TiO2 ở pha Anatase có sáu mode dao động tích cực là: một mode A1g, hai mode
B1g và ba mode Eg: 144 (Eg), 197 (Eg), 399 (B1g), 513 (A1g), 519 (B1g) and 639 cm-1
(Eg) [59]. Từ Hình 3.2 ta nhận thấy cả 3 màng đều xuất hiện các mode dao động đặc trưng của tinh thể TiO2 ở pha Anatase. Các mode dao động phát sinh ở các số sóng 145, 385, 508, 632 cm-1 có thể được gán cho Eg, B1g, A1g và Eg chế độ dao động của pha tinh thể anatase. Ngoài ra, các đỉnh ở số sóng 202 và 808 cm-1 có thể tương ứng với sự có mặt của Nb và tán xạ Raman bậc hai [43].
Trong Hình 3.3 (b), (c) tương ứng với hai mẫu TNO kết hợp Ag có sự xuất hiện đỉnh tại số sóng 300 và 705 cm-1. Hai mode dao động biến thể này được giả thiết liên quan đến mode dao động liên quan đến ion Ag+. Tuy nhiên, mode dao động mạnh nhất tại số sóng 490 cm-1 tương ứng với mode dao động biến dạng của liên kết Ag-O không quan sát được [30]. Từ kết quả này, ta giả thiết rằng dải phổ tại số sóng 508 cm-1 của tinh thể pha anatase có thể đã che khuất đỉnh 490 cm-1 này [35]. Một số nghiên cứu về TiO2 pha tạp Ag cũng cho kết quả tương tự. I.M. Arabatzis cùng các cộng sự đã tiến hành pha tạp Ag vào TiO2 ở pha anatase và thu được phổ Raman cũng như chứng minh sự có mặt của Ag cũng làm biến thể phổ, tương ứng với kết quả phổ Raman trong luận văn [35].
Từ phổ Raman của 3 mẫu TNO, TNO-Ag 2p, TNO-Ag 4p, ta có thể thấy các màng được chế tạo thành cơng dưới dạng TiO2 pha Anatase, trong màng TNO kết hợp Ag, Ag tồn tại dưới dạng ion Ag+.
3.1.3. Ảnh SEM mặt cắt ngang của màng
Hình 3.3 là ảnh SEM mặt cắt ngang của màng TNO-Ag 2 phút và TNO-Ag 4 phút.
Hình 3.3: Ảnh SEM mặt cắt ngang của các màng: TNO-Ag 2p(a) và TNO- Ag 4p(b).
Từ kết quả chụp ảnh SEM mặt cắt ngang của màng TNO-Ag 2p (Hình 3.3 a) và TNO-Ag 4p (Hình 3.3 b) cho thấy độ dày các màng mỏng khoảng 200 nm, các màng mỏng có cấu tạo đồng nhất từ dưới lên trên và khơng có lỗ trống. Màng TNO- Ag 2p (Hình 3.3a) đồng đều, khơng bị phân lớp, khơng bị xốp. Cịn màng TNO-Ag 4p (Hình 3.3b) có một lớp sáng màu hơn đã được quan sát ở dưới cùng của màng, tiếp xúc với bề mặt. Lớp này được giả thiết là lớp Ag. Ta có thể giả thiết rằng trong mẫu TNO-Ag 2p, lượng Ag đã được khuếch tán vào trong màng. Còn với mẫu TNO- Ag 4p lượng Ag nhiều hơn nên Ag đã bị tồn dư ở lớp bên duới nên cho ta kết quả ảnh SEM như trên [48].
Để khẳng định chắc chắn Ag đã tồn tại bên trong các màng TNO kết hợp Ag, nhóm nghiên cứu chúng tơi đã xác định hàm lượng Ag bằng các phép đo EDX. Kết quả cho thấy rằng hàm lượng Ag tăng từ 6 lên 16,2% khi thời gian đồng phún xạ tăng từ 1 đến 4 phút. Điều này chứng tỏ Ag đã có mặt trong các màng TNO-Ag 2p và TNO-Ag 4p [48].
3.2. Tính chất quang của màng
Hình 3.4: Phổ truyền qua của các màng mỏng TNO, TNO-Ag 2p, TNO-Ag 4p vùng ánh sáng tử ngoại - khả kiến – hồng ngoại gần.
Để khảo sát tính chất quang của các màng chúng tơi đo phổ truyền qua trong ba vùng ánh sáng tử ngoại (200 – 378 nm), khả kiến (380 – 760 nm) và vùng hồng ngoại gần (800 – 2600 nm) và kết quả thu được như Hình 3.4.
3.2.1. Năng lượng vùng cấm của các màng
Từ phổ truyền qua của các màng trong vùng ánh sáng tử ngoại, chúng tơi tính được năng lượng vùng cấm của các màng. TiO2 pha anatase là chất bán dẫn có dịch chuyển quang học xiên cho phép nên sự phụ thuộc hệ số hấp thụ ánh sáng tới (α) theo năng lượng ánh sáng tới (hν) thỏa mãn phương trình Tauc, ta có:
(αhυ)1/n = A (hυ – Eg) (3.3) 𝛼 = 1 𝑑× ln (1−%𝑅 %𝑇 ) (3.4) Trong đó: d là độ dày màng % R là độ phản xạ tính theo %
% T là độ truyền qua tính theo %
n = 2 đối với dạng tinh thể anatase
Độ rộng vùng cấm Eg được tính dựa trên công thức Tauc, dựa trên sự phụ thuộc của (αhν)1/2 vào hv, với hv là năng lượng ánh sáng, α là độ hấp thụ của màng ở mức năng lượng trên, ta tìm đoạn tuyến tính và kéo dài đường thẳng giao với trục hồnh, giá trị điểm giao chính là Eg.