CHƢƠNG 3 KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CÁC HỆ MÀNG MỎNG
3.4. Tối ƣu hóa tính chất màng mỏng làm kênh dẫn (ITO)
3.4.2. Ảnh hƣởng nhiệt độ ủ đến cấu trúc tinh thể và cấu trúc vi tinh thể
Hình 3.35. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các màng ITO ủ ở các nhiệt độ khác nhau.
(a) (b)
(c) (d)
400 m 400 m
50 m 200 m
93
Để khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ ủ đến cấu trúc tinh thể và các cấu trúc vi tinh thể của màng mỏng ITO làm kênh dẫn, chúng tôi đã chế tạo các màng mỏng ITO với độ dày cỡ 45 nm trên đế Si/SiO2 bằng phƣơng pháp dung dịch và ủ ở các nhiệt độ 450 oC (mẫu I5), 500 oC (mẫu I6) và 550 oC (mẫu I7), trong mơi trƣờng khơng khí. Hình 3.35 là giản đồ nhiễu xạ tia X của các màng mỏng ITO đƣợc nung 10 phút ở các nhiệt độ khác nhau. Kết quả cho thấy các màng mỏng ITO có cấu trúc đa tinh thể và nhiệt độ ủ ảnh hƣởng mạnh đến định hƣớng của màng ITO. Đối với các màng ITO ủ ở nhiệt độ 500 o
C và 550 oC khơng có sự thay đổi đáng kể trong cấu trúc tinh thể. Trên giản đồ nhiễu xạ của các màng mỏng ITO có xuất hiện 4 đỉnh đó là (211), (222), (400) và (440). Tuy nhiên đỉnh nhiễu xạ có cƣờng độ mạnh nhất là đỉnh (222).
Bảng 3.9. Hằng số mạng và kích thước tinh thể của các màng mỏng ITO ủ ở
các nhiệt độ khác nhau. Nhiệt độ ủ (o C) Hằng số mạng (Å) Kích thƣớc tinh thể (Å) 450 oC 10,122 80,19 500 oC 10,114 90,08 550 oC 10,107 115,30
Bảng 3.9 là thống kê các hằng số mạng và kích thƣớc tinh thể của các màng mỏng ITO ủ ở các nhiệt độ khác nhau. Có thể nhận thấy, cùng với sự tăng nhiệt độ ủ sẽ kèm theo sự tăng của kích thƣớc tinh thể. Kích thƣớc tinh thể, theo cơng thức Scherrer’s, tăng từ 80,19 Å đến 115,30 Å. Rõ ràng là cấu trúc tinh thể của màng mỏng ITO đƣợc phát triển tốt hơn khi nhiệt độ ủ tăng lên.
Hình thái học bề mặt của các màng mỏng ITO ủ ở các nhiệt độ khác nhau đƣợc thể hiện ở Hình 3.36. Bề mặt của các mẫu đƣợc hình thành từ các hạt có kích thƣớc nanơ phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ ủ của các màng. Màng ITO ủ ở 450 oC mịn hơn và ít gồ ghề hơn so với các màng ITO ủ ở 500 o
C và 550 oC. Sự gia tăng kích thƣớc tinh thể nhƣ đã đề cập đến ở phần trên cũng đƣợc quan sát thấy ở ảnh SEM. Kích thƣớc hạt của các mẫu đƣợc xác định nhỏ hơn 15 nm.
94
Hình 3.36. Ảnh SEM chụp bề mặt của các mẫu I5, I6 và I7.