 50 nm and (c) 100 nm KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN •Lớp Ag khơng cố định Có khếch tán lớp Ag vào lớp Ag •Làm thay đổi độ ghồ ghề màng làm thay đổi cấu trúc hình học màng Hình 7: Ảnh cross-sectional SEM màng ZnO(50 nm)/Ag(6 nm)/ ZnO(50 nm) KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Hình 8: Sự phụ thuộc điện trở suất độ truyền qua cực đại lên độ dày lớp Ag màng ZnO(20 nm)/Ag/ZnO(20 nm) KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Hình 9: So sánh màng ZnO/Ag/ZnO có bề dày lớp Ag khác lớp ZnO có độ dày 20, 30 50 nm KẾT LUẬN Nhiều cấu trúc màng đa lớp ZnO/Ag/ZnO tạo khảo sát tính chất điện, quang Màng đa lớp tốt đạt có điện trở suất ohm/sq với độ truyền qua 90% bước sóng 580 nm Có thể tổng hợp điện cực có điện trở suất nhỏ nhiệt độ phòng khơng cần sử dụng đế nhiệt độ cao ủ nhiệt Có thể chế tạo màng loại vật liệu polymer ... độ truyền qua màng đa lớp ZnO/Ag/ZnO lên độ dày lớp Ag KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Ở bề dày nm lớp Ag độ truyền qua màng ZnO/Ag/ZnO đạt 90% bước sóng 580 nm Hình 3: Sự phụ thuộc độ truyền qua màng đa. .. sánh màng ZnO/Ag/ZnO có bề dày lớp Ag khác lớp ZnO có độ dày 20, 30 50 nm KẾT LUẬN Nhiều cấu trúc màng đa lớp ZnO/Ag/ZnO tạo khảo sát tính chất điện, quang Màng đa lớp tốt đạt có điện trở suất... VÀ THẢO LUẬN Điện trở suất giảm nhanh độ dày lớp Ag tăng tới 6nm Điện trở suất đo màng đa lớp lớp Ag nm ohm/sq Hình 2: Sự phụ thuộc điện trở suất màng ZnO/Ag/ZnO vào độ dày lớp Ag ZnO có bề dày