5. Cấu trúc của luận văn
3.1. Cấu trúc của đơn tinh thể bán dẫn SnSe và SnS chế tạo bằng
phương pháp biến thiên nhiệt độ.
Hình 3.1. Sắp xếp các nguyên tử Sn và Se trong mạng tinh thể Orthohombic theo các hướng tinh thể khác nhau và anh STM của đơn tinh thể SnSe
Các đơn tinh thể SnSe và SnS đều thể hiện cấu trúc trực thoi với nhóm không gian Pnma tại nhiệt độ phòng. Hình 3.1 mô phỏng liên kết giữa các
nguyên tử Sn và Se (S) theo các trục khác nhau của mạng tinh thể. Mỗi lớp SnSe (S) bao gồm 2 lớp nguyên tử được tạo thành từ liên kết cộng hóa trị giữa các nguyên tử Sn và Se (S) dọc theo mặt phẳng a-b của mạng tinh thể. Dọc theo trục c là liên kết Van - der waals (liên kết yếu) giữa các lớp SnSe(S), đây là nguyên nhân hình thành nên cấu trúc lớp (dễ dàng tách thành từng lớp) của loại vật liệu này. Hình ảnh STM độ phân giải cao chụp trên bề mặt của tinh thể SnSe (mặt a-b) cho thấy những vị trí sáng là của nguyên tử Sn tạo nên những ô mạng
hình vuông, còn những vị trí tối là của nguyên tử Se do nguyên tử này không được hiện rõ. Trong hình vẽ mô phỏng, các quả cầu màu xanh thể hiện cho nguyên tử Se, và quả cầu màu đỏ cho nguyên tử Sn.
Hình thái bề mặt của các mẫu đơn tinh thể SnSe và SnS được quan sát với kính hiển vi điện tử quét độ phân giải cao FE-SEM như thể hiện trên hình 3.2 (a, c). Các lớp vật liệu có độ dày khoảng vài μm được quan sát trên cả hai hệ mẫu và không thấy xuất hiện các tạp chất xen kẽ giữa các lớp và trên bề mặt. Kết quả nhiễu xạ tia X của SnSe và SnS được thể hiện trên hình 3.2 (b, d) xác nhận cấu trúc trực thoi của cả hai vật liệu này. Việc xuất hiện duy nhất một họ mặt phẳng (h00) cho thấy mẫu chế tạo được là đơn tinh thể và có độ đồng đều cao. Từ kết quả đo nhiễu xạ tia X, hằng số mạng dọc theo trục c của SnSe được xác định là 11.483 Å và của SnS là 11.167 Å. Kết quả khảo sát thành phần nguyên tử bằng phép đo EDS cho thấy tỷ lệ Sn:Se và Sn:S trong mẫu chế tạo bằng phương pháp này là 1:1.
Hình 3.2. Hình thái bề mặt của đơn tinh thể thông qua ảnh FE-SEM và phổ nhiễu xạ tia X của các mẫu (a, b) SnSe và (c, d) SnS