1.5.2.1 .Cơ chế nhạy khớ chung của vật liệu oxit kim loại bỏn dẫn
1.6. Tổng quan về vật liệu dõy nano SnO2
1.6.1. Cấu trỳc của vật liệu dõy nano SnO2
SnO2 là vật liệu bỏn dẫn chỉ cú một pha ổn định với cấu trỳc Rutile như mụ tả trờn hỡnh 1.11. Trong một ụ cơ bản cú 6 nguyờn tử, gồm 2 nguyờn tử thiếc và 4 nguyờn tử ụxy. Cỏc nguyờn tử thiếc nằm ở tõm tứ diện và bao quanh là 6 nguyờn tử ụxy nằm ở 6 gúc của bỏt diện. Trong khi đú nguyờn tử ụxy được bao quanh bởi 3 nguyờn tử thiếc tạo thành một tam giỏc đều. Cỏc ion nguyờn tử kim loại (ion dương Sn4+) nằm tại vị trớ (0,0,0) và (1/2,1/2,1/2) trong ụ cơ bản cũn cỏc ion O2- nằm tại cỏc nỳt (u,u,0) và (1/2+u,1/2-u,1/2) với u = 0,307. Hằng số mạng là a = b = 4,7382 Å và c = 3,1871 Å với c/a = 0,6726 [28].
Trong vật liệu SnO2 cỏc liờn kết húa học được tạo thành bởi sự kết hợp của cỏc orbital 2s và 2p của O2 với cỏc orbital 5s và 5p của Sn. Độ rộng vựng cấm là 3,6 eV và sự thay đổi của nú theo nhiệt độ là 1,2.10-3 eV.K-1 trong khoảng 300-1300 K [28]. Với những đặc tớnh về cấu trỳc trờn thỡ SnO2 tương đối ổn định về mặt húa học và nú chỉ tham gia phản ứng với kiềm đặc ở nhiệt độ cao. Đõy cũng là một trong những lý do mà vật liệu này
17
thu hỳt được nhiều sự quan tõm nghiờn cứu cho nhiều ứng dụng khỏc nhau, trong đú cú cảm biến khớ.
Hỡnh 1.11. Mụ hỡnh cấu trỳc ụ cơ sở của vật liệu SnO2 [28].
Để xỏc định hằng số mạng và cấu trỳc pha của SnO2 người ta thường dựng phương phỏp nhiễu xạ tia X (XRD). Hỡnh 1.12 trỡnh bày giản đồ nhiễu xạ tia X của SnO2 với cỏc đỉnh (peak) đặc trưng là cỏc mặt (110), (101) và (211) ứng với cỏc gúc nhiễu xạ 2 là 26,54o, 33,7o và 51,7o. Ngoài ra, cũn cú một số đỉnh nhiễu xạ của cỏc mặt (200), (111), (210), (220) và (002) xuất hiện trờn giản đồ XRD.
18