Phương pháp đo phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis là phương pháp dựa vào bờ hấp thụ của phổ phản xạ khuếch tán người ta có thể xác định được các vật liệu bán dẫn phản ứng mạnh trong vùng ánh sáng tử ngoại hay khả kiến [3].
Giá trị năng lượng vùng cấm quang được xác định bằng phương pháp Wood- Tauc, trong đó giá trị Eg liên quan đến độ hấp thụ và năng glượng photon theo phương trình (αhν)2 theo (hν-Eg)n với α là độ hấp thụ, h là hằng số Planck, ν là tần số,
Eg là năng lượng vùng cấm, và n là hằng số liên quan đến các kiểu chuyển electron khác nhau (n=1/2; 2; 3/2 hoặc 3;phụ thuộc vào bán dẫn trực thẳng hay xiên).
Đây là kỹ thuật hay sử dụng để đánh giá sự thay đổi giá trị năng lượng vùng cấm (Eg) của chất bán dẫn sau khi được biến tính bằng nguyên tố hoặc hợp chất khác. Giao điểm giữa đường tiếp tuyến của bờ hấp thụ với trục hoành là giá trị giá trị năng lượng vùng cấm.
Phép đo UV-Vis được thực hiện trên máy Hitachi S4100 tại trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên.
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Vật liệu BTO pha tạp Er
3.1.1. Hình thái bề mặt của vật liệu
Hình thái bề mặt của vật liệu BTO và BTO pha tạp nguyên tố Er được xác định bằng phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) trên Hình 3.1.
Hình 3.1 (a) là ảnh hình thái bề mặt SEM của vật liệu BTO không pha tạp. Kết quả hình thái bề mặt cho thấy vật liệu BTO được chế tạo là khá đồng đều, với kích thước hạt dao động trong khoảng 50-100 nm. Hình thái bề mặt của mẫu BTO pha tạp nguyên tố Er với các tỉ lệ khác nhau được thể hiện trên Hình 3.1(b)-(g) trương ứng với nồng độ Er pha tạp là 0,5 ; 1, 3, 5, 7 và 9 mol%. Kết quả nghiên cứu ảnh hình thái bề mặt cho thấy kích thước hạt BTO có xu hướng nhỏ đi và phân bố không đồng đều khi hàm lượng Er tăng lên nằm trong dải từ vài chục đến vài trăm nm. Điều đó có thể được giải thích bởi sự cạnh tranh trong cơ chế phát triển hạt BTO khi có mặt của tạp Er. Về cơ bản, tạp Er sẽ đóng vại trò như một tâm ghim làm hạn chế sự phát triển kích thước của hạt BTO. Tuy nhiên, khi Er thay thế cho vị trí của Ba, khi đó do sự khác nhau về hóa trị giữa Er3+ và Ba2+, sẽ tạo một nút khuyết Ba trong cấu trúc. Chính nút khuyết Ba này lại đóng vai trò kích thích sự phát triển của kích thước hạt BTO. Bên cạnh đó, nếu như tạp Er thay thế cho Ti trong cấu trúc perovskite, cũng do sự bất cân đối hóa trị giữa Er3+ và Ti4+ sẽ tại ra một nút khuyết oxy. Và cũng chính nút khuyết oxy này cũng đóng vai trò kích thích sự phát triển kích thước hạt. Qua đó, cho thấy sự cạnh tranh giữa tạp Er và các nút khuyết trong cấu trúc tinh thể đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển hình thái không đồng nhất của mẫu BTO pha tạp nguyên tố Er.