CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1.2. Ảnh hưởng của việc pha tạp Ga tới kích thước hạt mầm và kích thước thanh nano ZnO
Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng kích thước hạt của màng ZnO có thể
được thay đổi bởi kim loại pha tạp, chẳng hạn như nhôm (Al) hoặc gallium (Ga). Trong số các kim loại pha tạp, pha tạp Ga dường như được thành công nhất và hứa hẹn, do lợi thế của nó chẳng hạn như bán kính ion và bán kính cộng hóa trị Ga (0,62 và 1.26A˚), so với Zn (0,74 và 1,34 A˚) khá tương ứng. Khi pha tạp Ga vào mạng tinh thể ZnO : các ion Ga3+ và Zn2+ có bán kính xấp xỉ gần bằng nhau do đó ion Ga3+ dễ thay thế Zn2+ mà không phân biệt cấu trúc đơn vị cấu thành . Mỗi ion Ga3+ khi thay vào vị trí của Zn2+ sẽ cho một electron tự do => ZnO : Ga là bán dẫn loại n .
Đối với sự lắng đọng của màng ZnO pha tạp Ga, một số kỹ thuật tiêu biểu đã được sử dụng, chẳng hạn như quá trình sol-gel, lắng đọng thổi, lắng đọng chất hóa học, và sự tích tụ xung laser. Trong nghiên cứu này,ZnO pha tạp Ga đã được chế tạo bằng cách sử dụng kỹ thuật sol-gel do sự đơn giản của quá trình, chi phí thấp, và khả năng dễ dàng kiểm soát các thuộc tính của màng mỏng bằng cách điều chỉnh thời gian phủ và ủ nhiệt độ. Các thuộc tính
cấu trúc của những màng này đã được thể hiện trên SEM (FE-SEM) và nhiễu xạ tia X (XRD).
Ga pha tạp, được xác định bởi x%= mGa
mZnO+mGa.100%
Ion Ga khi thay thế Zn trong mạng ZnO sẽ làm mạng có xu hướng co lại hình 3.2 thể hiện sự thay đổi kích thước mầm và kích thước thanh nano khi doping Ga 8%, ủ đế ở nhiệt độ 350o C. Kích thước hạt mầm khi chưa doping khoảng 20nm, khi doping 8% Ga kích thước hạt mầm khoảng 10nm. Đường kính thanh nano khi với seed ZnO undop khoảng 70nm, với seed doping Ga khoảng 40nm
Hình 3.2 Ảnh SEM sự thay đổi kích thước mầm và thanh nano ZnO khi doping Ga 8%, ủ ở nhiệt độ 350o
C A. Mầm và thanh nano ZnO undop;
B. Mầm và thanh nano ZnO doping Ga 8%
A B
Hình 3.3. Sự thay đổi kích thước hạt mầm khi pha tạp Ga 8%, ủ ở nhiệt độ
6000C
A. Mầm và thanh nano ZnO undop;
B. Mầm và thanh nano ZnO doping Ga 8%
Hình 3.3 thể hiện sự thay đổi kích thước mầm khi doping Ga 8% khi ủ ở nhiệt độ 600oC. Kích thước hạt mầm khi chưa doping khoảng 45nm, khi doping 8% Ga kích thước hạt mầm khoảng 20nm . đương kính rod với seed ZnO undop khoảng 100nm, với seed doping Ga khoảng 80nm. Từ các kết quả trên ta thấy rằng, rõ dàng kích thước hạt giảm đáng kể khi doping Ga, và bề mặt màng xốp hơn.
A B