Để khảo sát tính chất điện của màng chế tạo đƣợc, chúng tôi đã tiến hành đo điện trở của màng theo nhiệt độ. Vùng nhiệt độ khảo sát là từ nhiệt độ phòng đến 450 oC. Ở nhiệt độ phòng, màng hầu nhƣ cách điện. Từ khoảng 150 oC đã phát hiện
Luận án Tiến sĩ Vật lý
---
thấy màng bắt đầu dẫn điện và điện trở của màng giảm dần theo nhiệt độ. Đây là quy luật điển hình của vật liệu bán dẫn. Quy luật biến đổi này đƣợc biểu diễn trên hình 3.12.
Từ đồ thị biểu diễn ln(1/R) theo nghịch đảo nhiệt độ, với R là điện trở của màng, xác định đƣợc hai mức năng lƣợng theo phƣơng pháp đã trình bày trong mục 2.3.3.1:
- Ở vùng nhiệt độ cao, độ dẫn của màng tăng chỉ do kích nhiệt chuyển điện tử từ vùng hoá trị lên vùng dẫn (là vùng ứng với độ dẫn điện thuần của bán dẫn) có giá trị ~ 3,32 eV, tƣơng ứng với năng lƣợng vùng cấm của nano TiO2. Kết quả này phù hợp với kết quả tính Eg từ phép đo phổ hấp thụ UV-Vis (~ 3,35 eV). Kết quả tăng độ rộng vùng cấm của màng TiO2 so với vật liệu TiO2 khối xác định bằng phƣơng pháp điện trở phụ thuộc nhiệt độ một lần nữa chứng tỏ cấu trúc nano và hiệu ứng lƣợng tử kích thƣớc của màng thu đƣợc. y = -19.256x + 15.747 R² = 0.9812 y = -3.9849x - 5.411 R² = 0.9986 -16 -15 -14 -13 -12 -11 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 L n (1/R) ( Ω -1) 1/T (10-3K-1)
Hình 3.12 Đồ thị điện trở phụ thuộc nhiệt độ của màng TiO2
- Ở vùng nhiệt độ thấp độ dẫn chủ yếu do các hạt tải đƣợc tạo ra từ các tạp chất bị ion hoá (là vùng ứng với độ dẫn điện do tạp chất đối với bán dẫn tạp chất) có giá trị ~ 0,69 eV tƣơng ứng với mức tạp chất, nó có thể liên quan đến các tạp chất không chủ định đã xác định đƣợc từ số liệu EDX ở trên. Đây là mức sâu nên có tiết diện bắt hạt tải lớn. Các tâm sâu này liên quan đến quá trình phát quang của TiO2,
Luận án Tiến sĩ Vật lý
---
vì các tâm sâu thƣờng hoạt động nhƣ các tâm tái hợp hay các bẫy hiệu quả và điều khiển thời gian sống hạt tải.