CHƢƠNG 3 KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CÁC HỆ MÀNG MỎNG
3.4. Tối ƣu hóa tính chất màng mỏng làm kênh dẫn (ITO)
3.4.1. Ảnh hƣởng độ dày đến cấu trúc tinh thể và hình thái bề mặt
Để khảo sát ảnh hƣởng của độ dày đến cấu trúc tinh thể và hình thái bề mặt học của màng mỏng ITO, chúng tôi đã chế tạo 4 màng mỏng ITO bằng phƣơng pháp dung dịch, ủ tăng nhiệt nhanh trong mơi trƣờng khơng khí ở 600 oC. Độ dày của các mẫu đƣợc khống chế bằng số lần quay phủ, mẫu I1, I2, I3, I4 có độ dày lần lƣợt là 40 nm, 80 nm, 120 nm, 160 nm tƣơng ứng với 1, 2, 3 và 4 lần quay phủ. Quy trình chế tạo mẫu đã đƣợc trình bày ở chƣơng 2. Sau khi chế tạo mẫu đƣợc khảo sát phổ tán xạ năng lƣợng EDS, cấu trúc tinh thể và hình thái học bề mặt.
Hình 3.32. Phổ phân tích thành phành phần nguyên tố EDS của màng mỏng ITO.
Năng lƣợng (keV) Cps
91
Phổ tán xạ năng lƣợng EDS của màng mỏng ITO chế tạo trên đế SiO2/Si (Hình 3.32) cho thấy có sự tồn tại của các nguyên tố O, In, Sn và Si. Nguyên tố Si có trong đế silicon, trong khi đỉnh In, Sn và O có trong màng mỏng ITO. Phần trăm về trọng lƣợng và nguyên tử của các nguyên tố đƣợc tôi thống kê trong bảng 3.8.
Bảng 3.8. Thành phần hóa học trong màng mỏng ITO.
Nguyên tố Trọng lƣợng % Nguyên tử (%)
O K 18.37 39.03
Si K 40.3 48.77
In L 37.54 11.11
Sn L 3.79 1.09
Trên Hình 3.33 là giản đồ nhiễu xạ tia X của các màng mỏng ITO làm kênh dẫn đƣợc ủ ở các nhiệt độ khác nhau. Kết quả cho thấy, theo chiều tăng độ dày của màng, cƣờng độ các đỉnh nhiễu xạ cũng tăng. Ở màng quay phủ 1 lớp chúng ta nhận thấy cƣờng độ đỉnh (211) là rất yếu. Nhƣ vậy có thể kết luận các màng mỏng ITO đã đƣợc kết tinh hoàn toàn ở nhiệt độ ủ 600 oC, cƣờng độ của các đỉnh khác nhau là do cƣờng độ phản xạ của tia X phụ thuộc vào độ sâu mà tia X xuyên qua.
Hình 3.34 là ảnh SEM bề mặt của các màng mỏng ITO có độ dày khác nhau. Ảnh SEM cho thấy, các chi tiết nứt trên bề mặt là khá tƣơng đồng với kết quả của ảnh chụp bề mặt các màng mỏng ITO bằng kính hiển vi quang học. Ngồi ra, ảnh
Hình 3.33. Giản đồ nhiễu xạ tia X của màng ITO với độ dày khác nhau ủ ở 600 oC.
92
SEM của các mẫu còn cho thấy bề mặt của các mẫu đƣợc hình thành từ các hạt có kích thƣớc nanơ có độ min cao và ít gồ ghề.
Nhƣ vậy, muốn thu đƣợc màng mỏng ITO có bề mặt tốt bằng phƣơng pháp dung dịch thì phải chế tạo các màng mỏng ITO có bề dày nhỏ hơn 40 nm.
Hình 3.34. Hình ảnh SEM của các màng mỏng ITO ủ ở 600 oC có độ dày (a) 40 nm, (b) 80 nm, (c) 120 nm và (d) 160 nm.