Một ựặc tắnh khá ựặc biệt ựối với màng oxit vonfram ựược chế tạo bằng phương
pháp phún xạ magnetron ựó là sự phát triển tinh thể WO3 có tắnh ựịnh hướng rất caọ đối với màng oxit vonfram ựược lắng ựọng trên ựế thủy tinh hoặc trên lớp ITO
dày trên 350nm, màng hầu như chỉ phát triển theo hướng WO3(001). Trên hình 6.4
là phổ XRD của các màng oxit vonfram dày 500 nm ựược phún xạ bằng kỹ thuật rf từ bia gốm WO3. Các màng này ựược phủ ựồng thời trên ựế thủy tinh và trên lớp ITO cũng dày khoảng 500nm với nhiệt ựộ ựế ban ựầu là 3000C. Cả hai màng ựều kết tinh theo hướng mặt mạng WO3(001) ở cùng vị trắ 22.1050 và khoảng cách các mặt mạng WO3(001) là d(001)=0,403nm.
Với các màng WO3 ựược phủ trên các lớp ựệm ITO với các ựộ dày dưới 350nm, sự ựịnh hướng của quá trình kết tinh WO3 có sự phụ thuộc khá rõ vào ựộ dày lớp ITỌ Trên hình 6.5 là phổ XRD của các màng WO3 ựược phủ trên các lớp ựệm ITO với các ựộ dày khoảng: 150nm; 250nm và 350nm. Với lớp ITO khoảng 350nm sự
phát triển màng hầu như là ựơn hướng theo mặt mạng WO3(001) và với khoảng cách giữa các mặt mạng khá lớn là d(001)= 0,400nm. Các ựỉnh WO3(200) và
WO3(020) có dấu hiệu xuất hiện ở ựường chân của ựỉnh WO3(001) dưới dạng phông của các hạt có kắch thước rất nhỏ. Với ựộ dày của lớp ITO giảm dần: 250nm
và 150nm, phổ XRD của các màng này cho thấy có sự giảm dần cường ựộ của ựỉnh WO3(001) và ựồng thời tăng mạnh của ựỉnh WO3(200). Riêng ựỉnh WO3(020) có vị trắ nằm xen giữa hai ựỉnh WO3(001) và WO3(200) không xuất hiện rõ ràng mà ỘnấpỢ vào chân của các ựỉnh trên hoặc xuất hiện nhưng rất yếu ựối với màng oxit vonfram trên lớp ITO 250nm. đối với phổ XRD của màng WO3 trên lớp ITO dày
1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 W O 3(001) IT O (222) IT O (400) W O 3(001) W O 3/th uũy tinh 2θθθθ (deg) W O3/IT O -500nm
Hình 6.4: Phổ XRD của các màng WO3 phát triển theo hướng mặt mạng WO3(001) ựược phủ ựồng thời trên ựế thủy tinh và trên lớp ITO-500nm.
150nm. Phổ cho ựỉnh (200) rất mạnh và ựỉnh (001) tương ựối yếu chứng tỏ màng phát triển cấu trúc ưu tiên theo hướng mặt mạng (200).
Một ựặc ựiểm ựáng lưu ý từ hình 6.5 là sự xuất hiện của ựỉnh WO3(200) chỉ xảy ra khi lớp ITO hầu như chỉ cho ựỉnh ITO(400). điều này cũng cho thấy rằng ựịnh hướng phát triến tinh thể WO3 còn phụ thuộc vào trạng thái tinh thể của lớp ựệm ITỌ
6.3.2 Cấu trúc mạng tinh thể của ITO và mặt mạng ITO(400)
ITO (Indium Tin Oxide) là hợp chất oxit Indium pha tạp SnO2 với tỷ lệ tạp từ
3% ựến 15%. Khi có sự tham gia của tạp Sn, các nút Sn2+ sẽ thay thế vào vị trắ của các ion In3+ trong mạng tinh thể bixbyite của In2O3.Trên hình 6.6 và 6.7 [22,21] là
các mô hình cấu trúc mạng tinh thể bixbyite của In2O3. Hình 6.6 là mô hình cấu trúc lập phương của ô cơ sởở ựó các hình cầu nhỏ là các ion In3+ hoặc ion Sn2+ còn các hình cầu lớn là các ion O2-. Hằng số mạng của tinh thể In2O3 là khoảng 1,012nm [18,28]. Tuy nhiên hằng số mạng này có thể thay ựổi từ 1,012nm ựến 1,024nm tùy thuộc vào lượng tạp Sn ựược thêm vào màng [15,29]. Sự tăng lên của hằng số mạng
Hình 6.5: Phổ XRD của các màng WO3 trên các lớp ITO có ựộ dày khác nhaụ 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ITO(222) ITO(400) WO 3/ITO150nm WO 3/ITO250nm WO 3/ITO350nm WO 3(020) WO 3(001) 2θ θ θ θ (deg) WO 3(200)
này ựược giải thắch rằng khi có sự thay thế của các ion Sn2+ có bán kắnh lớn (0,093nm) vào vị trắ của các ion In3+ có bán kắnh nhỏ hơn (0,079nm) [15,31].
Từ hình chiếu của ô ựơn vị dọc theo trục Oz như trên hình 6.7a và dọc theo trục Ox như trên hình 6.7b cho thấy rằng các mặt mạng (800); (080) và (008) của In2O3 chỉ chứa các nút oxỵ Khoảng cách giữa các nút oxy kề nhau trong mặt (008) bằng 25% hằng số mạng và với trường hợp có tạp Sn (trong mạng tinh thể ITO) thì khoảng cách ựó là khoảng 0,253nm ọ 0,256nm [28]. Khoảng cách này cũng bằng với khoảng cách giữa các mặt ITO(004) hay ITO(400). Từ thực nghiệm khảo sát phổ XRD của màng ITO trong công trình này, khoảng cách mạng ứng với ựỉnh ITO(400) ựược xác ựịnh là khoảng 0,256nm ọ 0,257nm tùy thuộc vào ựiều kiện tạo màng. Cũng từ hình 6.7a, trên giao tuyến giữa các mặt chéo (440) với mặt (008), khoảng cách các nút oxy liên tiếp cách nhau khoảng 0,358nm ọ 0,362nm. Khoảng cách này gấp hai lần khoảng cách giữa các mặt mạng (440). điều này cũng xác ựịnh
Z X Y Hình 6.6: Mô hình cấu trúc lập phương của ô ựơn vị của mạng tinh thể bixbyite của In2O3. In3+ O2-
ựược từ phổ XRD khoảng cách giữa các mặt mạng (440) là khoảng 0,180nm ọ 0,181nm tức là khoảng cách giữa các nút oxy trên giao tuyến chéo là 0,360nm ọ 0,363nm.