Ảnh hiển vi điện tử quột
Cỏc Hỡnh 3.43, 3.44, 3.45 là ảnh SEM của cỏc màng mỏng Cu2O nano chế tạo ở
khoảng nhiệt độ 240-300°Cvới tỏc nhõn phản ứng là hơi rượu - nước, hơi nước và hơi
nước - hidropeoxit.
Cỏc ảnh SEM cho thấy cỏc màng cú bề mặt rất phẳng, mật độ vật chất trờn bề mặt màng khỏ đồng đều. Cỏc hạt cú hỡnh dạng xỏc định, biờn hạt rừ ràng. Tuy nhiờn, sự kớn khớt của cỏc hạt trờn bề mặt màng và kớch thước hạt cú sự khỏc nhau giữa cỏc tỏc nhõn phản ứng.
c
b a
d
Hỡnh 3.43: Ảnh SEM bề mặt màng Cu2O được chế tạo ở 240°C(a), 260°C(b), 280°C(c) và
300°C(d) với tỏc nhõn phản ứng hơi rượu - nước
Với tỏc nhõn hơi rượu - nước, sự sắp xếp cỏc hạt trờn bề mặt màng tương đối khớt.
Kớch thước hạt Cu2O của cỏc màng được chế tạo ở 240, 260, 280 và 300°Ctương ứng
Với tỏc nhõn hơi nước, cỏc hạt sắp xếp rất khớt, hầu như khụng cú khoảng trống.
Kớch thước hạt trờn cỏc màng được chế tạo ở 240, 260, 280 và 300°Ctương ứng dao
động trong khoảng 10-15 nm, 15-30 nm, 10-20 nm, và 30-40 nm.
ҧnh sem 240 C ҧnh SEM 260 C
ҧnh SEM 2800C ҧnh SEM 3000C
a b
c d
Hỡnh 3.44: Ảnh SEM bề mặt màng Cu2O được chế tạo ở 240°C(a), 260°C(b), 280°C(c) và
300°C(d) với tỏc nhõn phản ứng hơi nước
ҧnh SEM 2800C ҧnh SEM 3000C
a b
c d
Hỡnh 3.45: Ảnh SEM bề mặt màng Cu2O được chế tạo ở 240°C(a), 260°C(b), 280°C(c) và
Với tỏc nhõn hơi nước - hidropeoxit, sự kớn khớt giữa cỏc hạt ở cỏc màng khỏc nhau
là khỏc nhau: màng được chế tạo ở 240°C cú nhiều khoảng trống giữa cỏc hạt nhất,
màng được chế tạo ở 280°C cú sự kớn khớt cao nhất. Kớch thước hạt trờn cỏc màng
được chế tạo ở cỏc nhiệt độ 240, 260, 280 và 300°Ctương ứng dao động trong khoảng
20-35 nm, 30-50 nm, 40-50 nm và 20-50 nm.
Kớch thước của cỏc hạt tớnh theo ảnh SEM đều lớn hơn rất nhiều kớch thước hạt
được tớnh bằng cụng thức Debye-Scherrer. Nguyờn nhõn là do cỏc hạt Cu2O trờn ảnh
SEM được tạo thành bởi một số đơn tinh thể Cu2O, đú là kết quả của quỏ trỡnh kết tụ
cỏc tinh thể. Mặt khỏc, giỏ trị k trong cụng thức Debye-Scherrer nằm trong khoảng
0.8-1.1 nờn cũng là một nguyờn nhõn gõy sai số cho phương phỏp. Ngoài ra, phương trỡnh Debye-Scherrer chỉ cho giới hạn dưới của kớch thước tinh thể trung bỡnh.
Kết quả thu được cho thấy, kớch thước hạt cú xu hướng tăng khi nhiệt độ tạo màng tăng, mặc dự sự biến đổi này khụng rừ ràng. Chỳng tụi cho rằng nhiệt độ tạo màng tăng làm tốc độ phõn hủy sản phẩm thăng hoa tăng và làm tăng sự kết tụ của cỏc tinh thể.
Xỏc định độ dày màng
Cỏc Hỡnh 3.46, 3.47, 3.48 là kết quả đo độ dày màng với tỏc nhõn hơi rượu - nước, hơi nước và hơi nước - hiđropeoxit trờn hệ Alpha-Step IQ.
Độ dày của màng mỏng Cu2O nano với tỏc nhõn hơi rượu - nước được chế tạo ở
cỏc giỏ trị nhiệt độ 240, 260, 280 và 300°Ctăng dần, tương ứng là 200 nm, 212 nm,
383 nm, và 424 nm (Hỡnh 3.46).
Với tỏc nhõn hơi nước (Hỡnh 3.47,) độ dày màng mỏng được chế tạo ở nhiệt độ
(a)
(b)
(c)
(d)
Hỡnh 3.46: Xỏc định độ dày và hỡnh thỏi bề mặt màng Cu2O được chế tạo ở 240°C (a),
a
b
c
d
Hỡnh 3.47: Xỏc định độ dày và hỡnh thỏi bề mặt màng Cu2O được chế tạo ở 240°C (a),
a
b
c
d
Hỡnh 3.48: Xỏc định độ dày và hỡnh thỏi bề mặt màng Cu2O được chế tạo ở 240°C (a),
Khỏc với hai tỏc nhõn trờn, với tỏc nhõn hơi nước - hidropeoxit (Hỡnh 3.48), độ
dày của màng giảm khi nhiệt độ tạo màng tăng. Độ dày của màng mỏng Cu2O nano
được chế tạo ở cỏc nhiệt độ 240, 260, 280 và 300°C tương ứng là 205 nm, 197 nm,
120 nm và 108 nm. Hiện tượng này cú thể giải thớch bằng ảnh hưởng của tốc độ dũng khớ mang và tỏc nhõn phản ứng, cũng như thời gian sống của tiền chất. Ở nhiệt độ
tạo màng 240°Cvà 260°Cđộ dày màng khụng chờnh lệch nhau nhiều là do tiền chất
thăng hoa được dũng khớ mang cuốn tới khu vực đế rồi phản ứng với tỏc nhõn và lắng
đọng thành màng. Đến nhiệt độ 280°Cthỡ một phần phức chất thăng hoa chưa kịp bị
cuốn tới đế đó phản ứng với tỏc nhõn, phõn hủy khi chưa tiếp xỳc với đế làm giảm hiệu suất lắng đọng trờn đế, dẫn đến độ dày màng giảm. Điều này được giải thớch là
do H2O2 cú tớnh oxi húa mạnh hơn so với rượu và nước.
Ảnh hiển vi lực nguyờn tử
Để nghiờn cứu sõu hơn về hỡnh thỏi bề mặt màng chỳng tụi tiến hành chụp ảnh
AFM hai mẫu màng đại diện: mẫu màng được chế tạo ở 260°Cvà 280°Cvới tỏc nhõn
hơi nước - hidropeoxit.
Trờn ảnh AFM chỳng tụi quan tõm nhất đến ảnh hỡnh thỏi học bề mặt - topograph (a), ảnh này cho biết hỡnh dạng hạt và độ nhỏm bề mặt mẫu. Ngoài ra, hai ảnh mặt phẳng pha - phase flattened (b) và mặt phẳng biờn độ - amplitude flattened (c) quột bề mặt mẫu ở cỏc chế độ khỏc nhau bổ sung thờm thụng tin về hỡnh dạng và kớch thước hạt.
Ảnh AFM của cả hai màng mỏng Cu2O nano cho thấy bề mặt hạt khỏ đồng đều,
cỏc hạt cú hỡnh dạng xỏc định, biờn hạt khỏ rừ. Cỏc hạt được sắp xếp tương đối khớt, khụng cú nhiều khoảng trống. Kớch thước hạt trung bỡnh thu được từ ảnh AFM là 35
nm của màng chế tạo ở nhiệt độ 260°Cvà 40 nm của màng chế tạo ở nhiệt độ 280°C.
2.06 nm. Kết quả này khỏ phự hợp với kết quả thu được từ ảnh SEM.
Hỡnh 3.49: Ảnh AFM bề mặt màng Cu2O được chế tạo ở 260°C(ảnh trờn) và 280°C (ảnh