Nghiên cứu tổng hợp hạt nano zno pha tạp al

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN VĂN TOẢN NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HẠT NANO ZnO PHA TẠP Al LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC Hà Nội – 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Nguyễn Văn Toản NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HẠT NANO ZnO PHA TẠP Al Chuyên ngành: KỸ THUẬT HÓA HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS Trịnh Xuân Anh TS Nguyễn Duy Cường Hà Nội – 2017 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu hướng dẫn hai thầy TS Trịnh xuân Anh TS Nguyễn Duy Cường Các kết khoa học trình bày luận văn thành tựu nghiên cứu chưa công bố tên tác giả khác, kết đạt xác trung thực Hà Nội, ngày tháng năm Người cam đoan Nguyễn Văn Toản LỜI CẢM ƠN Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, nhận nhiều giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo nhiệt tình thầy cơ, gia đình bạn bè Trước hết, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến TS Trịnh Xuân Anh TS Nguyễn Duy Cường tận tình hướng dẫn, định hướng khoa học, giúp đỡ tơi suốt q trình học tập nghiên cứu thời gian qua Cảm ơn hai thầy dành thời gian, tâm huyết để giúp tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn thầy cô Viện Tiên tiến Khoa học Cơng nghệ, Viện Kỹ thuật Hóa học - Đại Học Bách Khoa Hà Nội, Viện kỹ thuật vật liệu Đại Học Khoa Học Tự Nhiên - Đại Học Quốc Gia Hà Nội, anh chị thuộc Viện vật liệu viện Hàn Lâm Khoa Học Công Nghệ, nhiệt tình giúp đỡ tạo điều kiện cho tơi phép đo phân tích q trình làm thực nghiệm nghiên cứu thời gian qua Tôi xin gửi lời cảm ơn đến anh chị nghiên cứu sinh viện AIST nhiều lần giúp đỡ thời gian làm nghiên cứu viện Cuối muốn gửi lời cảm ơn tới Bố mẹ, anh chị, em gái, bạn bè bên cạnh tôi, động viên giúp đỡ trình hồn thành luận văn tốt nghiệp Tác giả luận văn Nguyễn Văn Toản MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU 12 Lý chọn đề tài 12 Mục tiêu đề tài 13 Nhiệm vụ nghiên cứu 13 Đối tượng nghiên cứu 14 Phương pháp nghiên cứu 14 Cấu trúc luận văn 14 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 15 1.1 Giới thiệu vật liệu nano 15 1.2 Phân loại vật liệu nano 16 1.3 Giới thiệu vật liệu bán dẫn pha tạp 17 1.4 Giới thiệu màng mỏng dẫn điện , ngăn xạ hồng ngoại AZO 18 1.4.1 Cấu trúc vật liệu ZnO 18 1.4.2 Nguyên lý dẫn điện AZO 19 1.5 Một số phương pháp chế tạo vật liệu nano 20 1.6 Một số ứng dụng vật liệu AZO 21 1.6.1 Ứng dụng AZO ngăn xạ hồng ngoại 21 1.6.2 Nguyên lý phản xạ vùng hồng ngoại màng AZO 23 1.7 Các phương pháp tạo màng mỏng 25 1.7.1 Phương pháp phủ quay 25 1.7.2 Phương pháp phủ nhúng ( dip coating) 26 1.7.3 Phương pháp phún xạ 26 1.7.4 Phương pháp lắng đọng chùm xung điện tử ( PED ) 27 1.7.5 Phương pháp In Gạt 28 CHƯƠNG II THỰC NGHIỆM 29 2.1 Hóa chất thiết bị sử dụng 29 2.1.1 Hóa chất 29 2.1.2 Thiết bị sử dụng 29 2.2 Nghiên cứu chế tạo màng mỏng AZO 31 2.2.1 Xử lý đế phủ màng ( Lam kính glass size) 31 2.2.2 Quy trình tổng hợp vật liệu AZO 32 2.3 Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng vật liệu 33 2.3.1 Kính hiển vi điện tử quét (FE-SEM) hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 34 2.3.2 Phổ tán sắc lượng tia X ( EDX) 35 2.3.3 Phổ nhiễu xạ điện tử XRD 36 2.3.4 Phổ UV-Vis-NIR 37 CHƯƠNG III : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 39 3.1 Tổng hợp vật liệu AZO 39 3.1.1 Nghiên cứu ảnh hưởng dung mơi đến q trình hình thành hạt nano AZO 39 3.1.2 Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ pha tạp Al 40 3.1.3 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đến trình hình thành hạt nano AZO 44 3.2 Tính chất quang vật liệu AZO 49 3.2.1 Nghiên cứu thay đổi nồng độ pha tạp Al đến tính chất quang vật liệu AZO 49 3.2.2 Nghiên cứu thay đổi nhiệt độ tổng hợp đến tính chất quang vật liệu AZO 51 KẾT LUẬN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ 59 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT STT Ký hiệu Viết tắt PED Pulsed Electron Deposition ( Lắng đọng xung điện tử ) EDX Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy (Phổ tán sắc lượng tia X) XRD X Ray Diffraction ( Nhiễu xạ tia X) ALD Atomic Layer Deposition ( Lắng đọng hóa học) SEM Scanning Electron Microscope (Kính hiển vi điện tử quét) SPM Scanning Probe Microscopy (Kính hiển vi qt đầu dị) STM Scanning Tunneling Microscopy (Kính hiển vi quét chui hầm) TCO Transparent Conductive Oxide (Màng mỏng ơxít dẫn suốt) DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU STT Tên Bảng, Biểu Trang Bảng 2.1 Danh mục hóa chất 29 Bảng 2.2 Mẫu tổng hợp điều kiện nhiệt độ khác 33 Bảng 2.3 Mẫu tổng hợp nồng độ pha tạp khác 34 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ STT Tên Hình Trang Hình 1.1 Mơ tả hạt nano dạng đám dạng hạt 16 Hình 1.2 Màng mỏng nano 17 Hình 1.3 Mơ tả nano dạng ống dạng dây 17 Hình 1.4 Các dạng cấu trúc ZnO 19 Hình 1.5 Cấu trúc Wurtzite ZnO 19 Hình 1.6 Một số ứng dụng TCO để ngăn xạ hồng 22 ngoại Hình 1.7 Mơ tả ngun lý ngăn xạ hồng ngoại TCO 23 Hình 1.8 Phổ truyển qua T, phản xạ R hấp thụ A 24 màng đế thủy tinh Hình 1.9 Phương pháp quay phủ ( spin coating) 25 10 Hình 1.10 Mơ tả giai đoạn phủ quay 25 11 Hình 1.11 Quá trình phủ nhúng 26 12 Hình 1.12 Hệ phún xạ viện AIST Đại Học Bách Khoa Hà 26 Nội 13 Hình 1.13 Cấu tạo nguyên lý phún xạ 27 14 Hình 1.14 Sơ đồ buồng tạo mẫu thiết bị PED 27 15 Hình 1.15 Mơ tả trình lăn phủ tạo màng 28 16 Hình 2.1 Máy khuấy từ gia nhiệt 30 17 Hình 2.2 Cân phân tích 30 Hình 3.6 Phổ XRD mẫu MT1; MT2; MT3; MT4; MT5; MT6 tổng hợp phương pháp dung nhiệt (Solvothermal method) nhiệt độ khác 200; 220 ; 240; 260; 280; 300 oC Hình 3.6 kết phổ nhiễu tia X (XRD) mẫu MT1; MT2; MT3; MT4; MT5 MT6 Kết cho thấy mẫu xuất đỉnh đặc trưng vật liệu ZnO vị trí góc: 2𝜃 = 31.9; 34.5; 36.28; 47.5; 56.5o đỉnh sắc nét, có cường độ mạnh, thay đổi nhiệt độ tổng hợp mẫu MT2; MT3; MT4; MT5; MT6 tổng hợp nhiệt độ 220; 240; 260; 280; 300 oC có dịch chuyển đỉnh đặc 45 trưng vật liệu ZnO sang bên phải Tương tự với thay đổi nồng độ pha tạp hàm lượng nguyên tử Al nghiên cứu thay đổi nhiệt độ tổng hợp xét với đỉnh đặc trưng (101) vật liệu, thực thay đổi nhiệt độ tổng hợp đỉnh đặc trưng vị trí góc 2𝜃 > 36.28o, so với vị trí đỉnh đặc trưng (101) vật liệu ZnO vị trí góc 2𝜃 = 36.28o cho thấy thay đổi nhiệt độ tổng hợp vị trí đỉnh đặc trưng tăng lên góc 2𝜃 = Bo, tùy thuộc vào nhiệt độ tổng hợp thấp hay cao mà góc B thay đổi, nhiên mẫu MT1 tổng hợp nhiệt độ 200 oC khơng có dịch chuyển đỉnh đặc trưng Từ kết phân tích ảnh hưởng nồng độ pha tạp hàm lượng nguyên tử Al mục 3.1.2 phía phổ nhiễu xạ tia X (XRD) Hình 3.6 kết luận, để có dịch chuyển đỉnh đặc trưng vật liệu phải có pha tạp ngun tử Al vào khơng gian mạng ZnO, từ có sở cho chúng tơi dự đốn khoảng nhiệt độ 220, 240, 260, 280, 300 oC có xuất ion Al 3+ cấu trúc mạng ZnO hay nói cách khác tổng hợp thành cơng vật liệu AZO nhiệt độ này, cịn với nhiệt độ 200 oC chưa cho thấy có xuất ion Al3+ cấu trúc mạng tinh thể ZnO, kết nhiễu xạ từ phổ XRD cho thấy cấu trúc vật liệu ZnO không bị phá vỡ thay đổi nhiệt độ tổng hợp Quan sát ảnh FE - SEM Hình 3.7 Cho thấy mẫu MT1, MT2 (Hình 3.7 a, b) tổng hợp nhiệt độ 200 220 oC có hình dạng kích thước gần giống nhau, hạt có hình đa giác, kích thước nhỏ, đồng đều, biên hạt rõ ràng, kích thước hạt cỡ 30 - 40 nm Khi tăng nhiệt độ tổng hợp lên mẫu MT3; MT4; MT5; MT6 (Hình 3.7 c, d, e, f ) có kích thước hạt tăng lên, mẫu MT3, MT4 (Hình 3.7 c, d) tổng hơp nhiệt độ 240 260 oC hạt có hình dạng tương đối giống có hình dạng đa giác, kích thước ~ 250 nm, mẫu MT5, MT6 (Hình 3.7 e, f) tổng hợp nhiệt độ 280 300 oC hạt có dạng (dẹt), kích thước cỡ ~ 80 - 250 nm Có thể dự đốn thay đổi kích thước thay đổi hàm lượng ion Al3+ pha tạp vào mạng mẫu ta thay đổi nhiệt độ tổng hợp, điều kiện nhiệt độ khác hàm lượng pha tạp nguyên tử Al khác Để minh chứng cho điều tiếp tục khảo sát mẫu với phổ 46 EDX để khảo sát hàm lượng ion Al3+ pha tạp vào mạng mẫu điều kiện nhiệt độ khác Hình 3.7 Ảnh SEM mẫu MT1(a); MT2(b); MT3(c); MT4(d); MT5(e); MT6(f) tổng hợp phương pháp dung nhiệt (Solvothermal method) nhiệt độ khác 200 ;220 ;240 ;260 ;280 ; 300 oC 47 Hình 3.8 Phổ tán sắc lượng tia X (EDX) mẫu MT1(a); MT2(b); MT3(c); MT4(d); MT5(e); MT6(f) tổng hợp phương pháp dung nhiệt (Solvothermal method) nhiệt độ khác 200; 220; 240; 260; 280; 300 oC Kết phân tích phổ EDX Hình 3.8 Cho thấy nguyên tử Zn, O, Al thành phần vật liệu AZO, chứng tỏ độ tinh khiết vật liệu AZO tổng hợp phương pháp dung nhiệt (Solvothermal method) cao Phân tích hàm lượng pha tạp phổ ta thu mẫu MT1; MT2; MT3; MT4; MT5; MT6 có hàm lượng pha tạp hàm lượng nguyên tử Al (Al3+/Zn2+ ) : 0% ; 1.95% ; 2.32% ; 2.04% ; 3.58% 3.03% Kết thu khớp với phân tích phổ XRD, SEM trên, điều kiện tổng hợp 200 oC mẫu MT1 cho kết đo phổ XRD, SEM khơng có dịch chuyển phổ đỉnh đặc trưng vật liệu ZnO, hạt đồng đều, kích thước nhỏ chưa 48 có xuất ion Al3+ cấu trúc mạng mẫu, kết thể điều kiện nhiệt độ tổng hợp cho thấy tổng hợp thành công vật liệu ZnO Mẫu MT2 tổng hợp nhiệt độ 220 oC có lượng pha tạp ngun tử Al nên hạt có hình dạng gần giống mẫu MT1 có dịch chuyển đỉnh đặc trưng vật liệu, mẫu MT3, MT4 tổng hợp nhiệt độ 240, 260 oC mẫu MT5, MT6 tổng hợp nhiệt độ 280, 300 oC có hàm lượng pha tạp gần giống nên có hình dạng dịch chuyển tương tự Từ kết luận nhiệt độ tổng hợp có ảnh hưởng lớn tới pha tạp hàm lượng nguyên tử Al, ảnh hưởng tới hình dạng cấu trúc vật liệu Từ kết phân tích phổ XRD, SEM, EDX cho thấy nhiệt độ thích hợp để tổng hợp vật liệu AZO từ 220 - 300 oC 3.2 Tính chất quang vật liệu AZO Sau nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng tới cấu trúc hình thái vật liệu chúng tơi tiến hành nghiên cứu tính chất quang màng vật liệu cách phủ vật liệu lên lam kính xử lý phương pháp in gạt, sau đưa đo độ truyền qua, xạ, hấp phụ ánh sáng phổ UV-Vis-NIR 3.2.1 Nghiên cứu thay đổi nồng độ pha tạp Al đến tính chất quang vật liệu AZO Các mẫu MN1, MN2, MN3, MN4, MN5 tổng hợp phương pháp dung nhiệt (Solvothermal method) với hàm lượng pha tạp nguyên tử Al khác 1, 3, 5, % Mỗi mẫu phủ thành lớp lam kính có kết đo độ truyền qua biểu diễn hình 3.9 49 Hình 3.9 Phổ UV-Vis-NIR mẫu MN1(a); MN2(b); MN3(c); MN4(d); MN5(e) tổng hợp phương pháp dung nhiệt (Solvothermal method) với hàm lượng pha tạp nguyên tử Al khác 1, 3, 5, % Hình 3.9 Là kết phân tích phổ truyền qua UV-Vis-NIR mẫu MN1, MN2, MN3, MN4, MN5 thay đổi nồng độ pha tạp hàm lượng nguyên tử Al (Al3+/Zn2+) Kết cho thấy mẫu có tính truyền suốt (transparent) cao vùng ánh sáng khả kiến vùng hồng ngoại gần Độ truyền qua mẫu > 70 %, hình thể mẫu có ngắt ánh sáng vùng hồng ngoại xa bước sóng > 2000 nm ngắt ánh sáng hồng ngoại xa dải bước sóng mẫu M1, M2, M5 tương ứng với hàm lượng pha tạp nguyên tử Al 1, % so với mẫu MN3, MN4 với hàm lượng pha tạp nguyên tử Al 5, % Tại dải bước sóng vùng khả kiến vùng hồng ngoại gần mẫu MN3 với hàm lượng pha tạp nguyên tử Al 5% thể truyền suốt ánh sáng cao so với mẫu MN4 với hàm lượng pha tạp nguyên tử Al % Để lý giải cho điều dựa theo kết phân tích phổ FE –SEM, XRD, EDX hình thái cấu trúc vật liệu phần trước cho thấy mẫu MN1, MN2, MN5 với hàm lượng pha tạp 1, % ngắt ánh sáng vùng hồng ngoại xa mẫu M3, M4 hàm lượng Al pha tạp vào mạng mẫu MN1, MN3, MN5 so với mẫu M3, M4 Điều phù hợp với thuyết điện tử tự Drude đưa 50 ảnh hưởng pha tạp tới tính chất quang hay tính phản xạ ánh sáng vùng hồng ngoại vật liệu TCO Kết phân tích tính chất quang vật liệu AZO qua phổ UV-Vis-NIR hình 3.9 khớp kết phân tích phổ XRD; EDX; FE – SEM hình thái cấu trúc vật liệu phân tích mục Điều chứng tỏ hàm lượng Al pha tạp vào mạng ảnh hưởng đến tính chất quang vật liệu AZO Vậy với mong muốn tổng hợp vật liệu AZO có độ truyền qua cao vùng ánh sáng khả kiến vùng hồng ngoại gần, tính phản xạ vùng hồng ngoại xa tốt dải bước sóng > 2000 nm, lựa chọn điều kiện tổng hợp ứng với nồng độ pha tạp nguyên tử Al (Al3+/Zn2+ ) = 5% điều kiện tối ưu 3.2.2 Nghiên cứu thay đổi nhiệt độ tổng hợp đến tính chất quang vật liệu AZO Trong nghiên cứu phủ vật liệu lên lam kính để tạo màng sau đo độ truyền qua vật liệu, bước phủ vật liệu lên lam kính thực tương tự mục 3.2.1 Nghiên cứu thay đổi nồng độ pha tạp tới tính chất quang vật liệu AZO Hình 3.10 Phổ UV-Vis-NIR mẫu MT1(a); MT2(b); MT3(c); MT4(d); MT5(e); MT6(f) tổng hợp phương pháp dung nhiệt (Solvothermal method) nhiệt độ khác 200; 220; 240; 260; 280; 300 oC 51 Hình 3.10 Là kết phân tích phổ truyền qua UV-Vis-NIR mẫu MT1; MT2; MT3; MT4; MT5; MT6 tổng hợp phương pháp dung nhiệt (Solvothermal method) tương ứng với nhiệt độ phản ứng 200, 220, 240, 260, 280, 300 oC Kết cho thấy mẫu có tính truyền suốt (transparent) cao vùng ánh sáng khả kiến vùng hồng ngoại gần, độ truyền qua mẫu > 80 %, vùng ánh sáng hồng ngoại xa có bước sóng > 2000 nm, mẫu MT1 tổng hợp nhiệt độ 200 oC khơng có phản xạ ánh sáng hồng ngoại, mẫu MT2 tổng hợp nhiệt độ 220 oC có phản xạ ánh sáng hồng ngoại mức thấp, mẫu MT3, MT4, MT5, MT6 tổng hợp nhiệt độ 240, 260, 280, 300 oC có phản xạ ánh sáng hồng ngoại tốt Tuy nhiên dải bước sóng vùng khả kiến vùng hồng ngoại gần mẫu MT6 tổng hợp nhiệt độ 300 oC lại thể truyền suốt ánh sáng cao so với mẫu MT3, MT4, MT5 tổng hợp nhiệt độ 240, 260, 280 oC Như phân tích hình thái cấu trúc mục 3.1.2 mục 3.1.3 nhiệt độ ảnh hưởng tới pha tạp hàm lượng Al, mẫu MT1 tổng hợp nhiệt độ 200 oC không phản xạ ánh sáng vùng hồng ngoại chưa có pha tạp hàm lượng nguyên tử Al vào mạng mẫu, mẫu MT2 tổng hợp nhiệt độ 220 oC có phản xạ ánh sáng hồng ngoại mức thấp hàm lượng nguyên tử Al pha tạp vào mạng mẫu ít, mẫu MT3; MT4; MT5; MT6 tổng hợp nhiệt độ 240, 260, 280, 300 oC có pha tạp hàm lượng nguyên tử Al cao nên phản xạ ánh sáng hồng ngoại tốt Kết phù hợp với thuyết điện tử tự Drude đưa ảnh hưởng pha tạp tới tính chất quang hay tính phản xạ ánh sáng vùng hồng ngoại vật liệu TCO Từ kết phân tích phổ XRD; EDX; FE – SEM; UV-Vis-NIR ảnh hưởng nhiệt độ tổng hợp tới hình thái, cấu trúc tính chất vật liệu AZO đưa kết luận điều kiện tối ưu để tổng hợp vật liệu AZO có tính truyền qua cao vùng ánh sáng khả kiến vùng hồng ngoại gần, tính phản xạ vùng hồng ngoại xa tốt dải bước sóng > 2000 nm, chúng tối lựa chọn điều kiện tổng hợp ứng với nhiệt độ tổng hợp 300 oC điều kiện tối ưu 52 Qua kết khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hình thái học, cấu trúc tính chất vật liệu AZO chế tạo phương pháp dung nhiệt (Solvothermal method) nhận thấy rằng, để chế tạo màng mỏng nano AZO có tính truyền qua tính phản xạ vùng hồng ngoại tốt phương pháp dung nhiệt (Solvothermal method) điều kiện tối ưu : - Tổng hợp môi trường dung môi Oleyamine - Nhiệt độ tổng hợp 300 oC - Nồng độ pha tạp hàm lượng nguyên tử Al (Al3+/Zn2+ ) = 5% Để kiểm tra tính lặp lại mẫu tổng hợp tiến hành tổng hợp mẫu AZO với thông số tối ưu Kết mơ tả hình 3.11 Hình 3.11 Ảnh FE-SEM mẫu AZO chế tạo phương pháp dung nhiệt (Solvothermal method) tổng hợp dung môi Oleyamine, điều kiện nhiệt độ tổng hợp 300 oC, nồng độ pha tạp hàm lượng Al(Al3+/Zn2+ ) = 5%, tổng hợp thời gian 1h Qua phân tích ảnh hiển vi điện tử quét hình 3.11 cho thấy, mẫu tổng hợp theo thông số tối ưu cho kết mẫu tổng hợp có độ lặp lại tốt, vật liệu có dạng (dẹt), kích thước ~ 80 - 250 nm Từ cho thấy quy trình tổng hợp mẫu đáng tin cậy 53 Sau phân tích ảnh FE – SEM chúng tơi tiếp tục phân tích mẫu hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao HR – TEM Kết biểu diễn Hình 3.12 Hình 3.12 Ảnh HR – TEM mẫu AZO chế tạo phương pháp dung nhiệt (Solvothermal method) tổng hợp dung môi Oleyamine, điều kiện nhiệt độ tổng hợp 300 oC, nồng độ pha tạp hàm lượng Al(Al3+/Zn2+ ) = 5%, thời gian tổng hợp 1h Hình 3.12 kết phân tích ảnh hiển vi điển tử truyền qua phân giải cao HR – TEM mẫu AZO chế tạo phương pháp dung nhiệt (Solvothermal method) tổng hợp dung môi Oleyamine, điều kiện nhiệt độ tổng hợp 300 oC, nồng độ pha tạp hàm lượng Al(Al3+/Zn2+ ) = 5%, tổng hợp thời gian Kết cho thấy vật liệu AZO chế tạo có kích thước ~ 80 - 250 nm, khoảng cách mặt mạng tinh thể D = 2.4 Ao 54 KẾT LUẬN Trong thời gian nghiên cứu phịng thí nghiệm viện Tiên tiến Khoa học Công nghệ (AIST) Chúng tổng hợp thành công vật liệu AZO khảo sát yếu tố ảnh hưởng tới trình tổng hợp, cụ thể : - Đã tổng hợp thành cơng màng mỏng AZO có độ truyền qua khả phản xạ xạ hồng ngoại xa Điều kiện tổng hợp thích hợp nhiệt độ 300 oC với hàm lượng pha tạp Al3+/Zn2+ = 5% - Đã tìm quy trình tổng hợp AZO có độ tin cậy cao, sản phẩm thu dạng (dẹt) độ lặp lại cao, kích thước cỡ nanomet Hướng nghiên cứu : Trong trình nghiên cứu thời gian có hạn nên kết kết ban đầu việc nghiên cứu vật liệu màng mỏng AZO suốt có khả dẫn điện phản xạ xạ hồng ngoại Để có nghiên cứu sâu việc chế tạo vật liệu thời gian tới kiến nghị tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng thời gian phản ứng tới trình kết tinh vật liệu, khảo sát thêm ảnh hưởng việc ủ màng môi trường chân không mơi trường cho khí Nito qua tới tính chất điện tính chất quang màng mỏng AZO 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Chen K J et al, “The crystallization and physical properties of Al-doped ZnO nanoparticles,” Appl Surf Sci., vol 254, no 18, pp 5791–5795, 2008 [2] Nguyen Nang Dinh, Tran Thi Tam, Vuong Xuan Huong, Do Hong Thanh, “Electrical and Optical properties of nano-structured VO2 thin films prepared by e-beam deposition”, Comm.Physics vol.16, p 4, (2005) [3] Fang D., P Yao, and H Li, “In fl uence of annealing temperature on the structural and optical properties of Mg – Al co-doped ZnO thin fi lms prepared via sol – gel method,” Ceram Int., vol 40, no 4, pp 5873–5880, 2014 [4] Fang G., Li D., Yao B L, “Fabrication and characterization of transparent conductive ZnO:Al thin films prepared by direct current magnetron sputtering with highly conductive ZnO(ZnAl2O4) ceramic target”, Journal of Crystal Growth 247, pp 393–400, (2003) [5] Hirata G A., McKittrick J., Siqueiros J., Lopez O A., Cheeks T., Contreras O., Yi J Y“ High transmittance - Low resistivity ZnO:Ga films by laser ablation”, Department of Applied Mechanics and Engineering Sciences and Materials Science Program, University of California–San Diego, La Jolla, California, pp 92093-0411, (1996) [6] Phung Ho,“Giáo trình Vật liệu bán dẫn,” NXB Khoa học Kỹ thuật, pp 2–4, 2008 [7] Jiménez-González A., “Optical and electrical characteristics of aluminum-doped ZnO thin films prepared by solgel technique,” J Cryst Growth, vol 192, no 3– 4, pp 430–438, 1998 [8] Jun M.-C., S.-U Park, and J.-H Koh, “Comparative studies of Al-doped ZnO and Ga-doped ZnO transparent conducting oxide thin films.,” Nanoscale Res Lett., vol 7, no 1, p 639, 2012 56 [9] Jung Y S., Choi H W., Kim K H, “Properties of AZO Thin Films for Solar Cells Deposited on Polycarbonate Substrates”, Journal of the Korean Physical Society, Vol 55, No 5, pp 1945–1949, 2009 [10] Kaid M A., and A Ashour,“Preparation of ZnO-doped Al films by spray pyrolysis technique,” Appl Surf Sci., vol 253, no 6, pp 3029–3033, 2007 [11] Kim Y S., and W P Tai, “Electrical and optical properties of Al-doped ZnO thin films by sol-gel process,” Appl Surf Sci., vol 253, no 11, pp 4911–4916, 2007 [12] Kuo S Y., et al, “Effects of doping concentration and annealing temperature on properties of highly-oriented Al-doped ZnO films,” J Cryst Growth, vol 287, no 1, pp 78–84, 2006 [13] Mahroug A., S Boudjadar, S Hamrit, and L Guerbous, “Structural , optical and photocurrent properties of undoped and Al-doped ZnO thin films deposited by sol – gel spin coating technique,” Mater Lett., vol 134, pp 248–251, 2014 [14] Maldonado F., and A Stashans, “Al-doped ZnO: Electronic, electrical and structural properties,” J Phys Chem Solids, vol 71, no 5, pp 784–787, 2010 [15] Melorose, J., R Perroy, and S Careas, Zinc Oxide, vol 2015 [16] Nakrela A., N Benramdane, A Bouzidi, Z Kebbab, M Medles, and C Mathieu, “Results in Physics Site location of Al-dopant in ZnO lattice by exploiting the structural and optical characterisation of ZnO : Al thin films,” RESULTS Phys., no February, pp 6–11, 2016 [17] Trần Hữu Nghị, Luận án Thạc sĩ “Chế tạo màng dẫn điện suốt ZnO:Al phương pháp phún xạ magnetron DC có diện tích đế lớn (1m 1,5 m)”, Đại học khoa học Tự nhiên – ĐH Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2006 [18] Nguyễn Duy Phương,“Nghiên cứu chế tạo khảo sát số tính chất màng mỏng ZnO khả ứng dụng chúng,” Luận án Tiến sĩ Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN, (2006) 57 [19] Shan F K., Liu G X., Liu Z F., Lee W J., “Optical Characterizations of ZnO Thin Films on Si (100) Substrates Deposited by Pulsed Laser Deposition”, Journal of the Korean Physical Society, Vol 45, S771, 2004 [20] Shrestha S P., Ghimire R., Nakarmi J.J., Kim Y.S., Shrestha S., Park C.Y., Boo J.H.,“Properties of ZnO:Al Films Prepared by Spin Coating of Aged Precursor Solution, ” Bull Korean Chem Soc, Vol 31, No 1, p 112, 2010 [21] Suwanboon S., P Amornpitoksuk, A Haidoux, and J C Tedenac, “Structural and optical properties of undoped and aluminium doped zinc oxide nanoparticles via precipitation method at low temperature,” J Alloys Compd., vol 462, no 1–2, pp 335–339, 2008 [22] Nguyễn Việt Tuyên, Tạ Đình Cảnh, Trần Thị Quỳnh Hoa, Màng mỏng ZnO pha tạp Nitơ Phốt loại p chế tạo phương pháp phún xạ rf magnetron, Tuyển tập báo cáo hội nghị vật lý chất rắn toàn quốc, Vũng tàu, p 342, (2007) [23] Yoo R., S Cho, M Song, and W Lee, “Acce pt e us t,” Sensors Actuators B Chem., 2015 [24] Zaier A., A Meftah, A Y Jaber, A A Abdelaziz, and M S Aida, “Annealing effects on the structural , electrical and optical properties of ZnO thin films prepared by thermal evaporation technique Abstract :,” J KING SAUD Univ Sci., 2015 [25] Zhao X., et al., “Preparation of aluminum doped zinc oxide fi lms with low resistivity and outstanding transparency by a sol – gel method for potential applications in perovskite solar cell,” Thin Solid Films, 2015 58 CÁC CÔNG TRÌNH CƠNG BỐ Nguyen Van Toan, Do Quy Nhan, Nguyen Do Cong, Tran Vinh Hoang, Duong Thanh Tung, Nguyen Duy Cuong, and Trinh Xuan Anh, “A simple fabricating approach to SnO2 doped Sb (ATO) thin film by solution method”, tạp chí Khoa học Cơng nghệ, 114, pp 099-103, 2016 59 ... (Mỹ) [5]…Tuy nhiên Việt Nam cơng trình nghiên cứu tổng hợp vật liệu ZnO pha tạp Al ( AZO) cịn Vì tơi chọn đề tài “ Nghiên cứu tổng hợp hạt nano ZnO pha tạp Al (AZO)” nhằm khảo sát, điều chế vật... cứu đề tài hoàn thiện Mục tiêu đề tài - Nghiên cứu tổng hợp thành công hạt nano ZnO pha tạp Al - Chế tạo thành công màng ZnO pha tạp Al từ hạt nano tổng hợp với độ dẫn điện độ truyền qua vùng... 3.1 Tổng hợp vật liệu AZO 39 3.1.1 Nghiên cứu ảnh hưởng dung mơi đến q trình hình thành hạt nano AZO 39 3.1.2 Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ pha tạp Al 40 3.1.3 Nghiên