1. Phương pháp chế tạo màng ZnO:Al Ti ến trình thực nghiệm
1.2.2.1. Ảnh hưởng của chế độ ủ nhiệt vàn ồng độ pha tạp
Để làm tăng độ dẫn của màng ZnO, việc pha tạp donor Al3+ sao cho có thể thay thế được Zn2+ làm nguồn cung cấp hạt tải cho màng được chúng tôi khảo sát ở nhiều nồng độ pha tạp khác nhau từ 1% đến 6%
Từ kết quả trình bày ở bảng II.1.4 cho thấy rằng nồng độ pha tạp Al3+ tốt nhất là 1% và việc sử dụng chế độ ủ nhiệt lần hai cho màng có độ dẫn điện tốt hơn rất nhiều (103 lần).
Việc pha tạp Al làm tăng độ dẫn của màng là do Al3+ đã thay thế Zn2+ làm thừa 1 một điện tử cho mỗi vị trí thay thế nhưng điều đó chỉ có một giới hạn nhất định. Vượt giới hạn đó, màng sẽ có độ dẫn kém hơn vì khi đó cấu trúc của màng có quá nhiều sai hỏng do quá trình thay thế Al3+ vào Zn2+ không hoàn hảo, các nguyên tử Al thay thế
sai hỏng trong cấu trúc của màng làm giảm độ linh động của hạt tải dẫn đến độ dẫn trong màng càng thấp mặc dù tỉ lệ pha tạp càng cao (hình II.1.15). Và đồng thời với tỉ
lệ pha cao có thể phá vỡđi cấu trúc chính của màng [13].
Bảng II.1.4. Giá trịđiện trở của các mẫu sau khi ủ nhiệt lần 1 và lần 2 trên đế thủy tinh
Mẫu Ủ nhiệt lần 1 (Ω) Ủ nhiệt lần 2 (Ω) AOMM-G 1526.104 17240 A1MM-G 163.104 1490 A2MM-G 312.104 3730 A4MM-G 1536. 104 16120 A6MM-G 1824. 104 306000
Hình II.1. 15: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi điện trở phụ thuộc vào hàm lượng
Tuy nhiên việc chọn giá trị thích hợp để pha tạp Al3+ không ảnh hưởng nhiều so với chế độ ủ nhiệt lần 2. Với môi trường chân không 10-5 torr và nhiệt độ ủ là 5000C giải hấp tốt Oxy tại các vị trí biên hạt, đóng vai trò như trạng thái bẫy, sẽ làm tăng nồng độ và độ linh động của hạt tải lên rất nhiều. Vì thếđộ dẫn của màng tăng lên đáng kể (103 lần) [15].
Theo nhiều tài liệu tham khảo[28, 29], nếu sử dụng khí khử riêng phần như
Hydrogen ở nhiệt độ cao thì quá trình giải hấp Oxy sẽ tốt hơn nữa, cụ thể là độ dẫn sẽ
tăng lên gấp 10 so với ủ nhiệt trong chân không cao. Nhưng do điều kiện thực nghiệm và để đảm bảo các yêu cầu an toàn của Phòng thí nghiệm, chúng tôi đã không tiếp tục theo hướng nghiên cứu này để làm tăng độ dẫn của màng AZO.