Các giá trị T(λ) và R(λ) được đo trực tiếp trên thiết bị UV-2501. Hình 4.3 là phổ
truyền qua và phản xạ của màng oxit vonfram được chế tạo trên đế thủy tinh ở nhiệt
độ lắng đọng 3000C bằng phương pháp phún xạ magnetron dc trên đế thủy tinh thường (màng W47). Màng kết tinh tốt với kích thước hạt khoảng 37 nm. ðây là kích
Luận văn thạc sĩ Vật Lí
thước hạt tinh thể WO3 tương đối lớn mà chúng tơi chế tạo bằng phương pháp phún xạ magnetron. 3 5 0 4 0 0 4 5 0 5 0 0 5 5 0 6 0 0 6 5 0 0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 R T T - R ( % ) w a v e le n g t h λ λ λ λ ( n m ) Hình 4.3. Phổ truyền qua và phản xạ của mẫu W47 cĩ nhiệt độ lắng đọng là 4800C.
Hình 4.3 cho thấy bờ hấp thu trong vùng cĩ bước sĩng từ 330 nm đến 450 nm, hệ số hấp thụα của màng trên hình cũng tăng cao trong vùng bước sĩng này. Yếu tố
gây nên tính hấp thụ mạnh ở vùng bờ hấp thụ là do năng lượng các photon ánh sáng trong vùng này lớn hơn năng lượng vùng cấm Eg, làm cho các điện tử trong vùng hĩa trị chuyển lên vùng dẫn. Như vậy, sự hấp thụ ánh sáng trong vùng ánh sáng tím và tử ngoại chủ yếu phụ thuộc vào các yếu tố như trạng thái tinh thể của màng, hợp thức màng và thành phần tạp tham gia vào cấu trúc trong màng.
Khác với cơ chế hấp thụ ánh sáng trong vùng tím và tử ngoại, nguyên nhân của sự hấp thụ ánh sáng trong vùng đỏ và hồng ngoại được cho là do các polaron nhỏ gây ra. Hệ số hấp thụ của các polaron nhỏ trong vùng này được Salje biểu diễn dưới dạng phương trình (4.1) trong đĩ Ea là năng lượng hoạt hĩa [34], [37]:
2 a B a B hν - (hν - 4E ) k T - 16E k T (hν) (0) B 1 - e α = α e hν k T (4.1)
Luận văn thạc sĩ Vật Lí
HVTH: Nguyễn ðức Thịnh Trang 53
Phương trình này cũng đã được nhiều cơng trình kiểm chứng bằng thực nghiệm với màng oxit vonfram được chế tạo bằng phương pháp nhiệt bay hơi trong chân khơng [38], [39], [40], [41]. Kết quả cho thấy đường cong phổ hấp thụα(λ) cĩ sự phù hợp tương đối tốt giữa cơng thức và thực nghiệm với vị trí đỉnh hấp thụở lân cận 1,5 eV và vùng bước sĩng lớn hơn vị trí đỉnh. Tuy nhiên trong vùng bước sĩng dài từ vị
trí đỉnh hấp thụ (khoảng 0,83 µm) đến vùng ánh sáng tím, đường cong thực nghiệm giảm chậm hơn so với biểu thức (4.1). Một mơ hình hấp thụ khác về polaron nhỏ rút ra bởi V. V. Bryksin [42] dựa trên sự chuyển pha trong vùng dẫn, giữa các trạng thái
định xứ trong mật độ của các trạng thái dạng Gauss rộng [43]. Lý thuyết này cũng đã
được thực nghiệm của Lars Berggren [34] xác nhận là phù hợp rất tốt với màng oxit vonfram vơ định hình ở trạng thái nhuộm màu bằng sự chèn các ion Li vào màng. Mơ hình này cũng cho thấy đỉnh hấp thụở lân cận 1,4 eV tức cũng vào khoảng bước sĩng trên 0,88 µm.
Như vậy màu sắc của màng oxit vonfram phụ thuộc vào sự hấp thụ ánh sáng ở
hai miền cận biên của vùng ánh sáng khả kiến. Khi sự hấp thụ ánh sáng ở cả hai miền này là yếu, hoặc tỷ lệ quang năng bị hấp thụ khơng chênh lệch nhiều để dẫn đến sự
dịch chuyển lớn của tâm tọa độ màu của ánh sáng truyền qua, màng vẫn được cảm nhận là cịn trong suốt. ðiều này cũng thể hiện ở hiện tượng khơng nhiễm sắc của các màng oxit vonfram WO3-x với x ≤ 0,3. Khi độ rộng vùng cấm Eg của màng nhỏ
(khoảng dưới 3,1 eV) gây nên sự hấp thụ ánh sáng tương đối khá ở vùng tím và đồng thời sự hấp thụ ánh sáng ở vùng đỏ là rất yếu, nên tâm tọa độ màu của ánh sáng qua màng bị dịch sang màu vàng.