Chương 1 Tổng quan về vật liệu bỏn dẫn ZnO
1.1. Tớnh chất của ZnO và cỏc cấu trỳc nano của nú
1.1.2. So sỏnh tớnh chất vật lý của cỏc cấu trỳc nano ZnO với ZnO dạng khối
Mỗi vật liệu đều cú một độ dài đặc trưng gọi là bỏn kớnh Bohr exciton. Ở vật liệu khối, (kớch thước vật liệu lớn hơn nhiều lần độ dài đặc trưng), vật liệu này sẽ cú cỏc tớnh chất vật lớ thụng thường đó biết. Nhưng khi kớch thước của vật liệu cú thể so sỏnh được với độ dài đặc trưng đú thỡ một số tớnh chất của chỳng trải qua những thay đổi đột ngột, khỏc hẳn so với tớnh chất đó biết trước đú, hiệu ứng này được gọi là hiệu ứng kớch thước lượng tử. Bỏn kớnh Bohr exciton của nhiều vật liệu đều rơi vào kớch thước nm. Chớnh điều này đó làm nờn cỏi tờn "vật liệu nano" mà ta thường nghe đến ngày nay.
Bảng 1.1. Cỏc tớnh chất vật lý của vật liệu ZnO
Tớnh chất Giỏ trị
Hằng số mạng (T=300 K) ao
co
Khối lượng riờng Nhiệt độ núng chảy
Hằng số điện mụi hiệu dụng Độ rộng vựng cấm (T=300 K) Nồng độ hạt tải riờng
Năng lượng liờn kết exciton Khối lượng electron hiệu dụng
Độ linh động của electron (T=300 K) Khối lượng hiệu dụng của lỗ trống Độ linh động của lỗ trống (T=300 K) 0,32469 nm 0,52069 nm 5,606 g/cm3 2248 K 8,66 3,37 eV, chuyển mức thẳng <106 cm-3 60 meV 0,24 mo 200 cm2/V.s 0,59 mo 5-50 cm2/V.s
Độ dài đặc trưng của vật liệu ZnO theo [79] là cỡ 3,6 nm. Bảng 1.1 chỉ ra cỏc tớnh chất vật lý cơ bản của ZnO dạng khối với kớch thước hạt vào cỡ micromet [87]. Hiện tượng giam giữ lượng tử làm tăng độ rộng vựng cấm của cỏc cấu trỳc một chiều của ZnO đó được khẳng định bằng phổ huỳnh quang [112]. Độ rộng vựng cấm của cỏc hạt nano ZnO cũng chứng minh sự phụ thuộc này [54]. Thờm vào đú, nồng độ hạt tải trong cỏc hệ một chiều cú thể bị ảnh hưởng mạnh bởi trạng thỏi bề mặt, như đó được gợi ý từ cỏc nghiờn cứu về khả năng nhận biết cỏc chất húa học của cỏc dõy nano.
Việc khảo sỏt những tớnh chất của từng cấu trỳc nano ZnO là hết sức thiết yếu để cú thể phỏt triển khả năng ứng dụng làm cỏc thiết bị nano tương lai. Phần này sẽ tổng kết quỏ trỡnh nghiờn cứu cho đến nay về cỏc tớnh chất vật lý của một số cấu trỳc nano ZnO, bao gồm tớnh chất cơ, điện, quang, từ và tớnh chất nhận biết húa học.