1.4. Nano oxit kẽm và ứng dụng của nano oxit kẽm
1.4.1. Giới thiệu về kẽm oxit
ZnO thuộc dạng bán dẫn loại n, với năng lƣợng vùng cấm trực tiếp rộng 3,2 eV và năng lƣợng kích thích liên kết lớn 60 meV ở nhiệt độ phòng. Năng lƣợng vùng cấm trực tiếp rộng của ZnO làm cho nó trở thành một trong những vật liệu quan trọng nhất ứng dụng trong quang điện tử và năng lƣợng kích thích lớn làm cho nó có thể ứng dụng trong các thiết bị tái kết hợp kích thích. ZnO là một chất bán dẫn phân cực với hai mặt phẳng tinh thể có cực trái nhau và năng lƣợng bề mặt khác nhau dẫn đến tốc độ phát triển cao hơn dọc theo trục c, kết quả tạo thành cấu trúc sợi. ZnO tồn tại trong hai cấu trúc tinh thể wurtzite và blende.
ZnO cấu trúc Wurtzite ZnO cấu trúc Blende
Hình 0.7Hình 1.7. Mơ hình cấu trúc lục giác của ZnO wurtzite và cấu trúc lập
phương ZnO Blende.
Phối trí bốn của Zn-O đƣợc minh họa, O nguyên tử đƣợc minh họa với hình cầu màu vàng trong khi các nguyên tử Zn là các hình cầu màu xám hoặc màu xanh
[6]. ZnO có cấu trúc tinh thể dạng wurtzite (B4) ở điều kiện thƣờng. Trong cấu trúc
ZnO dạng wurtzite có các đơn nguyên lục giác với hai thông số mạng tinh thể, a, c, và thuộc nhóm khơng gian của C6V4 hoặc P63mc. Hình 1.7 hiển thị rõ ràng cấu trúc gồm hai lục giác nối liền với nhau (HCP) một cách liên tục, trong đó mỗi một lục giác bao gồm một loại nguyên tử (Zn hoặc O) dịch chuyển so le với nhau dọc theo một phần ba trục c. Nó có thể đƣợc giải thích nhƣ là sơ đồ đơn giản của một số mặt phẳng đƣợc xếp thành các lớp luân phiên dọc trục định hƣớng và bao gồm các phối tử có số phối trí bốn của Zn2+ và O2-. Số phối trí bốn của ZnO dẫn tới sự hình thành
cấu trúc khơng có tâm đối xứng. Trong cấu trúc lục giác của ZnO dạng wurtzite, mỗi anion đƣợc bao quanh bởi bốn cation nằm tại các đỉnh của tứ diện, cho thấy các phối trí bốn và thể hiện các liên kết kết cộng hóa trị sp3.