: 0.03M Tỉ lệ Zn 2+ /HTMA 1/
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển
6.1. Kết luận:
Từ các kết quả thực nghiệm và phân tích tính chất của vật liệu ZnO NRs, đề tài đã thu được một số kết quả rất quan trọng:
Chế tạo thành công ZnO NRs trên đế thủy tinh ở nhiệt độ thấp (800C) với kỹ thuật tăng trưởng hai bước: (1) phủ lớp màng mỏng ZnO làm lớp mầm lên đế thủy tinh , (2) tổng hợp ZnO NRs trên lớp mầm bằng phương pháp thủy nhiệt.
Từ kết quả ảnh SEM, XRD, phổ truyền qua và phổ PL cho thấy vật liệu ZnO nanorods có chất lượng tốt, độ kết tinh cao, mọc thẳng hàng ngay ngắn theo hướng vuông góc với đế, và có độ truyền qua cao trên 70%.
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của lớp mầm cho thấy, việc phủ một lớp màng mỏng ZnO lên đế thủy tinh trước khi tạo các thanh ZnO cực kỳ quan trọng, nó giúp cải thiện đáng kể chất lượng của các thanh ZnO về mật độ, kích thước, và quan trọng nhất là định hướng cho các thanh mọc độc lập thẳng hàng và trực giao với đế:
- Khi có lớp mầm các thanh ZnO có kích thước nhỏ hơn rất nhiều so với các thanh phát triển trên đế thủy tinh thuần: khi thời gian thủy nhiệt 180 phút, với lớp mầm solgel thanh có đường kính 100 nm, với lớp mầm phún xạ thanh có đường kính 60 nm, không có lớp mầm đường kính của thanh 1000 nm tăng gấp 10 lần so với mẫu có lớp mầm.
- Khi có lớp mầm các thanh mọc thẳng đứng vuông góc với đế (định hướng cao).
- Kích thước, mật độ và độ đồng đều của các thanh ZnO phụ thuộc vào hình thái bề mặt của lớp mầm: kích thước hạt tinh thể, độ xốp. Trong khi đó, kích thước tinh thể, mật độ của lớp mầm thì phụ thuộc vào phương pháp chế tạo và các điều kiện chế tạo: nhiệt độ nung và thời gian ủ. Nhiệt độ nung càng cao, thời gian ủ càng lâu (trong phương pháp solgel) thì kích thước hạt tinh thể của lớp mầm càng lớn dẫn đến kích thước của thanh ZnO tăng. Bằng phương pháp phún xạ đây là kỹ
83
thuật lắng đọng từng nguyên tử và các hạt đến đế có năng lượng lớn, nên lớp mầm tạo được có bề mặt liên tục, các hạt tinh thể có kích thước đồng nhất và nhỏ hơn so với lớp mầm tạo bằng phương pháp solgel. Do đó các thanh ZnO mọc trên lớp mầm phún xạ có đường kính nhỏ hơn (50 nm ứng với thời gian 60 phút) và đồng đều hơn khi mọc trên lớp lớp mầm solgel (80 nm ứng với thời gian 60 phút).
- Tuy nhiên không phải với lớp màng mỏng ZnO nào cũng thích hợp để sử dụng làm lớp mầm, qua thực nghiệm chỉ ra rằng lớp mầm phải có cấu trúc xốp nhưng có độ kết tinh tốt và kích thước tinh thể phải dưới 100 nm để thu được các thanh có kích thước phù hợp trong ứng dụng PMT.
Kích thước và mật độ thanh ZnO phụ thuộc rất nhiều vào thời gian thủy nhiệt. Khi thời gian thủy nhiệt tăng kích thước của các thanh ZnO tăng. Khi thời gian thủy nhiệt 180 phút đường kính của các thanh đạt đến giá trị giới hạn khoảng100 nm (ứng với lớp mầm solgel), 60 nm (ứng với lớp mầm phún xạ). Nhưng khi thời gian thủy nhiệt lớn hơn 180 phút đường kính của các thanh hầu như không phát triển thêm mà chỉ tập trung phát triển theo chiều dài của thanh.
Tổng hợp thành công ZnO NRs trên nền Gr có cấu trúc tinh thể tốt, định hướng tinh thể cao và kích thước thanh phù hợp với yêu cầu đề ra của đề tài. Hơn nữa, ZnO NRs phát triển trên nền Gr có chất lượng tốt hơn, độ truyền qua cao hơn và ít khuyết tật hơn khi phát triển trên thủy tinh.
Với cấu trúc tinh thể, hình thái bề mặt, kích thước và tính chất quang của vật liệu ZnO NRs tổng hợp được trong công trình này, đáp ứng được yêu cầu làm lớp nhận điện tử và truyền dẫn điện tử trong cấu trúc PMT dị thể vô cơ – hữu cơ và hứa hẹn ứng dụng trong các thiết bị quang điện tử có kích thước nano.
6.2. Hướng phát triển:
Từ các kết quả thu được trong công trình này, chúng tôi sẽ tiến hành chế tạo PMT dị thể vô cơ – hữu cơ trong hướng nghiên cứu tiếp theo của đề tài.
84