. Introduction
NÙI eò e, NGÀY 5-7 THÀNG 11 NÀM
V L C R ' ^
NHÀ XUÀT BÀN KHOA HOC VA KY THUÀT HA NÓI - 5/2004 HA NÓI - 5/2004
N G H I È N CÙtJ T I N H C H A T Q U A N G , TÌT CÙA M À N G ZnO PHA Co C H E T A O B A N G P H U O N G P H À P S O L - G E L
Nguyén Thuc Hién, Ngò Xuàn Dai *, Nguyén Anh Tuàn
Khoa Vat ly, Dai hoc Khoa Hoc Tu Nhién, Dai hoc Quò'c Già Ha Nói 334 - Nguyén Trai - Thanh Xuàn - Ha Noi
Màng nióng Zn^.^Cofl dugc phù trén de thuy tinh va Si, x nani trong khoàng 0 -^ 0.45. Dà nghién cùu tuang tàc trao doi s-d, p-d va chuyén mùc d-d cùa càc ion Co trong ZnO hàng pho truyén qua va quang huynh quang. Pho nhiéu \q tia X cho thà'y khi x<0,15 khòng co pha la ngoài tinh the ZnỌ Dà khào sàt su phu thuóc cùa fin hiéu huynh quang vào nhiét dò. Tàt cà càc man ZnO pha Co che tao dugc déu co tinh sat tu tai nhiét dò phòng.
Ị MÒ DÀU
ZnO:Co là mot vat liéu hiJa hen trong viéc ùng dung spintronics vi tinh toan If thuyé'i cho thay ZnO:Co co nhiét dò Curie T^ cao hon nhiét dò phòng 11 ]. Ngoài ra lap Co pha vào ZnO cho phép nóng dò cao dé'n 40%. Tuy nhién càc còng trình còng bò' gàn day nhàt cho thày càc ket qua pha Co vào ZnO con rat khàc nhaụ Co the nói ràng tfnh òn dinh
chua caọ Su doàn nhan bang thuc nghiém co che cùa tinh sàt tir trong bàn dàn iit loàng co
khó khan do phu thuòc rat nhiéu vào kl thuat tao vàt liéụ Càc màu tao ra co the" trai ròng mot khoàng ti!r hgp kim don pha dén tao dàm nano cùa càc nguyén tu tilr, dén su ké't tua, su tao thém pha thiJ haị.. Vi vay chi co thè doàn nhan co che cho tilrng truòng hgp cu the va viéc xàc dinh nguón góc cùa tfnh sàt ti^ là khó.
Bào cào này trình bay càc ké't qua nghién cùu tfnh chat quang va tir cùa màng ZnO pha Co che tao bang phuang phàp sol-gel.
IỊ THUC NGHIÉM
Sol trong suót va dóng nhàt vói màu hóng dac trung cùa ion Co dugc tao ra bang càch hòa tan hòn hgp góm càc muói Zn(CH3COOH)2.2H20, Co(N03)2.6H20, càc dung mòi ethylenglicol, isopropanol, xùc tàc triethylaminẹ
Ti le phàn tram cùa coban trong ZnO dugc tfnh bang ti le ve so mol giùa muói coban nitrat va kèm acetat trong dung dich ban dàụ Tàt cà càc hoà chat su dung déu co dò tinh khié't 99,9%.
Càc mane vói nòn^ dò coban khàc nhau tu 0 dén 45% duac tao trén de thuy tinh va
silic bang phuang phàp nhùng vói cùng so lóp lap lai (4 lóp) va dugc ù nhiét trong khòng khi a 500 °C trong 3 h.
Tàt cà càc màng tao ra déu trong suót, dóng nhàt va co màu xanh coban. Nóng dò coban càng cao màu càng sàm.
Càc giàn dó nhiéu xa tia X cùa màng dtrgc ghi nhàn trén he nhiéu xa ké tia X Brucker D-5005 vói vach phàt xa CuK„. Duóng cong tu tré (M-H) cùa màng dugc thu trén he tu ké màu rung (VSM) DMS 880 a che dò do duóng sue cùa tu triròng ngoài song song vói bé mat màng. Phò huynh quang va kfch thích huynh quang dugc do bang he FL3-22 JobinYvon vói nguón kich là dèn Xenon 450 W. Phó truyén qua dugc do trén he tu tao va dugc so sành vói he do UV-VIS-NIR 3101 Shimadzu, Nhat Bàn. Càc két qua so sành lù 2 he cho thày co su trùng hgp tòt.
IIỊ KET QUA VA THÀO LUÀN
Su két tinh cùa tinh the ZnO:Co dugc khào sàt qua giàn dó nhiéu xa tia X. Trén hình 1 là giàn dó nhiéu xa tia X cùa Znị^CôỌ Càc giàn dó cho thày màng co dò két tinh cùa tinh thè tot, khà djnh huóng va khòng phàt hién thày pha la nào ngoài ZnO vói x< 0,15. De dành già xem càc ion coban trong ZnO là Cô^ hay Có'"" chùng tòi dà tfnh toàn càc hàng so mang e va a ùng vói càc truòng hgp khàc nhau tu giàn dó nhiéu xa tia X. Càc két qua cho thày khi pha Co vào ZnO, hàng so mang e lón han so vói ZnO khòng pha tap va e tàng tuyén tfnh vói nóng dò coban, trong khi dó hàng so mang a lai giàm dị Diéu dó chùng tò ion coban nàm trong mang ZnO là Cô"*" [2].
De khào sàt càc chuyén mùc hàp thu trong Zuị^Cô^O, phó truyén qua ùng vói càc x khàc nhau dà dugc do a nhiét dò phòng (hình 2). Co thè thày ràng bó hàp thu co bàn cùa Znị^CôO dà dich ve phia song dò va xuàt hién nhùng dai hàp thu xung quanh mién 2,0 eV. Day là càc chuyén mùc d-d trong càc ion coban trong truòng tinh thè" tu dién. Dó là càc chuyén mùc % ( F ) ^ ^E (G) (570nm = 2,18 eV), -T,(ì^) ^ -A,(G) (620nm = 2,0 cV) va '*A2(F) "^ •^A,(G) (660nm = 1,88 eV) [3]. Phò truyén qua cho thày cuòng dò càc dai hàp thu trén tàng lén khi nóng dò coban Cô^ tàng. Diéu dó chùng tò càng nhiéu ion Cô"^ thi càc chuyén mùc cùa càc ion Co*^"^ vói càc trang thài spin cao càng manh lén. Chuyén mùc d-d cùng co the nhàn biét bang màt thuòng qua màu xanh coban cùa màng. Ngoài su thay dói cuòng dò dai hàp thu Co"*"" trén, càc dai này va bó hàp thu ca bàn déu dich ve phfa nàng Urgng thàp khi nóng dò pha Co tàng. Theo càc tài liéu dugc còng bó, su dich chuyén cùa bó hàp thu ve phfa song dai là do tuang tàc trao dói s-d va p-d [4).
De dành già tfnh sàt tu cùa màng, duòng cong tu tré M-H dà dugc do a nhiét dò phòng. Trén hình 3 là duóng cong tu tré cùa màng Znọ95Coou30 phù trén de Si vói tu truòng ngoài dàt song song vói bé màt màng. Tu dó thi co thè thày phàn sau cùa duòng tu hoà dat dén bào hoà hai bi chùc xuóng là do ành huàng cùa tfnh nghich tu cùa de Sị
Nguón góc cùa tinh sàt tu cùa ZnO:Co khòng thè giài thfch là do òxit coban vi trén giàn dó nhiéu xa tia X khòng thà'y co dinh la ngoài ZnO vói càc màu co nóng dò pha Co dtrói 15%. Ké't qua cùa su tu dàm Co cùng khòng quan sàt thày vi vày tfnh sàt tu khòng phài do su tu dàm Co nhu mot so còng trình dà còng bó [5]. Tfnh sàt tu cùng co thè tao nén qua tuang tàc trao dòi giùa càc ion sàt tu va càc hat tài [6].
::0 100 100 80 CO3O4 • 40 20 ' I ' I ' I :o : s 30 35 2 tlictii dò
Hinh 1. Giàn dó nhiéu .ui lia Xcùa niàfìg
ZnO pha Co, (a) 5% Co (h) 159cCo
400 SCO l ' . i 7'.o eoo hLÁ)c sówj. n m