Viên ITO nhận đ−ợc từ b−ớc 1 đ−ợc đặt trong chén corrund trên giá đỡ bằng đồng. Trong quá trình bay hơi viên ITO, giá đỡ này đ−ợc làm lạnh bằng n−ớc. Đế sau khi đã xử lý đ−ợc đặt vào vị trí xác định nhờ bộ giữ đế. Nhiệt độ của đế đ−ợc đọc trực tiếp trên màn hiển thị của thiết bị đo nhiệt độ sử dụng cặp nhiệt loại K (Chromel Alumel Thermocuople). Sau khi bơm sơ cấp hoạt động 30 phút, áp suất trong chuông đạt 1ì10 -2 Torr. Tiếp theo, cho bơm
khuếch tán hoạt động để đạt áp suất 5ì10-5 Torr. Tổng thời gian của quá trình hút chân không khoảng 2 giờ. Đế đ−ợc đốt nóng đến 1600C và đ−ợc giữ không đổi ở nhiệt độ này trong suốt quá trình bay hơi. Quá trình bay hơi đ−ợc thực hiện ở cao áp là 6,5 kV, dòng catôt là 8 A. Khi đó chùm tia điện tử từ súng điện tử đ−ợc hội tụ vào nguồn bay hơi bằng bộ điều khiển từ tr−ờng. Dòng anôt là 80 mA cho phép xác định tốc độ bay hơi một cách t−ơng ứng. Viên ITO nhận năng l−ợng từ chùm điện tử và thăng hoa dần phủ lên đế. Thời gian bay hơi duy trì trong khoảng từ 6 phút đến 8 phút, khi đó màng nhận đ−ợc có chiều dày trong khoảng từ 0,3 àm đến 0,4 àm.
Các màng nhận đ−ợc ngay sau khi bay hơi có màu nâu đen, đó là màng mỏng giàu kim loại Inđi, độ truyền qua trong vùng khả kiến rất thấp. Vì vậy, chúng cần đ−ợc xử lý nhiệt để màng mỏng đ−ợc ôxi hoá có độ truyền qua và điện trở suất thích hợp với mục đích sử dụng.
Các thông số của quá trình bay hơi đ−ợc chỉ ra d−ới đây: Nhiệt độ đế: 1600C. Cao áp cấp cho súng điện tử: 6,5 kV. Dòng catôt: 7 A - 10 A. Dòng anôt: 60 mA - 90 mA.
Thời gian bay hơi: 6 phút - 8 phút.
Sau khi bay hơi, các màng tiếp tục đ−ợc ủ nhiệt trong không khí và chân không với thời gian, nhiệt độ thích hợp. Bảng 2 trình bày ký hiệu từng loại mẫu theo từng chế độ ủ nhiệt t−ơng ứng.
Bảng 2.1: Ký hiệu mẫu t−ơng ứng với các chế độ ủ nhiệt
Loại mẫu Chế độ ủ nhiệt
Môi tr−ờng ủ Nhiệt độ ủ Thời gian ủ
M1 Không khí 400 0C 1 giờ
M2 Mẫu loại M1 tiếp tục ủ trong
chân không 1ì10-2 Torr 300
0C 1 giờ
2.3.2. Chế tạo màng PVK và PVK+TiO2, PVK+CdSe
Để chế tạo màng mỏng PVK chúng tôi sử dụng hai ph−ơng pháp chính: ph−ơng pháp bốc bay chân không và ph−ơng pháp quay phủ ly tâm
Đối với ph−ơng pháp bốc bay, chúng tôi sử dụng bột tinh thể độ sạch 99,99% làm vật liệu gốc (VLG). Khi bốc bay bằng thuyền điện trở bột PVK đ−ợc đặt trực tiếp trên thuyền lá tantan hoặc volfram. D−ới tác dụng của nhiệt độ, bột PVK đ−ợc hoá hơi và bay lên bám dính vào đế ITO đặt ở trên.
Để chế tạo màng PVK và tổ hợp cấu trúc nanô PVK + TiO2, PVK+CdSe chúng tôi sử dụng ph−ơng pháp quay phủ ly tâm. Tinh thể PVK đ−ợc hoà tan trong Cloruabenzen (C6H5Cl) dùng máy khuấy từ và rung siêu âm cho đến khi nhận đ−ợc dung dịch trong suốt. Hỗn hợp PVK và nanô tinh thể anatase (PVK + nc-TiO2, PVK+CdSe viết tắt là PNT, PQ) đ−ợc trộn theo tỷ lệ trong l−ợng (WR) của TiO2, CdSe và PVK trong khoảng WR = 0,2 ữ 0,7. Tinh thể PVK và nanô-tinh thể (35 nm) TiO2 do hãng Aldrich Ltd.Co - Hoá chất sạch- cung cấp. Hỗn hợp này cũng đ−ợc hoà tan trong Cloruabenzen bằng cách rung siêu âm cho đến khi nhận đ−ợc dung dịch màu trắng, trong suốt, đồng nhất.
Dung dịch PVK và PNT, PQ đ−ợc trải lên trên đế thuỷ tinh (PVK/glass; PNT/glass) và trên màng dẫn điện trong suốt ITO (PVK/ITO; PNT/ITO) nhờ máy quay ly tâm (spin-coating), tốc độ quay 1000 v/ph. Sau đó các mẫu đ−ợc ủ trong chân không 2 x 10-2 Torr ở nhiệt độ 1800C với thời gian là 1giờ để làm bay hơi các dung môi. Cuối cùng các màng kim loại Sn:Al, Al hoặc Ag có chiều dày cỡ 100 - 150 nm sử dụng làm catốt đ−ợc bốc bay trên PVK và PNT, PQ.
2.3.3. Chế tạo màng MEH-PPV và MEH-PPV+TiO2
Poly(P-PhenyleneVinylene) đ−ợc viết tắt là PPV. Tổng hợp polymer kết hợp của PPV và MEH (viết tắt Poly(2-Methoxy,5-(2’-Ethylhexyloxy) -
liệu Nantes - IMN (CNRS, Pháp) theo quy trình của Wudl.
Lớp PVK/ITO đ−ợc quay phủ ly tâm theo ph−ơng pháp mô tả ở phần trên: bột tinh thể PVK hoà tan trong Cloruabenzen (99.9%) thành dung dịch với tỷ lệ là 7,5 mg PVK trong 5 ml Cloruabenzen (C6H5Cl). Tốc độ quay lớn đến 1500 vòng/phút, trong 45 giây. Tiếp theo, để chế tạo linh kiên ba lớp (ITO/MEH-PPV/Ag), lớp MEH-PPV đ−ợc phủ trực tiếp trên ITO bằng ph−ơng pháp trải trong môi tr−ờng khí nitơ sạch và khô. Dung dịch để trải là MEH- PPV (bột màu hồng) hoà tan trong xylene theo tỷ lệ 6 mg/3 ml. Linh kiện bốn lớp (ITO/PVK/MEH-PPV/Ag) đ−ợc chế tạo bằng cách trải dung dịch MEH- PPV lên trên lớp PVK/ITO. Chế tạo catốt bằng cách bốc bay màng mỏng kim loại bạc lên MEH-PPV. Nối anôt và catốt với nguồn một chiều bằng cách dùng dây dẫn mềm đ−ợc gắn tiếp xúc lên anốt và catốt nhờ keo bạc dẫn điện. Các đặc tr−ng IV và EL của diode đ−ợc khảo sát đồng thời trên hệ đo điện và quang.
Ch−ơng 3