Màng bán dẫn zno pbs chế tạo bằng phương pháp sol gen và tráng gương cùng với các đặc trưng của nó

DAI HOC QUOC GIÀ HA NOI TRUÒNG DAI HOC KHOA HOC TIJNHIÉN ' r 'T T"* T* T' '1^ lA ^ ^ ^ ^ ^ ^ Tén de tài: MÀNG BÀN DAN ZnO, PbS CHE TAO BANG PHUONG PHAP SOL-GEL VA TRÀNG GlTONG CÙNG VĨI CÀC DAC TRUNG CIJA NỊ MA SO: QT-02 12 CHIJ DE TÀI: KHÙC QUANCi DA I DAI HOC QUOC GIÀ HA NĨI TRNG DAI HOC KHOA HOC Tl/NHIÉN Tèn de tài: MÀNG BÀN DAN ZnO, PbS CHE TAO BANG PHUDNG PHÀP SOL-GEL VA TRÀNG GLt)NG CÙNG VĨI CAC DAC TRLING CÙA NỊ MA SO: Q T - - 12 CHL DE TÀI: KHLC QL ANC; DAT CAN BO THAM GIÀ Nguyén Thi Thuc Hien Phùng Quoc Bào iVIai Thi Tàm Ha Nói - 2005 B A O C A O T O i M T À T a Tén de tài: Màng barn ràn ZnO, PbS dicu che bang phiiong phàp sol - g e l va tràng guoiìg vói cac dac trung cùa no IVIàsó: Q T - - 12 b Chù de tài: Khùc Quang Dat e Càn bó thani già: Nguycn Thi Thuc Ilicn Phùng Quóc Bàe^ Mai Thi Tarn d Muc tiéu va nói dung ngliién cùu - Muc ticu: Nghicn ci'ru che lao màng mong hàng phircrng phap sol - gel va tràne eu"cme - Nói dung: - Nghièn ciru che Vdo nnàng ZnO bang phirctng phap sol - gel vói càc dac trirng - Nghicn ciru che lao màng PbS bang phmmg phap Lràng gircmg vai càc dac irung e Càc ket qua dat duoc Dà che tao thành cóng màng ZnO tinh khiél màng / n O co pha lap Al In Dà nghién ciru ành hinVng cùa ciuà ti'ình xiV ly nhicl lói u'nh dinh hitiVng cùa màng ZnO tinh khiét va màng ZnO co pha lap AL In ciing MYÌ càc ifnh chàl quang hoc Da che tao ihành cóng màng PbS, càc yen lo ành hifóng bang phmmg phàp tràng girang - Dà niihién cù'u càc dac trung ve càu irùc, ben nhiéi cùa màng PbS - Càc kel qua nhàn óuac phù ho"p vai càc cịng irình dà cịng bó iren ihc giai va góp phan làm sàng lo va phong phù ihèm phirong phàp che lao màng mòng va càc dac iiung cua càc màng nhàn duoc Vai Cdc kèl qua ihu diro'c chùng lói dà cóng bó' va càc cóng irình khoa hoc sau day: Khùc Quang Dai, Phùng Quóc Bào, Nghuyen Thi l^hiic Hién, Pham Nhguyén Hai, Le Vàn \'ù, Nuuyen Chi Thành Nghién cuu che lao mane ZnO bang phirong phàp sol - gcL Bào cào hói nghi vài ly chàl ràn Knm quoc ihi'r III Nha Trang - 10/8/2001 Phung Quoc Bao, Khuc Quang Dal and Tran Thi Duong Elìcci ol beat ireaiment on ihe slruciural and aplical properiies ol' sol - gel derived ZnO ihin rilms Communicalions in physics, voi 13, No (2003) Pp 10^ HO Phung Quoc Bao, Khuc Quang Dal, Nguycn Thuc llien and Nguyen Ngoc Long Preparalion ni PbS glass ih in lilm by chemiscal haih depc^siiion Communicaliori in physics \'ol.l3 No.3 (2003), pp 171 176 Phung Quoc Bao, Khuc Quang Dal and Nguyen Trong Nghia Sol - gel deposilon o l Z n O : Al ihin Tilms, VNU Journal ol science, Malhemalics Physics T.XIX NoL 2003, pp.l6 - 21 Phung Quang Bao, Khuc quang Dal Nguyen Thien Hui>ng Sol - gel spin coaiing prepareaiion ol Zn(J: jn lilms vviih highly e - axis orienlalion Journal of scicnce, Malhemalics - Physics T.XIX, Noi, 2004, pp - 14 Càc màns diéu che duac co nhiéu dàc ifnh lói c6 ihe une dune cho nhiéu muc di'ch khàc Dira vào de tài dà góp phan vào ihành cóng khóa luan tot nghiép: Le Thi Hoa (Khoa Vài Ly Dai hoc su pham Ha Nói), Ngó Vàn Giang ( Khoa Hoà Dai hoc Quoc già Ha Nói), Ha Vàn Trình, Bùi Thi Thu Hồi, Nguyen Trong NghTa, Nguyen Thi Thién Hirang (Khoa Val Ly Dai hoc Qc già Ha Nc)i) fTình hình su dung kinh phi: Tong kinh phf dirac càp ihirc hien de lai 08 irieu dóng rat khó khan dùng de mua hóa chat dung cu, phàn lich kel qua, ih mitóì nhàn cóng KHOA HOA HOC Uà Nói ngày 16 iliuìv^ 09 nam 2005 CHÙ NHIÈM DF TÀI F Khùc Quang Dat DAIH HOC TCNHIEN OMO witU TOLfÓNG '^GS.T3Mu3^'^Ó M^ DAI OC GIÀ HA NOI ^aìw SLMARV a Reaseaching Project: Studying of preparation of semiconductor membrancs (ZnO, PbS) by sol - gel and chemmical bath de position techniques and it's characteristics CODK:QT-02-12 b Director: Khuc Quang Dat e Members: Phung Quoc Bao Nguyen Thi Thuc Hien Mai Thi Tarn d Reaseaching attitudes and c(~)nlents: Reseaching atlitudes: -Sludy of prepaj-alion oT ZnO ihin lilms by sol - gel melhod and ifs characleritics -Sludy of preparation n( PbS ihin Tilms by chemical baih deposiiion methods and it's characteristics - Reseaching contents: - Preparalions of ZnO, ZnO wiih AL In inpuriiies - Sludy (T ilN characteristics by XRD phoU)luminescence speclra, L'V VIS - Preparalions of PbS by chemical bath deposilions - Sludy ol ifs techniques e Resulls: charactensiics by XRD, TGA, DTA, DSC, SEM, - Thin films of ZnO, ZnO wilh Al In impiuiiies aie sucessfully prepared - Chai-acteristic of thin films of ZnO, ZnO wilh Al, In impuriiies bave becn siudied - PbS ihin films are sucessfully prepared PbS ihin films measuremaenis bave becn siudied by XRD, TGA, DTA, DSC, PHAN NÓI DLNG CHLNH MUC LUC Trang A MÒ DAU B NOI DUNG ^ L Tong qiian: 1.1 Màng ZnO tinh khiét va co pha tap 1.2 Phirang phàp sol - gel che tao màng mòng 1.3 Màng PbS 1.4 Phirong phàp lràng girong che tao màng mòng Ket qua nghién CULI 10 10 2.1 Màng ZnO tinh khiét 10 2.2 VIàng ZnO pha Al 14 2.3 Màng ZnO pha In 14 2.4 Màng PbS 14 2.4.1 Phirong phàp I che tao màng PbS 14 2.4.2 Phirong phàp che tao màng PbS 14 Ket luan 19 C TÀI LIÉU THAM KHAO 20 A MỊ DÀU Màng mịng hien dang dirgc rat nhieu nhà khoa hoc va vài lieu hoc quan làm nbùng irng dung quan cùa chùng Co rat nhièu phiro'ng phap che tao màng mòng Càc phirong phàp vài ly thuàng direte dùng cho càc muc dfch dac hièi, ihich hcTp cho càc muc di'ch nghién culi ca bàn va dang dirgc hồn thién vói ràl nhieu càc ky ihuàl khàc Ben canh dò chùng la co ihé che tao càc màng mòng bang càc phurang phàp hóa hoc va sol - gel Do hoal ifnh ràl linh hoal cùa chùng cho nén rat nhiéu càc nhà khoa hoc cà ITnh virc khoa hoc ca bàn nhir ùng dung quan tàm Trong de tài chùng lói nghién cùu phuang phàp che tao màng mòng dò là: - Che tao màng PbS bang phirang phàp lràng girdng Day phmmg phàp che tao màng mòng rat noi tiéng bang phirang phàp hóa hoc co une dune dàc bici trom: ITnh virc nànu lircvn^ mài irai - Che tao màng ZnO bang ky thuàl sol - gel Là mól ky ihuàl circ ky thuàn lién cho càc nhà vài liéii hoc phàl hien nhùng dac ifnh meri la nghién ciru va ùng dung ve dién, ur, quang hoc Mòt so yeu tó quan irong ành hirịng den dàc tfnh cùa màng mịng vói nhiéu dàc tfnh ve tinh the, huynh quang, dò ben nhiéU dirac nghién ciru irong de tài Càc kèl qua dà diroc còng bị tién nhiéu cịng tiình tai càc hịi nghi khoa hoc vài lièu nhir càc lap chi khoa hoc B NOI DUNG Tòng quan 1.1 Màng ZnO tinh khié't va co pha tap Trong nhùng nam gàn day ZnO lai duoc chiì y nghién cim manh me nhàm l'rng dung ITnh vuc quang dién tir, nhir làm eira so cho pin mat tròi, man hién thi nhiìng iru the noi bai cùa ZnO so vói càc vàt liéu khàc nhir dị rịng vùng càm lón (E^~3.3eV ònhiét dò phòng), nang lirong lién kéi cxction lón (60 meV) Co the pha tap Al In de cài thién càc tinh chat dién lù cùa mane L2 Phirang phàp sol - gel che lao màng mòng Co nhiéu phircmg phàp lao màng lù vài liéu này, \i du phircmg phàp phun iTnh dién phùn xa, làng dong bang xung laser Tuy nhién phiro'ng phàp sol - gel co mịi uu diém han so vói càc phircrng phàp khàc khà dan giàn, iicn lai va kinh te vi khóng phài dùng thié't bi tịt, qua dal va dèi hịi càc che dị nghiém ngàl nhu chàn khóng cao nhiét cao Phirang phàp cho phép tao màng ị nhiét dị ihàp bang phàn ùng hóa hoc cùa càc chàl hùu ca chùa Zn Tuy nhién, chat lirang cùa màng hién lai khóng ihe dal den dị hoàn hào nhu nhùng màng tao bang càc phuang phàp epilaxi, spullering Sau tao gel chat Itrang cùa màng phu ihc vào nhiét dị ù Tìm duac che lòi uu va xem xet sir òn dinh cùa màng mot nhiém vu quan cùa cóng nghé Trong bào cào chùng lói trình bay càc ket qua bucTc dàu vice nehién cùu che tao màng ZnO khóng pha tap làm cùa so quang hoc bang phirang phàp sol - gel tu hgp chat Zn(CH3COO) 2H,0 THE LE GÙI BÀI CHUYÉN SAN TOÀN - VÀT LY Chjyèn san Toàn - Ly cùa Tap chi Khoa hpc - Dai hpc Quóc già Ha Nói cóng bó càc cịng trình nghién ciru thc càc ITnh vi/c: Toàn hpc, Ca hpc, Vàt ly va Tin hpc co nói dung khoa hoc mai cht/a dàng va giri bà't ky tap chi naq Bài viét duac soan thào sach se trén mày vi tinh bang chuang trinh AMS-TEX in làm hai bàn gCfi^kèm theo dia mém Càc ky hiéu còng thirc rò rang chinh xàc, ành va hinh ve rò rang, de dùng cho co dành so va chù thich Càc thuàt ngù khoa hpc viét theo quy dinh chinh thùc cùa Nha ni/ac Néu dung thuàt nga mei hay thuàt ngCr chira di/ac dùng ròng rài, càn chù thich bang tiéng ma thuàt ngù xuàt xùàbén canh Bài viét cùa tàc già phài viét bang tiéng Anh nói dung co dpng, sue tich Bài co nói dung qua 15 trang thi phài bó cuc cho co the dàng lam ky Phàn tai liéu tham khào chi" néu càc tai liéu lién quan dén bai bào va dirac ghi theo quy càch sau: a Oói vai càc tài liéu sàch: Tén tàc già, Tèn sàch (in nghiéng), Nhà xuàt bàn, nai xuàt bàn nàm xuàt bàn Thi du: Nguyen Hong Daang, Dién dóng li/c hoc, NXB Dai hpc va Trung hpc Chuyén nghiép, Ha Nói 1982, 316 trang, b Oói vói càc tai liéu tap chi: Tèn tàc già, Tén bào Tén tap chi (in nghiéng), Nai xuàt bàn tap, so, nàm xuàt bàn, trang Thi du: M Fukigita Simple Particle-Physics Model Phys Rev Leti, New York, V.6 No6(1989), pp585-595 Cuòi ghi rò ho tén, dia chi, so dién thoai càn lién lac vai tàc già Tea soan khóng tra lai bàn thào néu bai khóng dirac dàng Trong triróng hap bai phài giri lai de tàc già sua chGra thém thi ngày nhàn sé daac tinh ti/ nhàn bàn thào hoan chinh Tht; ti/, bai viét giri theo dia chi: Ban bién tàp Chuyén san Toàn - Vàt iy Tap chi Khoa hoc - Dai hpc Quóc già Ha Nói 144 Dirang Xuan Thùy, Càu Giày Ha Nói In Lai Mia in Dai hoc Quoc ^ia Ila Nói Ib phó llàng Chiiói, Ha Nói Ciav phép » 3305/CPbC ngà)' t.han5 11 nàm 1994 NGHIÉN Ciru CHE TAO MÀNG ZnO BANG PHUONG PHÀP SOL-GEL Khùc Quang Dat, Phùng Quóc Bào, Nguyén Thi Thuc Hién Pham Nguyén Hai, Le Vàn Vù, Nguyén Chi Thành Tniòng Dai hoc Khoa hoc Tu nhién, Dai hoc Quóc già Ha nói ? ^ ^^'o ; ! S ; f "'^J ^"^ ^"^' '^'""'^^ ^^"5 ^'"'"^'8 phàp sol-gel vài dung dich ban in!Ì^ J^ ^nk^''^''^' ''ì'" "''" ^''^'"^ ''"''• ^^"^'' ^^ " ^'^^^ '/"/^ /"^" khodng tu WU C den 400' C Két qua nhiéu xg lia X cho thày càc màng tao duac da tinh thè Pho huynh quang tgi nhiét dò phòng xuàt hién hai dai: mot dai hep gàn bò hàp thu mg vài dinh 380nm va mot dai nh róngà khồng 500nm Phó trun qua cho thày dị trun qua cao nhàt dat 80% M Ị DÀU Trong nhùng nàm gàn day ZnO lai duac chù y nghién cmi mot càch manh me nhàm ung dung vào linh vuc quang dién tir, nhu làm cùa so quang cho pin mat trai, man hién thi , nhùng uu the nói bàt cùa ZnO so vói càc vàt liéu khàc nhu róng vùng Cam lón (Eg * 3.3 eV a nhiét dò phòng), nàng luong lién két exciton lón (60 meV) Co nhiéu phuong phàp tao màng tu vàt liéu này, vi du phuang phàp phun tinh dién [1,2J, phùn xa [3,4], làng dong bang xung laser [5] Tuy nhién, phuong phàp solgel co mot uu diém so vói càc phuang phàp khàc khà don giàn, tién Igi va kinh té' vi khóng càn phài dùng dén nhùng thié't bi tịt, qua dàt va dòi hòi co che nghiém ngat nhu chàn khóng cao, nhiét dị cao Phuang phàp cho phép tao màng ó nhiét thàp bang càc phàn ùng hoà hoc cùa càc chat hùu co co chùa Zn Tuy nhién, chat luang cùa màng hién tai khóng the dat dén dị hồn hào nhu nhùng màng tao bang phuang phàp epitaxi, sputtering Sau tao gel, chat luang cùa màng phu thuóc rat nhiéu vào nhiét ù Tim dugc che dò tòi uu va xem xét su ón dinh cùa màng mot nhiém vu quan cùa cóng nghé Trong bào cào chùng tói trình bay càc két qua bc dàu viéc nghicn cùu che tao màng ZnO khóng pha tap làm cùa so quang hoc bang phuang phàp sol-gel tu hop chat Zn(CH3COO)'3.2H,0 THUC NGHIÉM 10 g Zn(CH3COO)2.2H20 va 12.5 mi etylenglycol dugc dun hói luu tai 150°C 30 phùt Dung dich suót thu dugc dén nhiét dò phòng va cho thém 12.5 mi npropanol vào dung dich va khuày nhe Sau dò cho thém tiép vào dung dich mot hón hgp co chùa 4.0 mi n-propanol, 4.0 mi trietylamin, 0.2 mi glyrerin va 0.1 mi nuóc Khuày manh de thu dugc dung dich suót Màng dugc phù trén de thuy tinh bang phuang phàp quay vói toc dị 120 vịng/phùt ị dị àm tuang dói 90% Sau tao màng, càc màu dugc tién hành ù a nhiét dò 100°C, 260°C va trén 400''C vói mịi truong khóng khf 6h Phó nhiéu xa tia X dugc trén nhiéu xa ké tia X Bruker U5UU5 Phó huynh quang dugc trén he Jobin-Yvon FL 3-22 vói dị phàn giài nm Phị hàp thu dugc trén he chuyén dung Shimazu UV 3101 KET QUA VA THÀO LUÀN Phò nhièu xa tia X cùa càc màng tai hai nhiét dò ù khàc duoc trình bay trén Hìnhl • ^ 300 ' I ' I ' I ' I ' I ' I ' I ' I I ' I ' I ' (002) T = 100 C 1/3 ' T=260C - 200 a U (002) 100 (101) (101) 20 ''«»mlr(n»i iht Nhà nc (nay Bị Khoa hoc - Còns n"hè va Mòi truong) ve vièc ky kci Hop dòng khoa hoc ky thuàt ' ' - ^ • CHUNG TỊI CĨ.Vl Ben giao (A^ là: Truòtig Dai hoc Khoa hoc Tir nhicn - Dai diC-n là: PGS.TS Nuuyén Nizoc Lons - Chuc vu: Ph>S Hieu uuòng Truong Dai hoc Khoa hoc Tu nhién, DHQGHN - Dia chi: 334 Nguyén Trai, Thanh Xuan, Ha Noi - Dièn thoai: 8.584287 Ben nhàn (B) là: * Tàp the khoa hoc thirc hién de tài ma so: - Dai dièn la ó n g ^ : j r' Y > -.::.2^ OfV—-ÌC^i^U-6i\^>^i Ì^./h/? -Chucvu: ÙRd.P ' - Dia chi: * Khoa quan Iv: - Dai dién Ịng,/Rfi: lC:'k^.^ hù?.^ 'n.^. K-AQ^ Hai ben thoà thuàn kf kè't hgp dóng NCKH vói nhOng diéu khồn sau day: Diéu I: Ben Beam két thuc hién de iài A./^ijr^ ^/^A ;ft^V2 / ?».^.^ /^./ h: