(Luận án tiến sĩ) nghiên cứu chế tạo và khảo sát một số tính chất của màng mỏng trên cơ sở zno và khả năng ứng dụng của chúng

mở đầu Sự phát triển mạnh mẽ công nghệ thông tin ngày đòi hỏi tốc độ xử lý nh- khả nhớ máy tính cao Hai điều đạt đ-ợc dựa vào trình liên quan đến chuyển động điện tử, vi điện tử đại đà đạt đến giới hạn lý thuyết hai mặt tốc độ truyền liệu khả nhớ máy tính [11] Vấn đề đ-ợc giải tốt hơn, nghiên cứu khoa học nh- thùc tiƠn nÕu sư dơng mèi liªn hƯ t-ợng liên quan đến chuyển động điện tử quang học chất bán dẫn Để làm đ-ợc điều cần phải tập trung nghiên cứu t-ợng quang điện tử [5, 13], thay việc nghiên cứu t-ợng điện tử đơn Sự phát triển công nghệ viễn thông sợi quang ®ãng mét vai trß quan träng sù bïng nỉ cđa c«ng nghƯ th«ng tin Mét -u thÕ lín nhÊt khả cung cấp băng thông rộng, truyền liệu với tốc độ hàng trăm Gigabit giây [5] Trong công nghệ cáp quang sử dụng LED galli-asenic laze, photon đ-ợc sử dụng để truyền tải thông tin, nh-ng phần xử lý (thu, điều biến, khuếch đại, phân kênh, chuyển kênh ) chủ yếu dùng điện tử Nhvậy, cần phải có chun ®ỉi ®iƯn tư  photon (quang ®iƯn tư) NhiỊu linh kiện quang điện tử nh- laze bán dẫn, điốt phát quang, cửa sổ quang học đà đ-ợc sử dụng khoa học, công nghệ điện tử, kỹ thuật thông tin liên lạc, kỹ thuật máy tính, tự động điều khiển quang học Quang điện tử đà đánh dấu phát triển kỹ thuật điện tử Sự phát triển kỹ thuật vi điện tử, từ sợi quang đ-ợc ứng dụng rộng rÃi công nghệ thông tin, đà hình thành ý t-ởng kỹ thuật quang tích hợp Đó kỹ thuật tích hợp mạch (chip) phần tử xử lý thông tin, chủ yếu dùng photon Công nghệ chế tạo mạch nh- giống nh- kỹ thuật vi điện tử (IC) bán dẫn, đ-ợc thực đồng thời theo lớp Việc sư dơng photon cã -u ®iĨm lín so víi ®iƯn tử tốc độ truyền cao nhiều, song việc dùng tr-ờng điện từ để điều khiển dòng photon phức tạp dòng điện tử Khi phần lớn khâu công nghệ thông tin sử dụng photon, việc tích hợp truyền dẫn, xử lý, l-u trữ thông tin thực tạo b-ớc ®ét ph¸ míi lÜnh vùc quang tư häc (photonics) Nhìn cách tổng quát, quang tích hợp kỹ thuật có triển vọng Tuy nhiên, ch-a xuất phần tử có vai trò kỹ thuật quang tử giống nh- mạch IC kỹ thuật bán dẫn Nền tảng cho phát triển quang tử học c¸c vËt liƯu quang tư HiƯn nay, vËt liƯu quang tử đ-ợc nghiên cứu rộng rÃi nhiều phòng thí nghiệm giới Các vật liệu quang điện tử có nhiều ứng dụng nh- màng bán dẫn hai ba thành phần nh- ZnS, ZnO, CdS, CdTe, CuInSe2, CdHgTe Các hợp chất bán dẫn AIIBVI thu hút quan tâm nghiên cứu đặc biệt cã nhiỊu tÝnh chÊt rÊt hÊp dÉn nh- ®é réng vùng cấm lớn nhiệt độ phòng, cho phép mở rộng giới hạn ứng dụng linh kiện quang điện tử từ miền nhìn thấy đến miền tử ngoại gần Các hợp chất AIIBVI có chuyển mức vùng cấm thẳng, đồng thời chuyển mức phát quang gây tâm sâu có xác suất lớn, nên hy vọng chuyển dời điện tử với hiệu suất l-ợng tử cao [1, 12] Ôxít kẽm (ZnO) hợp chất bán dẫn thuộc nhóm AIIBVI có nhiều đặc tính quí báu nh- độ rộng vùng cấm lớn (cỡ 3,3 eV nhiệt độ phòng), có độ bền vững, độ rắn, nhiệt độ nóng chảy cao Nhiều phòng thí nghiệm giới tập trung nghiên cứu vật liệu ZnO dạng màng mỏng đà tìm đ-ợc nhiều ứng dụng khác ZnO vật liệu cho linh kiện quang điện tử hoạt động vùng phổ tử ngoại, chuyển mức phát quang xảy với xác suất lớn Đối với ZnO hiệu suất l-ợng tử phát quang đạt gần 100%, mở triển vọng việc chế tạo laze ZnO Màng ZnO đ-ợc chế tạo th-ờng mang tính dẫn điện loại n tồn sai hỏng tự nhiên nồng độ hạt tải thấp tính ổn định không cao Để chế tạo màng ZnO dẫn điện suốt miền nhìn thấy có tính ổn định cao, ng-êi ta th-êng pha t¹p chÊt nhãm III nh-: Ga, Al, In [34, 49, 58, 80, 83, 122, 126, 134, 140, 166, 182, 190] Nồng độ tạp ZnO lên đến 1020cm-3 Ng-ời ta dự đoán t-ơng lai mµng ZnO sÏ thay thÕ cho mµng ITO trun thống vật liệu ZnO có giá thành rẻ [4] Các màng dẫn suốt ZnO pha tạp Al ng-ng kết đế polyme nh- đà công bố [120, 183, 192] có điện trở suất khoảng 10-3 10-4 cm với mật độ hạt tải 2,6 1020 cm-3 độ linh động Hall cỡ 5,78 13,11 cm2V-1s-1, độ dày 440 nm với độ truyền qua trung bình 80% có nhiều -u điểm so với màng ng-ng kết đế thủy tinh, chẳng hạn nh- nhẹ hơn, thể tích nhỏ Các màng dẫn điện suốt đ-ợc sử dụng hình tinh thể lỏng, cửa sổ điện từ, thiết bị điện quang uốn đ-ợc, g-ơng phản xạ nhiệt dễ phủ khó phủ Gần đây, có nhiều công bố đà chế tạo ZnO loại p cách pha tạp đồng thời N Ga [101, 194, 196] chế tạo màng ZnO môi tr-ờng khí NH3-O2 với nhiệt độ đế cao từ 400 550 oC đà mở khả ứng dụng cụ thể cho thiết bị quang khác Do có chuyển dời điện tử thẳng l-ợng liên kết exciton tự lớn (60 meV) nên ZnO vật liệu hứa hẹn cho loại linh kiện quang điện tử hoạt động sở exciton nhiệt độ phòng nh- lọc sóng âm [30, 56], hình hiển thị, g-ơng phản xạ nhiệt Các tính toán lý thuyết nh- kết thực nghiệm đà cho thấy, bán dẫn trở nên có tính chất sắt từ nhiệt độ phòng pha tạp nguyên tố từ (nhcác kim loại chuyển tiếp 3d: Fe, Co, Ni, Mn ) vào vật liệu bán dẫn có độ rộng vùng cấm lớn nh- ZnO, GaN TiO2 Độ hòa tan Mn Co ZnO lớn so với độ hòa tan nguyên tố kim loại chuyển tiếp 3d khác Ngoài ra, trạng thái hóa trị Co ổn định bán kính iôn Co2+ gần bán kính iôn Zn2+, dẫn đến khả dễ dàng thay thÕ Zn b»ng Co b¸n dÉn ZnO [93] Phổ huỳnh quang màng ZnO nhiệt độ phòng theo nhiều tác giả [45, 48, 58] th-ờng tồn nhiều dải khác phụ thuộc vào ph-ơng pháp chế tạo điều kiện phát triển màng Dải phát xạ vùng tử ngoại gần bờ hấp thụ có đỉnh nằm khoảng 380 nm th-ờng đ-ợc giải thích trình tái hợp exciton [87, 99] Dải phổ từ 390 410 nm luôn tồn với loại mẫu ZnO có nguồn gốc từ nhiều chế tái hợp xạ gần bờ hấp thụ Dải phát xạ vùng màu xanh, đỉnh phổ huỳnh quang khoảng b-ớc sóng 500 510 nm có đặc ®iĨm lµ rÊt réng vµ tï HiƯn nay, cã rÊt nhiều quan điểm khác nguồn gốc đỉnh tái hợp [30, 59, 91] Dải phát xạ vùng mầu da cam với đỉnh 620 nm, mạng tinh thể ZnO tồn nút khuyết Zn hay iôn O vị trí điền kẽ tạo thành cặp đono-axepto [91] Dải phát xạ vùng mầu đỏ có đỉnh 663 nm lặp lại phonon Bản chất dải tạp chất Fe+3 Li+ hóa chất ban đầu đ-ợc sử dụng để chế tạo mẫu [99] Tuy nhiên, chế xạ gây phổ huỳnh quang ZnO nhiều vấn đề cần đ-ợc nghiên cứu làm sáng tỏ Màng ZnO pha tạp Al, Ga In có độ phản xạ hồng ngoại tốt nên đ-ợc dùng để phủ lên cửa kính xây dựng Khi pha tạp chất Pd, Pt màng ZnO trở nên có tính chất nhạy khí hyđrô [61,76, 85] Các chuyển tiếp dị thể ZnO đ-ợc dùng làm linh kiện quang điện tử chất l-ợng cao hoạt động vùng tử ngoại làm pin mặt trời chất l-ợng cao Đặc biệt, vật liệu ZnO có cấu trúc nanô đ-ợc tập trung nghiên cứu với hy vọng t-ơng lai nã sÏ cho phÐp chÕ t¹o mét thÕ hƯ míi c¸c linh kiƯn cã nhiỊu tÝnh chÊt -u viƯt so với mẫu dạng khối Do có nhiều đặc tính quý báu khả ứng dụng phong phú nên đà chọn vật liệu ZnO đối t-ợng để nghiên cứu luận án Trong năm gần đây, số sở nghiên cứu n-ớc có phòng thí nghiệm Vật lý Chất rắn - Khoa Vật lý - tr-ờng Đại học Khoa học Tự nhiên ĐHQG Hà Nội đà sử dụng ph-ơng pháp khác để chế tạo nghiên cøu c¸c tÝnh chÊt vËt lý cđa vËt liƯu quang ®iƯn tư ZnO NhiƯt ®é nãng ch¶y cđa vËt liƯu ZnO cao (khoảng 1973 oC) vật liệu thăng hoa dễ bị tách pha, nên màng ZnO th-ờng đ-ợc chế tạo ph-ơng pháp nh-: ph-ơng pháp epitaxy chùm phân tử, ph-ơng pháp laze xung, ph-ơng pháp phún xạ catôt, ph-ơng pháp phun tĩnh điện, ph-ơng pháp bốc bay axetat kẽm chân không, ph-ơng pháp sol-gel Để nghiên cứu tính chất quang vµ hnh quang cđa mµng ZnO tinh khiÕt vµ ZnO pha tạp chất, sử dụng ph-ơng pháp phổ hấp thụ phổ quang huỳnh quang Trong phép đo phổ quang huỳnh quang, nhiệt độ mẫu đ-ợc thay đổi từ nhiệt độ 11 K đến nhiệt độ phòng Đây ph-ơng pháp nghiên cứu nhạy vật liệu có nồng độ tâm tạp thấp mà không cần tạo điện cực cho mẫu đo Phép đo đ-ợc thực nhanh, đơn giản xác mà không đòi hỏi thiết bị phức tạp Luận án đ-ợc thực năm (2001 - 2005) phòng thí nghiệm môn Vật lý Chất rắn, môn Vật lý Đại c-ơng Trung tâm Khoa học Vật liệu, khoa Vật lý, phòng thí nghiệm Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ môi tr-ờng Phát triển bền vững, tr-ờng Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQG Hà Nội; phòng Kỹ thuật, Viện Khoa học Hình - Bộ Công An; phòng thí nghiệm Viện Khoa học Vật liệu - ViÖn KH & CN ViÖt Nam; ViÖn Khoa häc & Công nghệ tiên tiến Nhật Bản (JAIST) Ph-ơng pháp nghiên cứu luận án ph-ơng pháp thực nghiệm Để chế tạo màng ZnO tinh khiết màng ZnO pha tạp, sử dụng ph-ơng pháp: phun tĩnh điện, bốc bay axetat kẽm chân không, ôxy hóa màng kim loại Zn đặc biệt ph-ơng pháp phún xạ r.f manhêtrôn Việc đồng thời chế tạo màng ZnO ph-ơng pháp khác cho phép so sánh chất l-ợng màng nh- đánh giá khả ứng dụng chúng Luận án đ-ợc mang tên là: Nghiên cứu chế tạo khảo sát số tính chất màng mỏng sở ZnO khả ứng dụng chúng Mục đích luận án nhằm: + Chế tạo màng ZnO tinh khiết màng ZnO pha Al pha Co ph-ơng pháp khác + Nghiên cứu công nghệ chế tạo bia gốm ZnO ZnO pha tạp Al, Co dùng để chế tạo màng phún xạ hệ Univex-450, Leybold (Đức) + Nghiên cứu ảnh h-ởng chế độ công nghệ ®Õn tÝnh chÊt cÊu tróc, tÝnh chÊt ®iƯn (tõ), quang màng ZnO tinh khiết màng ZnO pha tạp Al, Co + Đánh giá khả ứng dụng màng ZnO cấu trúc sensơ nhạy khí hyđrô nhiệt độ phòng Để thực mục đích nói đà sử dụng ph-ơng pháp nghiên cứu thực nghiệm sau đây: * Sử dụng ph-ơng pháp khác để chế tạo màng ZnO tinh khiết ZnO pha tạp nh-: phun tĩnh điện, bốc bay chân không, ôxy hóa màng Zn phún xạ r.f manhêtrôn hệ Univex-450, Leybold, Đức * Tính chất cấu trúc màng đ-ợc nghiên cứu ph-ơng pháp nhiễu xạ tia X thiết bị Siemens D5005, Bruker, Đức Hình thái cấu trúc bề mặt màng mỏng hình thái hạt đ-ợc quan sát ph-ơng pháp nhiễu xạ điện tử kính hiển vi điện tư qt (SEM) JSM 5410LV, JEOL vµ hiĨn vi lùc nguyên tử AFM (Nhật Bản) Thành phần vật liệu màng đ-ợc xác định phổ tán sắc l-ợng EDS thiết bị ISIS 300, Oxford, Anh ph-ơng pháp tán xạ Raman hệ micro-Raman LABRAM-1B, Jobin Yvon Spex, Mü * C¸c chun pha nhiƯt mẫu đo đ-ợc theo dõi ghi nhận thiết bị SDT 2960, TA Instruments, Mỹ * Độ truyền qua hấp thụ quang học vùng ánh sáng nhìn thấy đ-ợc thực phổ kế quang học UV-3101PC, Shimadzu, NhËt B¶n Phỉ hnh quang kho¶ng nhiệt độ 11 300 K màng đ-ợc ®o trªn phỉ kÕ hnh quang FL3-22, Jobin Yvon Spex, Mỹ * Các thông số từ đ-ờng từ trễ, đ-ờng cong từ hóa từ tr-ờng 13,5 kOe phụ thuộc nhiệt độ từ độ đ-ợc xác định thiết bị từ kế mÉu rung DMS 880, Digital Measurement Systems, Mü C¸c kÕt luận án đạt đ-ợc là: 1) Đà chế tạo thành công màng ZnO tinh khiết, màng ZnO pha Al pha Co ph-ơng pháp khác Với ph-ơng pháp đà tìm đ-ợc qui trình công nghệ có tính ổn định lặp lại cao 2) Chế tạo thành công màng phún xạ ZnO tinh khiết ZnO pha tạp Al dẫn điện suốt, màng phún xạ ZnO pha tạp Co có tính chất sắt từ nhiệt độ phòng, từ bia gốm tự chế tạo 3) Đà nghiên cứu tính chất cấu trúc, tính chất điện (từ), quang huỳnh quang màng phún xạ đà chế tạo đánh giá ảnh h-ởng thông số công nghệ chế tạo tới tính chất màng 4) Nghiên cứu định h-ớng ứng dụng sensơ nhạy khí hyđrô sở màng ZnO nhiệt độ phòng Ngoài phần Mở đầu, Kết luận danh mục Tài liệu tham khảo, luận án đ-ợc trình bày ch-ơng: * Ch-ơng 1: Tổng quan vật liệu bán dẫn ZnO * Ch-ơng 2: Một số ph-ơng pháp chế tạo màng kỹ thuật thực nghiệm * Ch-ơng 3: ảnh h-ởng chế độ công nghệ đến tính chÊt cÊu tróc cđa mµng ZnO tinh khiÕt vµ ZnO pha tạp * Ch-ơng 4: Tính chất điện, từ, quang vµ hnh quang cđa mµng ZnO tinh khiÕt vµ ZnO pha tạp * Ch-ơng 5: Chế tạo khảo sát sensơ nhạy khí hyđrô sở màng ZnO nhiệt độ phòng Ch-ơng I Tổng quan vật liƯu b¸n dÉn ZnO 1.1 CÊu tróc tinh thĨ ZnO Ôxít kẽm (ZnO) hợp chất bán dẫn thuộc nhóm AIIBVI bảng tuần hoàn nguyên tố hóa học Menđêlêép Hợp chất bán dẫn AIIBVI đ-ợc ứng dụng rộng rÃi lĩnh vực điện tử học bán dẫn điện tử học l-ợng tử ZnO tồn hai loại cấu trúc bản: cấu trúc lập ph-ơng (LP) giả kẽm kiểu sphalerít cấu trúc lục giác kiểu wurtzite Tinh thể ZnO chất điện môi, điều kiện bình th-ờng bền vững với cấu trúc lục gi¸c wurtzite Khi ¸p st thđy tÜnh cao ZnO cã cấu trúc LP đơn giản kiểu NaCl nhiệt độ cao ZnO có cấu trúc giả kẽm Các thông số mạng tinh thể ZnO số hợp chất thuộc nhóm AIIBVI đ-ợc cho bảng 1.1 [8, 23, 33] 1.1.1 Cấu trúc mạng lục giác wurtzite Cấu trúc lục giác wurtzite cấu trúc ổn định bền vững ZnO điều kiện nhiệt độ phòng áp suất khí Nhóm đối xứng không gian cđa tinh thĨ nµy lµ C 6v - P63 mc Có thể hình dung mạng wurtzite gồm hai phân mạng lục giác xếp chặt cation anion lồng vào đ-ợc dịch khoảng u = 3/8 chiÒu cao (b»ng 0,375) Trong thùc tÕ, hai phân mạng lồng với không với giá trị 3/8 chiều cao mà tùy theo loại cation, giá trị dịch chuyển khác Một tính chất đặc tr-ng phân mạng lục giác xếp chặt giá trị tỷ số số mạng c a Tr-ờng hợp lý t-ởng tỷ số c/a = 1,633 Trên thực tế, giá trị tỷ số c/a hợp chất AIIBVI nhỏ 1,633 Điều chứng tỏ mặt không hoàn toàn xếp chặt [54] Đối với mạng tinh thể lục giác kiểu wurtzite ZnO, nguyên tử Zn nằm vị trí (0, 0, 0) (1/3, 2/3, 1/2), nguyên tử O nằm vị trí (0, 0, u) vµ (1/3, 2/3, 1/2 + u) víi u 0,345 Mỗi ô đơn vị chứa hai phân tử ZnO Mỗi nguyên tử Zn liên kết với nguyên tử O, nằm lân cận đỉnh tứ diện Xung quanh nguyên tử có 12 nguyên tử lân cận bậc hai, đó: nguyên tử đỉnh lục giác mặt phẳng với nguyên tử ban đầu, cách nguyên tử ban đầu khoảng a nguyên tử khác đỉnh lăng trụ tam giác, cách nguyên tử ban đầu khoảng [1/3 a2 + 1/4 c2]1/2 (hình 1.1) [8, 23] Bảng 1.1: Các thông số mạng tinh thể số hợp chất thuộc nhóm AIIBVI Hằng số mạng Nhóm không gian a (Å) LËp ph-¬ng F 3m ( Td2 ) 5,4060 Lơc gi¸c P63mc ( C 6v ) 3,811 LËp ph-¬ng F 3m ( Td2 ) 4,270 Lơc gi¸c P63mc ( C 6v ) 3,2495 LËp ph-ơng F 3m ( Td2 ) 5,835 Lục giác P63mc ( C 6v ) 4,1360 LËp ph-¬ng F 3m ( Td2 ) 6,478 Lơc gi¸c P63mc ( C 6v ) 4,570 LËp ph-¬ng F 3m ( Td2 ) 6,089 Lơc gi¸c P63mc ( C 6v ) 4,3100 LËp ph-¬ng F 3m ( Td2 ) 5,832 Lơc gi¸c P63mc ( C 6v ) BeO Lục giác HgS ZnSe Hợp chất ZnS ZnO CdS CdTe ZnTe CdSe HƯ tinh thĨ c (Å) u 6,2340 5,2059 c a 1,632 0,345 1,602 6,7134 1,623 7,437 1,627 6,9900 1,622 4,300 7,010 1,608 P63mc ( C 6v ) 2,698 4,380 LËp ph-¬ng F 3m ( Td2 ) 5,865 LËp ph-¬ng F 3m ( Td2 ) 5,667 Lơc gi¸c P63mc ( C 6v ) 4,01 6,54 0,378 1,623 1,631 Tinh thể lục giác ZnO tâm đối xứng, mạng tồn trục phân cực song song với h-ớng [0001] Liên kết mạng ZnO vừa liên kết iôn vừa liên kết cộng hóa trị, loại liên kết pha trộn bao gồm 67% liên kết iôn 33% liên kết cộng hóa trị Đặc điểm quan trọng liên kết cộng hóa trị tính dị h-ớng tính bÃo hòa nguyên tử có nhiều số liên kết cộng hóa trị [8, 98] Hình 1.1 Cấu trúc mạng tinh thĨ lơc gi¸c kiĨu wurtzite cđa ZnO 1.1.2 CÊu tróc mạng lập ph-ơng đơn giản kiểu NaCl Đây trạng thái cấu trúc giả bền ZnO xuất áp suất thủy tĩnh cao Nhóm đối xứng không gian cấu trúc Fm3m Ô mạng sở cấu trúc LP đơn giản kiểu NaCl đ-ợc xem nh- gồm hai phân mạng LP tâm mặt cđa cation (Zn) vµ anion (O) lång vµo nhau, phân mạng anion (O) dịch đoạn a/2, với a cạnh hình lập ph-ơng Mỗi ô sở gồm bốn phân tử ZnO (hình 1.2) Vị trí nguyên tử Zn ô sở lµ: (0, 0, 0), (1/2, 1/2, 0), (1/2, 0, 1/2), (0, 1/2, 1/2) vị trí nguyên tử O t-ơng ứng là: (1/2, 1/2, 1/2), (0, 0, 1/2), (0, 1/2, 0), (1/2, 0, 0) Số lân cận gần cation anion Kẽm Ôxy Hình 1.2 Cấu trúc mạng tinh thể LP đơn giản kiĨu NaCl cđa ZnO H×nh 1.3 Sù chun pha tõ cấu trúc lục giác wurtzite sang cấu trúc LP đơn giản ZnO Giữa cấu trúc lục giác wurtzite cấu trúc LP đơn giản kiểu NaCl ZnO xảy chuyển pha Hình 1.3 đồ thị biểu diễn phụ thuộc nhiệt độ áp st cđa chun pha tõ cÊu tróc lơc gi¸c wurtzite (B4) sang cấu trúc LP đơn giản kiểu NaCl (B1) ng-ợc lại Sự cân pha đ-ợc thiết lập áp suất khoảng GPa Theo tính toán, thay đổi thể tích hai trạng thái vào cỡ 17% số mạng cấu trúc nµy a = 4,27 Å 24, 87, 99 1.1.3 CÊu trúc mạng lập ph-ơng giả kẽm kiểu sphalerít Đây trạng thái cấu trúc giả bền ZnO nh-ng xt hiƯn ë nhiƯt ®é cao Nhãm ®èi xøng không gian cấu trúc Td2 - F 3m Mỗi ô sở (hình 1.4) chứa bốn phân tử ZnO với tọa độ nguyên tư Zn lµ: (0, 0, 0), (0, 1/2, 1/2), (1/2, 0, 1/2), (1/2, 1/2, 0) tọa độ nguyên tử O là: (1/4, 1/4, 1/4), (1/4, 3/4, 3/4), (3/4, 1/4, 3/4), (3/4, 3/4, 1/4) Trong cÊu tróc nµy, nguyên tử đ-ợc bao bọc bốn nguyên tử khác loại Mỗi nguyên tử O đ-ợc bao quanh bốn nguyên tử Zn nằm đỉnh tứ diện có khoảng cách a /2, với a thông số mạng lập ph-ơng Mỗi nguyên tử Zn (O) đ-ợc bao bọc 12 nguyên tử loại, chúng lân cận bậc hai, nằm khoảng cách a/ Hình 1.5 Vùng Brillouin mạng tinh thể wurtzite Hình 1.4 ô sở cấu trúc lập ph-ơng giả kẽm tinh thể ZnO 1.2 Cấu trúc vùng l-ợng ZnO 1.2.1 Cấu trúc vùng l-ợng mạng lục giác wurtzite Bằng ph-ơng pháp giả ph-ơng pháp sóng phẳng trực giao, ng-ời ta đà tính toán đ-ợc vùng l-ợng hợp chất AIIBVI Tất hợp chất AIIBVI có vùng cấm thẳng độ rộng vùng cấm giảm nguyên tử l-ợng tăng Mạng tinh thể wurtzite cấu tạo từ hai mạng lục giác lồng vào nhau, mạng chứa anion mạng lại chứa cation Các véctơ tịnh tiến sở mạng lục giác wurtzite là: 10 14 Đỗ Huy Lập (2003), Chế tạo nghiên cứu tính chất quang cđa vËt liƯu ZnO pha kim lo¹i chun tiÕp, Ln văn Thạc sĩ Vật lý, Trung tâm Quốc tế đào tạo Khoa học Vật liệu (ITIMS), Bộ Giáo dục Đào tạo 15 Nguyễn Ngọc Long (chủ trì), Tạ Đình Cảnh, Nguyễn Thị Thục Hiền, Lê Hồng Hà, Lê Thị Thanh Bình, Lê Văn Vũ, Chế tạo, nghiên cứu tính chất khả ứng dụng màng mỏng từ vật liệu quang điện tử, Đề tài Nghiên cứu Cơ cấp Nhà n-ớc, mà số: 4213.01 (đà nghiệm thu) 16 Nguyễn Hoàng Nghị (2003), Các ph-ơng pháp thực nghiệm phân tích cấu trúc, NXB Giáo dục, Hà Nội 17 Nguyễn Xuân Nghĩa, Nguyễn Thị Thúy Liễu, Nguyễn Ph-ơng Thái, Tạ Đình Cảnh, Phạm Văn Bền, Nguyễn Duy Ph-ơng (2004), ảnh h-ởng ủ nhiệt tới chuyển pha cấu trúc thay đổi kích th-ớc hạt màng ZnO chế tạo ph-ơng pháp phún xạ r.f magnetron, Những vấn đề đại VËt lý ChÊt r¾n, tËp III A, tr 205-209 18 Nguyễn Hữu Phú (1998), Hấp thụ xúc tác bề mặt vật liệu vô mao quản, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 19 Lê Đại Thanh (2004), Chế tạo khảo sát số tính chất màng ZnO màng ZnO pha tạp Mn, Co ph-ơng pháp phún xạ r.f magnetron, Luận văn Thạc sĩ Vật lý, Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội 20 D- Trí Thành (2003), Nghiên cứu chế tạo vµ mét sè tÝnh chÊt vËt lý cđa cÊu tróc Pd-SiO2-Si víi líp SiO2 máng, Ln ¸n TiÕn sÜ VËt lý, Tr-ờng Đại học Bách khoa Hà Nội, Bộ Giáo dục Đào tạo 21 Bùi Văn Thiệu (2005), Chế tạo khảo sát số tính chất màng ZnO đế thủy tinh ph-ơng pháp phún xạ r.f magnetron, Luận văn Thạc sĩ Vật lý, Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội 22 Nguyễn Đình Triệu (2001), Các ph-ơng pháp phân tích vật lý hóa lý, NXB Khoa häc vµ Kü thuËt, Hµ Néi 23 Phan Văn T-ờng (1998), Vật liệu vô cơ, NXB Đại häc Qc gia Hµ Néi 134 Tµi liƯu tiÕng Anh 24 Ahuja R., Lars Fast, Eriksson O., Wills J M and Johansson B (1998), “Elastic and high pressure properties of ZnO”, Journal of Applied Physics, 83 (12), pp 8065-8067 25 Altamirano D.C., Torres-Delgado G., Castanedo-Perez R., Jimenez-Sandoval O., MaquezMarin J and Jimenez S S (2001), “Influence of the Al content on the optical properties of ZnO thin films obtained by the sol-gel technique”, Superficies y Vacio 13, pp 66-68 26 Azad A.M., Akbar S.A., Mhaisalkar S.G., Birkefelf L.D and Goto K.S (1992), “ Solid-state gas sensors: A review” , J Electrochem Soc., 139 (12), pp 3690-3702 27 Bachari E.M., Baud G., Ben Amor S and Jacquet M (1999), “ Structural and optical properties of sputtered ZnO films” , Thin Solid Films, 348, pp 165-172 28 Bagnall D.M., Chen Y.F., Zhu Z., Yao T., Koyama S., Shen M.I and Goto T (1997), “ Optically pumped lasing of ZnO at room teperature” , Appl Phys Lett., 70 (17), pp 2230-2232 29 Baik Seung Jae, Jang Jae Hoon, Lee Chang Hyun, Cho Woo Yeong and Lim Koeng Su (1997), “ Highly textured and conductive undoped ZnO film using hydrogen post-treatment” , Appl Phys Lett., 70 (26), pp 3516-3518 30 Baik D.G and Cho S.M (1999), “ Application of sol-gel derived films for ZnO/n-Si junction solar cells” , Thin Solid Films, 354, pp 227-231 31 Ballato A (1995), “ Piezoelectricity: Old Effects and New Applications” , IEEE Ultrasonics Transactions, Ferroelectric Frequency Control, 42, pp 916-926 32 Basu S and Dutta A (1997), “ Room-temperature hydrogen sensor based on ZnO” , Materials Chemistry and Physics, 47, pp 93-96 33 Bender M., Gagaoudakis E., Douloufakis E., Natsakou E., Katsarakis N., Cimalla V., Kiriakidis G., Fortunato E., Nunes P., Marques A., Martins R (2002), “ Production and characterization of zinc oxide thin films for room temperature ozone sensing” , Thin Solid Films, 418, pp 45-50 34 Le Thi Thanh Binh, Nguyen Thanh Binh, Le Duy Khanh and Nguyen Ngoc Long (2003), “ The origin of the near band edge luminescence in ZnO:In films” , Journal of Science (Mathematics - Physics), T.XIX (4AP), pp 13-18 35 Braunger D., Hariskos D., Walter T and Schock H.W (1996), “ An 11.4% efficient polycrystalline thin film solar cell based on CuInS2 with a Cd-free buffer layer” , Solar Energy Materials and Solar Cells 40, pp 97-102 36 Brehme S., Fenske F., Fuhs W., Nebauerb E., Poschenrieder M., Selle B and Sieber I (1999), “ Free-carrier plasma resonance effects and electron transport in reactively sputtered degenerate ZnO:Al films” , Thin Solid Films, 342, pp 167-173 135 37 Butkhuzi T.V., Chelidze T.G., Georgobiani A.N., Jashiashvili D.L., Khulordava T.G and Tsekvava B.E (1998), “ Exciton photoluminescence of hexagonal ZnO” , Physical Review B, 58 (16), pp 10629-10 695 38 Chang S.J., Su Y.K and Shei Y.P (1995), “ High quality ZnO thin films on InP substrates prepared by radio frequency magnetron sputtering I Material study” , J Vac Sci Technol A, 13 (2), pp 381-384 39 Chang S.J., Su Y.K and Shei Y.P (1995), “ High quality ZnO thin films on InP substrates prepared by radio frequency magnetron sputtering II Surface acoustic wave device fabrication” , J Vac Sci Technol A, 13 (2), pp 385-388 40 Chapman B and Mangano S (1988), Introduction to sputtering - Handbook of Thin Films Deposition Processes and Techniques (Ed by K.K Schuegrat), Noyes Publication Park Ridge, New Jersey, USA 41 Chen S.J., Liu Y.C., Ma J.G., Lu Y.M., Zhang J.Y., Shen D.Z and Fan X.W (2003), “ Effects of thermal treatment on the properties of ZnO films deposited on MgO-buffered Si substrates” , Journal of Crystal Growth, 254, pp 86-91 42 Chen Y., Bagnall D.M., Koh H.J., Park K.T., Hiraga K., Zhu Z and Yao T (1998), “Plasma assisted molecular beam epitaxy of ZnO on c-plane sapphire: Growth and characterization”, Journal of Applied Physics 84 (7), pp 3912-3918 43 Cheng Y.T., Li Y., Lisi D and Wang W.M (1996), “Preparation and characterization of Pd/Ni thin films for hydrogen sensing”, Sensors anf Actuators B 30, 11-16 44 Chin Y.H., Dagle R., Hu J., Dohnalkova A.C and Wang Y (2002), “Steam reforming of methanol over highly active Pd/ZnO catalyst”, Catalysis Today, 2785, pp 1-10 45 Cho Sunglae, Ma Jing, Kim Yunki, Sun Yi, Wong George K.L and Ketterson John B (1999), “Photoluminescence and ultraviolet lasing of polycrystalline ZnO thin films prepared by the oxidation of the metallic Zn”, Appl Phys Lett., 75 (18), pp 2761-2763 46 Choopun S., Vispute R.D., Noch W., Balsamo A., Sharma R.P., Venkatesan T., Iliadis A and Look D.C (1999), “ Oxygen pressure-tuned epitaxy and optoelectronic properties of laser-deposited ZnO films on sapphire” , Appl Phys Lett., 75 (25), pp 3947-3949 47 Chrisey Douglass B and Hubbr Graham K (1994), John Wiley Sons, Inc., New York 48 Chu S.Y., Walter Water, Jih-Tsang Liaw (2003), “ Influence of postdeposition annealing on the properties of ZnO films prepared by r.f magnetron sputtering” , Journal of the European Ceramic Society, 23, pp 1593-1598 49 Cook B A., Harringa J L and Vining C B (1998), “ Electrical properties of Ga and ZnS doped ZnO prepared by mechanical alloying” , Journal of Applied Physics, 83 (11), pp 5858-5861 136 50 Craciun V., Elders J., Gardeniers J G E and Boyd Ian W (1994), “ Characteristics of high quality ZnO thin films deposited by pulsed laser deposition” , Appl Phys Lett., 65 (23) (American Institute of Physics), pp 2963-2965 51 Cullity B.D (1978), “ Elements of X-ray diffractions” , Addition-Wesley, Reading, M.A., pp 102 52 David A Glocker, Shah S Ismet (1995), Handbook of Thin Film Process Technology, Institute of Physics Publishing, Bistol and Philadelphia 53 Dayan N.J., Sainkar S.R., Karekar R.N and Aiyer R.C (1998), “Formulation and characterization of ZnO:Sb thick-film gas sensors”, Thin Solid Films 325, pp 254-258 54 Decremps F., Pellicer-Porres J., Saitta A.M., Chervin J.C and Polian A (2002), “ High-pressure Raman spectroscopy study of wurtzite ZnO” , Physical Review B, 65, pp 092101.1-4 55 Dellman L et all (1997), “Fabrication process of high aspect radio elastic structures for piezoelectric motor application”, Transducers, 97, pp 56 Dellman L et all (2000), “Micromachined piezoelectric elastic force motor”, MEMS’00 proceedings, pp 52-55 57 Desgreniers S (1998), “ High-density phases of ZnO: Structural and compressive parameters” , Physical Review B, 58, pp 14102-14105 58 Dimova-Malinovska D., Tzenov N., Tzolov M., Vassilev L (1998), “ Optical and electrical properties of r.f magnetron sputtered ZnO:Al thin films” , Materials Science and Engineering B, 52, pp 59-62 59 Eagles D.M (1990), “Optical absorption and recombination radiation in semiconductors due to transitions between hydrogen-like acceptor impurity levels and the conduction band”, J Phys Chem Solids, 16, pp 76 60 Eriksson M., Utaiwasin C., Carlsson A and Lofdahl M (1999), “ Gas response dependence on gate metal morphology of field-effect devices” , Submitted to Tranducers’ 99, Japan, pp 950-953 61 Erlandsson R., Eriksson M., Olsson L., Helmersson U and Lundstrom I (1991), “ Gas-induced restructuring of palladium model catalysis studied with atomic force microscopy” , I Vac Sci Technol B 9(2), pp 825-828 62 Fendler Jams H (Ed) (1998), Nanoparticles and Nano-structured Films, WileyVCH, New York 63 Fertman V.E (1986), Magnetic Fluids Guidebook: Properties and Applications, Hemisphase Publishing Corporation, New York 137 64 Filippov V.I., Terentjev A.A and Yakimov S.S (1995), “ Electrode structure effect on the selectivity of gas sensors” , Sensors and Actuators B 28, pp 55-58 65 Fitzgerald C.B., Venkatesan M., Lunney J.G, Dorneles L.S and Coey J.M.D (2005), “Cobalt-doped ZnO - a room temperature dilute magnetic semiconductor” , Applied Surface Science 247, pp 493-496 66 Fukumura T., Jin Zhengwu, Ohtomo A., Koinuma H and Kawasaki M (1999), “An oxide diluted magnetic semiconductor: Mn-doped ZnO”, Appl Phys Lett., 75 (21), pp 3366-3368 67 Fukumura T., Jin Zhengwu, Kawasaki M., Shono T., Hasegawa T., Koshihara S and Koinuma H (2001), “ Magnetic properties of Mn-doped ZnO”, Appl Phys Lett., 78 (7), pp 958-960 68 Galanin M.D (1990), “ Luminescence of Wideband Semiconductor” , Proceedings of The Lebedev Physics Institute, Academy of Science of The USSR, 182 Nova Science Publish, New York 69 Gardeniers J.G.E., Rittersma Z.M and Burger G.J (1998), “ Preferred orientation and piezoelectricity in sputtered ZnO films” , Journal of Applied Physics, 83 (12), pp 7844-7854 70 Gorla C.R., Emanetoglu N.W., Liang S., Mayo W.E and Lu Y (1999), “Structural, optical and surface acoustic wave properties of epitaxial ZnO films grown on (01 2) sapphire by metalorganic chemical vapor deposition”, Journal of Applied Physics vol 85 (5), pp 2595-2602 71 Greene J.E (1993), Physics of films growth from the vapor phase, in Multicomponent and Multilayered thin films for avanced microtechnogies: Techniques, Fundamentals and devices, ed By O Auciello and J Engemann, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht-Boston-London, pp 39-85 72 Gupta V and Mansingh A (1996), “ Influence of postdeposition annealing on the structural and optical properties of sputtered zinc oxide film” , J Appl Phys vol 80 (2), pp 1063-1673 73 Gurbuz Y., Kang W.P., Davidson J.L and Kerns D.V (1999), “The effects of structural properties on gas sensing performance of the metal-insulator-semiconductor hydrogen gas sensor”, Journal of the Electrochemical Society, 146 (1), pp 387-391 74 Gutowski J., Presser N and Broser I (1998), “Acceptor-exciton complexes in ZnO: An comprehensive analysis of their electronic states by high-resolution magnetooptics and excitation spectroscopy”, Physical Review B, 38 (14), pp 9746-9758 75 Han Jiaping, Mantas P.Q and Senos A.M.R (2002), “Defect chemistry and electrical characteristics of undoped and Mn-doped ZnO”, Journal of the European Ceramic Society, 22, pp 49-59 138 76 Harold M.P., Nair B and Kolios G (2003), “ Hydrogen generation in a Pd membrane fuel processor: assessment of methanol-based reaction systems”, Chem Engineering Science, 58, pp 2551-2571 77 Haynes S.R (1960), “ Experimental proof of the existence of a new electronic complex in silicon” , Phys Rev Lett., 4, pp 361 78 Hikaru Kobayashi, Iwadate H and Nakato Y (1995), “ Role and mechanism of the formation of hydrogen-induced interface states for platium/silicon oxide/silicon MOS tunnelling diodes” , Sensors and Actuators B 24-25, pp 815-818 79 Hiramatsu M., Imaeda K., Horio N and Nawata M (1998), “Transparent conducting ZnO thin films prepared by XeCl excimer laser ablation”, J Vac Sci Technol A, 16 (2), pp 669-673 80 Hirata G.A., McKittrick J., Siqueiros J., Lopez O.A., Cheeks T., Contreras O and Yi J.Y (1996), “ High transmittance-low resistivity ZnO:Ga films by laser ablation” , J Vac Sci Technol A, 14 (3), pp 791-794 81 Hofield J.J (1964), “ The quantum chemistry of bound exciton complexes” , Proc Internat Conf Phys Semicond., Paris, pp 725 82 Hong R.J., Jiang X., Szyszka B., Sittinger V., Xu S.H., Werner W and Heide G (2003), “ Comparison of the ZnO:Al films deposited in static and dynamic modes by reactive mid-frequency magnetron sputtering” , Journal of Crystal Growth, 253, pp 117-128 83 Hong R.J., Jiang X., Szyszka B., Sittinger V and Pflug A (2003), “ Studies on ZnO:Al thin films deposition by in-line reactive mid-frequency magnetron sputtering” , Applied Surface Science 207, pp 341-350 84 Huang Y., Liu M., Li Z., Zeng Y and Liu S (2003), “ Raman spectroscopy study of ZnO-based ceramic films fabricated by novel sol-gel process” , Materials Science and Engineering B 97, pp 111-116 85 Inumpudi A., Iliadis A.A., Krishnamoorthy S., Choopun S., Vispute R.D and Venkatesan T (2002), “ Pt-Ga Ohmic contacts to n-ZnO using focused ion beams” , Solid-State Electronics, 46, pp 1665-1668 86 Iriarte Gonzalo Fuentes (2003), AlN Thin Film Electroacoustic Divices, Acta Universitatis Upsaliensis, Sweden 87 Jacques I Pankove (1971), Optical Processes in Semiconductors, New Jersey, USA 88 Jaffe Hans (1961), Piezoelectricity, The Encyclopaedia Britannica 89 Jaffe J.E., Ravindra Pandey and Kunz A.B (1991), “Electronic structure of rocksaltstructure semiconductors ZnO and CdO”, Physical Review B, 43 (17), pp 14030-14034 139 90 Jaffe J.E and Hess A.C (1993), “ Hartree-Fock study of phase changes in ZnO at high pressure” , Physical Review B, 48 (11), pp 7903-7909 91 Jasprit Singh (2003), Electronic and Optoelectronic properties of Semiconductor Structures, Cambridge, GBR 92 Jayaraj M.K., Antony A and Ramachandran M (2002), “ Transparent conducting zinc oxise thin film prepared by off-axis r.f magnetron sputtering” , Bull Mater Sci., 25 (3), pp 227-230 93 Jin Z., Fukumura T and Kawasaki M (2001), “High throughput fabrication of transition-metal-doped epitaxial ZnO thin films: A series of oxide-diluted magnetic semiconductors and their properties”, Appl Phys Lett., 78 (24), pp 3824-3826 94 Johansson M., Lundstom I and Ekedaht L.G (1998), “Bridging the pressure gap for palladium Metal-Insulator-Semiconductor hydrogen sensors in oxygen containing environments”, J Appl Phys., 84 (1), pp 44-51 95 Jung S.W., An S.J., Yi Gyu Chul, Jung C.U., Sung Ik Lee and Cho Sunglae (2002), “ Ferromagnetic properties of Zn1-xMnxO epitaxial thin films” , Appl Phys Lett., 80 (24), pp 4561-4563 96 Karzel H., Potzel W., Kofferlein M., Schiessi W., Steiner M., Hiller U., Kalvius G.M., and et all (1996), “ Lattice dynamics and hyperfine interactions in ZnO and ZnSe at high external pressures” , Physical Review B 53 (17), pp 11425-11438 97 Kim K.J and Park Y.R (2003), “ Spectroscopic ellipsometry study of optical transitions in Zn1-xCoxO alloys” , Appl Phys Lett., 81 (8), pp 1420-1422 98 Kittel Charles (1986), Introduction to solid state physics (sixth edition), John Wiley Sons, Inc., New York, Chicchester, Brisbane, Toronto, Singapore 99 Klingshirn C.F (1995), Semiconductor Optics, Berlin 100 Ko H.J., Chen Y.F., Zhu Z., Yao T., Kobayashi I and Uchiki H (2000), “Photoluminescence properties of ZnO epilayers grown on CaF2(111) by plasma assisted molecular beam epitaxy”, Appl Phys Lett 76 (14), pp 1905-1907 101 Ko Young-Don, Jung Jihoun, Bang Kyu-Hyun, Park Min-Chul, Huh Kwang-Soo, Myoung Jae-Min and Yun Ilgu (2002), “ Charcteristics of ZnO/Si prepared by Zn3P2 diffusion”, Applied Surface Science, 9472, pp 1-6 102 Kohan A.F., Ceder G and Morgan D (2000), “First-principles study of native point defects in ZnO” , Physical Review B 61 (22), pp 15019-15027 103 Koidl P (1977), “ Optical absorption of Co2+ in ZnO” , Physical Review B 15 (5), pp 2493-2499 104 Koyano M., P.Q Bao, L.T.T Binh, L.H Ha, N.N Long and Shin'ichi Katayama 140 (2002), “Photoluminescence and Raman spectra of ZnO thin films by charged liquid cluster beam technique”, Phys Stat Sol (a) 193, pp 125-131 105 Lee Yong Eui, Lee Jae Bin, Kim Young Jin, Yang Hyung Kook, Park Jong Chui and Kim Hyeong Joon (1997), “ Microstructural evolution and preferred orientation change of radio-frequency-magnetron sputtered ZnO thin films” , J Vac Sci Technol A, 14 (3), pp 1943-1948 106 Lee Yong Eui, Kim Soo Gil, Kim Young Jin and Kim Hyeong Joon (1997), “ Effect of oblique sputtering on microstructural modification of ZnO thin films” , J Vac Sci Technol A, 15 (3), pp 1194-1199 107 Lee G.H., Yamamoto Y., Kourogi M and Ohtsu M (2001), “ Blue shift in room temperature photoluminescence from photo-chemical vapor deposited ZnO films” , Thin Solid Films, 386, pp 117-120 108 Li X.H., Huang A.P., Zhu M.K., Xu Sh.L., Chen J., Wang H., Wang B and Yan H (2003), “ Influence of substrate temperature on the orientation and optical properties of sputtered ZnO films” , Mater Lett xx, pp 1-5 109 Li Y., Tompa G.S., Liang S., Gorla C., Lu Y and Doyle J (1997), “ Transparent and conductive Ga-doped ZnO films grown by low pressure metal organic chemical vapor deposition” , J Vac Sci Technol A, 15 (3), pp 1063-1068 110 Lin S.S., Huang J.L and Lii D.F (2003), “The effects of r.f power and substrate temperature on the properties of ZnO films”, Surface and Coatings Technology XX, pp 1-9 111 N.T.T Lieu, N.X Nghia, T.D Canh, N.N Long, N.D Phuong, “Structure and optical properties of ZnO films prepared by r.f magnetron sputtering method”, The Ninth Asia Pacific Physics Conference (Proceedings - 9th APPC), ThÕ giíi Publishers, pp 619-620 112 Liu Y.L., Liu Y.C., Liu Y.X., Shen D.Z., Lu Y.M., Zhang J.Y and Fan X.W (2002), “Structural and optical properties of nanocrystalline ZnO films grown by cathodic electrodeposition on Si substrates”, Physica B 322, pp 31-36 113 Lokhande B.J., Uplane M.D (2000), “Structural, optical and electrical studies on spray deposited highly oriented ZnO films”, Applied Surface Science, 167, pp 243-246 114 Lommens P., Smet P.F., Donega C.M., Meijerink A., Piraux L., Michotte S., et all (2006), “ Photoluminescence properties of Co2+ -doped ZnO nanocrystals” , Journal of Luminescence , 118, pp 245-250 115 Lu Y.F., Ni H Q., Mai Z H and Ren Z M (2000), “The effects of thermal annealing on ZnO thin films grown by pulsed laser deposition”, Journal of Applied Physics, 88 (1), pp 498-502 116 Lundstrom Ingemar, Shivaraman S., Svensson C and Lundkvist L (1975), “A hydrogensensitive MOS field-effect transistor”, Applied Physics Letters, vol 26 (2), pp 55-57 141 117 Lundstrom Ingemar, Shivaraman S and Svensson C (1977), “Chemical reactions on palladium surfaces studied with Pd-MOS structures”, Surface Science 64, pp 497-519 118 Lundstrom Ingemar, Armgarth M Spetz A and Winquist F (1986), “Gas sensors based on catalytic metal-gate field-effect devices”, Sensors and Actuators, 10, pp 399-421 119 Ma Jin, Ji Feng, Ma Hong Lei and Li Shuying (1995), “Preparation and characterization of ZnO films by an evaporating method”, J Vac Sci Technol., 13 (1), pp 92-94 120 Ma Hong-Lei, Hao X.T., Ma J., Yang Y.G., Huang S.L., Chen F., Wang Q.P and Zhang D.H (2002), “Bias voltage dependence of properties for ZnO:Al films deposited on flexible substrate”, Surface and Coatings Technology, 161, pp 58-61 121 Makoto Egeshira, Yasuhiro S., Yuji T and Shuichi S (1996), “Variations in I-V characteristics of oxide semiconductors induced by oxidizing gases”, Sensors and Actuators B, 35, pp 62-67 122 Martinez M.A., Herrero J., Gutierrez M.T (1997), “ Deposition of transparent and conductive Al-doped ZnO thin films for photovoltaic solar cells” , Solar Energy Materials and Solar Cells, 45, pp 75-86 123 Mass J., Bhattacharya P and Katiyar R.S (2003), “ Effect of high substrate temperature on Al-doped ZnO thin films grown by pulsed laser deposition” , Materials Science and Engineering B, pp 1-7 124 Massidda S., Resta R., Posternak M and Baldereschi A (1995), “ Polarization and dynamical charge of ZnO within different one-particle schemes” , Physical Review B Third series, 52 (24), pp 16977-16980 125 Minami Tadatsugu, Hideo Sonohara, Shinzo Takata and Ichiro Fukuda (1996), “ Low temperature formation of textured ZnO transparent electrodes by magnetron sputtering” , J Vac Sci Technol A, 13 (3), 1053-1057 126 Minami Tadatsugu, Toshihiro Miyata, Takashi Yamamoto and Hidenobu Toda (2000), “Origin of electrical property distribution on the surface of ZnO:Al films prepared by magnetron sputtering”, J Vac Sci Technol A, 18 (4), pp 1584-1589 127 Minami Tadatsugu, Satoshi Ida and Toshihiro Miyata (2002), “High rate deposition of transparent conducting oxide thin films by vacuum arc plasma evaporation”, Thin Solid Films, 416, pp 92-96 128 Morita Y., Nakamura K and Kim C (1996), “Langmuir analysis on hydrogen gas response of palladium-gate FET”, Sensors and Actuators B 33, pp 96-99 129 Najafov H., Fukada Y., Ohshio S., Itda S and Saitoh H (2003), “Luminesce properties of ZnO whiskers obtained by chemical vapor deposition”, Jpn J Appl Phys., 42 (1-6A), pp 3490-3493 142 130 Ohnishi T., Ohtomo A., Kawasaki M., Takahashi K., Yoshimoto M., and Koinum H (1998), “Determination of surface polarity of c-axis oriented ZnO films by coaxial impact-collision ion scattering spectroscopy”, Appl Phys Lett., 72 (7), pp 824-826 131 Ohring Milton (1992), The Materials Science of Thin Films, Academic Press, Inc., London 132 Ohta Hiromichi, Nomura Kenji, Hiramatsu Hidenori, Hirano Masahiro, Kamiya Toshio, Hosono Hideo and Ueda Kazushige (2003), “ Frontier of transparent oxide semiconductors” , Solid-State Electronics X, pp 1-7 133 Parayanthal P and Pollak F.H (1984), Phys Rev Lett 52, pp 1822 134 Paul G.K and Sen S.K (2002), “Optical properties of some sol-gel derived galliumdoped ZnO films”, Materials Letters, 57, pp 959-963 135 Polyakov A.Y., Govorkov A.V., Smirnov N.B., Pashkova N.V., Pearton S.J., Overberg M.E., Abernathy C.R., Norton D.P., Zavada J.M and Wilson R.G (2003), “Properties of Mn and Co implanted ZnO crystals”, Solid-State Electronics, 47, pp 1523-1531 136 Posada E., Tobin G McGlynn E and Lunney J.G (2003), “Pulsed laser deposition of ZnO and Mn-doped ZnO thin films”, Applied Surface Science B, 208-209, pp 589-593 137 Puchert M K., Timbrell P Y and Lamb R N (1996), “ Postdeposition annealing of radio frequency magnetron sputtered ZnO films” , J Vac Sci Technol A, 14 (4) (American Vacuum Society), pp 2220-2230 138 Reynolds D.C., Look D.C., Jogai B., Litton C.W., Collins T.C., Harsch W and Cantwell G., (1998), “ Neutral-donor– bound-exciton complexes in ZnO crystals” , Physical Review B, 57 (19), pp 12151-12155 139 Reynolds D.C., Look D.C., Jogai B., Jones R.L., Litton C.W., Harsch W and Cantwell G., (1999), “ Optical properties of ZnO crystals containing internal strains” , Journal of Luminescence, 82, pp 173-176 140 Roberts Neil, Wang R.P., Arthur W Sleight and William W Warren, Jr (1998), “ 27Al and 69Ga impurity nuclear magnetic resonance in ZnO:Al and ZnO:Ga” , Physical Review B, 57 (10), pp 5734-5741 141 Ryu Choon Kun and Kim Kyekyoon (1995), “ Fabrication of ZnO thin films using charged liquid cluster beam technique” , Appl Phys Lett., 67 (22), pp 3337-3339 142 Saad M and Kassis A (2000), “ Effect of interface recombination on solar cell parameters” , Solar Energy Materials & Solar Cells, pp 1-11 143 Saad M and Kassis A (2003), “ Analysis of illumination-intensity-dependent j– V characteristics of ZnO/CdS/CuGaSe2 single crystal solar cells” , Solar Energy Materials & Solar Cells, 77, pp 415-422 143 144 Sayago I., Aleixandre M., Martinez A., Fernandez M.J., Santos J.P., Gutierrez J., Gracia I and Horrillo M.C (2004), “Vitrational properties and structure of undoped and Aldoped ZnO films deposited by r.f magnetron sputtering”, Synthetic Metals X, 1-5 145 Schroer Peter, Kruger Peter and Pollmann Johannes (1993), “ First principles calculation of the electronic structure of the wurtzite semiconductors ZnO and ZnS” , Physical Review B, 47 (12), pp 6971-6980 146 Schuler T and Aegerter M.A (1999), “ Optical, electrical and structural properties of sol gel ZnO:Al coatings” , Thin Solid Films, 351, pp 125-131 147 Sernelius B.E., Berggren K.F., Jin Z.C., Hamberg I and Granqvist C.G (1988), “ Band-gap tailoring of ZnO by mean of heavy Al doping” , Physical Review B, 37 (17), pp 10244-10247 148 Seo Soo-Hyung, Shin Wan-Chul and Park Jin-Seok (2002), “ A novel method of fabricating ZnO diamond Si multilayers for surface acoustic wave (SAW) device applications” , Thin Solid Films, 416, pp 190-196 149 Sheng Yuan Chu, Walter Water, Jih-Tsang Liaw (2003), “Influence of postdeposition annealing on the properties of ZnO films prepared by r.f magnetron sputtering” , Journal of the European Ceramic Society, 23, pp 1593-1598 150 Shibata T., Unno K., Makino E., Ito Y and Shimada S (2002), “ Characterization of sputtered ZnO thin film as sensor and actuator for diamond AFM probe” , Sensors and Actuators A, 3583, pp 1-8 151 Skinner Andrew J and LaFemina John P (1992), “ Surface atomic and electronic structure of ZnO polymorphs” , Physical Review B, 45 (7), pp 3557-3564 152 Song Dengyuan, Zhao Jianhua, Wang Aihua, Widenborg Per, Chin Winston and Aberle A.G (2000), “8% efficient ZnO/c-Si heterojunction solar cells prepared by magnetron sputtering”, Proceedings 17 European PV Conference, Munich, pp 1-4 153 Srikant V and Clarke D R (1997), “ Optical absorption edge of ZnO thin films: The effect of substrate”, J Appl Phys., 81 (9), pp 6357-6364 154 Stoneham A.M (), Theory of defects in solids: Electronic structure of defects in insulators and semiconductors, Oxford, England 155 Studenikin S.A., Golego Nickolay and Cocivera Michael (1998), “ Carrier mobility and density contributions to photoconductivity transients in polycrystalline ZnO films” , J Appl Phys., 87 (5), pp 2413-2420 156 Studenikin S.A., Golego Nickolay and Cocivera Michael (1998), “ Fabrication of green and orange photoluminescent, undoped ZnO films using spray pyrolysis” , Journal of Applied Physics, 84 (4), pp 2287-2294 144 157 Studenikin S.A., Cocivera M., Kellner W and Pascher H (2000) “Band edge photoluminescence in polycrystalline ZnO films at 1.7K” , Journal of Luminescence, 91, pp 223-232 158 Subramanyam T.K., Srinivasulu Naidu B., Uthanna S (1999), “ Effect of substrate temperature on the physical properties of DC reactive magnetron sputtered ZnO films” , Optical Materials, 13, pp 239-247 159 Sun X.W., Wang L.D., Kwok H.S (2000), “ Improved ITO thin films with a thin ZnO buffer layer by sputtering” , Thin Solid Films, 360, pp.75-81 160 Swanepoel R (1983), “ Determination of the thickness and optical constants of amorphous silicon” , The Institute of Physics, pp 1214-1222 161 Takayuki Shibata, Kazyua Unno, Eiji Makino, Yoshiho Ito and Shiro Shimada (2002), “ Characterization of sputtered ZnO thin film as sensor and actuator for diamond AFM probe” , Sensors and Actuators A, 3583, pp 1-8 162 Tang Z.K., Wong G.K.L and Yu P (1998), “ Room temperature ultrviolet laser emission from self-assembled ZnO microcrystallite thin films” , Appl Phys Lett., 72 (25), pp 3270-3272 163 Theodoropoulou N.A., Hebard A.F., Norton D.P., Budai J.D., Boatner L.A., Lee J.S., Khim Z.G., Park Y.D., Overberg M.E., Pearton S.J and Wilson R.G (2003), “ Ferromagnetism in Co and Mn-doped ZnO” , Solid State Electronics X, pp 1-5 164 Thierry Pauporte, Daniel Lincot (2000), “Electrodeposition of semicon-ductors for optoelectronic devices: results on zinc oxide”, Electrochimica Acta, 45, pp 3345-3353 165 N Q Thinh (2004), Optically detected by magnetic resonance study of silicon carbide and III - V - nitrides, PhD Thesis (Materials Science), Linkoeping University, Sweden 166 Tzolov M., Tzenov N., Dimova-Malinovska D., Kalitzova M., Pizzuto C., Vitali G., Zollo G and Ivanov I “Vibrational properties and structure of undoped and Al-doped ZnO films deposited by r.f magnetron sputtering”, Thin Solid Films 379, pp 28-36 167 Uthanna S., Subramanyam T.K., Srinivasulu Naidu B., Mohan Rao G (2002), “ Structure-composition-property dependence in reactive magnetron sputtered ZnO thin films” , Optical Materials, 19, pp 461-469 168 Vanheusden K., Seager C.H., Warren W.L., Tallant D.R and Voigt J.A (1996), “Correlation between photoluminescence and oxygen vacancies in ZnO phosphors”, Appl Phys Lett 68 (3), pp 403-405 169 Vanheusden K., Warren W.L., Seager C.H., Tallant D.R and Voigt J.A (1996), “ Mechanims behind green photoluminescence in ZnO phosphor powders” , J Appl Phys., 79, pp 7983-7990 145 170 Van der Pauw I.J (1958), “A method of measuring the resistivity and Hall coefficient on lamellae of arbitrary shape”, Philips Technical Review , 20, pp 220-224 171 Wagendristed Alfred, Wang Yuming (1994), An Introduction to Physics and Technology of Thin Films, Wordl Scientific, London 172 Wander A., Schedin F., Steadman P., Norris A., McGrath R., Turner T.S., Thomton G and Harrison N (2001), “The stability of polaroxide surfaces”, Phys Rev Lett., 86, pp 3811 173 Wang Q.P., Zhang D.H., Xue Z.Y and Hao X.T (2002), “ Violet luminescence emitted from ZnO films deposited on Si substrate by r.f magnetron sputtering” , Applied Surface Science, 201, pp 123-128 174 Wang R Xin John H., Tao X.M and Daoud W.A (2004), “ ZnO nanorods grown on cotton fabrics at low temperature”, Chemical Physics Letters, 398, pp 250-255 175 Wasa K and Hayakawa S (1992), Handbook of sputter deposition technology: Technology and Applications, Noyes Publications, Park Ridge New Jersey, USA, pp 56 176 Water W and Chu S.Y (2002), “ Physical and structural properties of ZnO sputtered films”, Materials Letters, 55, pp 67-72 177 Wendt R., Ellmer K and Wiesemann K (1997), “ Thermal power at a substrate during ZnO:Al thin film deposition in a planar magnetron sputtering system” , J Appl Phys., 82 (5), pp 2115-2122 178 Wu H.Z., Qiu D.J., Cai Y.J, Xu X.L Chen N.B (2002), “ Optical studies of ZnO quantum dots grown on Si(001)” , J of Crystal Growth 245, pp 50-55 179 Xue Z.Y., Zhang D.H., Wang Q.P and Wang J.H (2002), “The blue photoluminescence emitted from ZnO films deposited on glass substrate by r.f magnetron sputtering”, Applied Surface Science, 195, 126-129 180 Yamamoto A., Kido T., Goto T., Chen Y, Yao T and Kasuya A (1999), “ Dynamics of photoexcited carriers in ZnO epitaxial thin films”, Appl Phys Lett., 75 (4), pp 469-471 181 Yamamoto T., “ Co-doping for the fabrication of p-type ZnO ” , Thin Solid Film (Articale in press) 182 Yang T.L., Zhang D.H., Ma J., Ma H.L and Chen Y (1998), “Transparent conducting ZnO:Al films deposited on organic substrates deposited by r.f magnetron-sputtering”, Thin Solid Films, 326, pp 60-62 183 Yang S.G., Pakhomov A.B., Hung S.T and Wong C.Y (2002), “ Room temperature magnetism in sputtered (Zn,Co)O films” , IEEE Transactions on Magnetics, 38 (5), pp 2877-2879 146 184 Ye Zhi-Zhen, Lu Jian-Guo, Chen Han-Hong, Zhang Yin-Zhu, Wang L., Zhao B.H and Huang J.Y (2003), “ Preparation and characteristics of p-type ZnO films by DC reactive magnetron sputtering” , Journal of Crystal Growth, 253, pp 258-264 185 Yong Eui Lee, Jae Bin Lee, Young Jin Kim, Hyung Kook Yang, Jong Chul Park and Hyeong Joon Kim (1996), “ Microstructural evolution and preferred orientation change of radio-frequency-magnetron sputtered ZnO thin films” , J Vac Sci Technol A, 14 (3), pp 1943-1948 186 Yoo Y.Z, Fukumura T., Jin Z., Hasegawa K., Kawasaki M., Ahmet P., Chikyow T and Koinuma H (2001), “ ZnO-CoO solid solution thin films” , J Appl Phys., 90 (8), pp 4246-4259 187 Yu Peter Y., Cardona Manuel (1996), Fundametals of Semiconductors (Physics and Materials Properties), Springer - Verlag Berlin Heidelbrg, New York 188 Yuantao Zhang, Guotong Du, Dali Liu, Xinqiang Wang, Yan Ma, Jinzhong Wang, Jingzhi Yin, Xiaotian Yang, Xiaoke Hou and Shuren Yang (2002), “ Crystal growth of undoped ZnO films on Si substrates under different sputtering conditions” , Journal of Crystal Growth, 243, pp 439-443 189 Zadeh K.K., Trinchi A., Wlodarski W and Holland A (2002), “A novel Love-mode device based on a ZnO/ST-cut quartz crystal structure for sensing applications”, Sensors and Actuators A 100, pp 135-143 190 Zafar S., Ferekides C.S and Morel D.L (1995), “ Characterization and analysis of ZnO:Al deposited by reactive magnetron sputtering” , J Vac Sci Technol A, 13 (4), pp 2177-2182 191 Zhang D.H (1996), “Adsorption and photodesorption of oxygen on the surface and crystallite interfaces of sputtered ZnO films” , Materials Chemistry and Physics, 45, pp 248-252 192 Zhang D.H., Yang T.L., Ma J., Wang Q.P., Gao R.W and Ma H.L (2000), “ Preparation of transparent conducting ZnO:Al films on polymer substrates by r.f magnetron sputtering” , Applied Surface Science, 158, pp 43-48 193 Zhang X.T., Liu Y.C., Zhi Z.Z., Zhang J.Y., Lu Y.M., Shen D.Z., Xu W., Fan X.W Kong X.G (2002), “Temperature dependence of excitonic luminescence from nanocrystalline ZnO films”, Journal of Luminescence 99, pp 149-154 194 Zhang Y., Du G., Liu D., Wang X., Ma Y., Wang J., Yin J., Yang X., Hou X and Yang S (2002), “Crystal growth of undoped ZnO films on Si substrates under different sputtering conditions”, Journal of Crystal Growth, 243, pp 439-443 195 Zhenguo J., Yang Chengxin, Liu Kun, Ye Zhizhen (2003), “Fabrication and characteri-zation of p-type ZnO films by pyrolysis of zinc-acetate– ammonia solution”, Journal of Crystal Growth, 253, pp 239-242 147 148 ... là: Nghiên cứu chế tạo khảo sát số tính chất màng mỏng sở ZnO khả ứng dụng chúng Mục đích luận án nhằm: + Chế tạo màng ZnO tinh khiÕt vµ mµng ZnO pha Al vµ pha Co ph-ơng pháp khác + Nghiên cứu. .. đà quan sát đ-ợc hàng loạt chất bán dẫn nh- ZnO, CdS, ZnS, GaAs 1.4 Tính chất điện, quang số ứng dụng màng ZnO Màng ZnO tinh khiết với độ hợp thức cao chất điện môi, nh-ng màng ZnO chế tạo th-ờng... tính chất cấu trúc màng ZnO tinh khiết ZnO pha tạp * Ch-ơng 4: Tính chất điện, từ, quang huỳnh quang màng ZnO tinh khiết ZnO pha tạp * Ch-ơng 5: Chế tạo khảo sát sensơ nhạy khí hyđrô sở màng ZnO