khá cao trong vùng khả kiến, khoảng 85%. Trong khi đó, màng ZnO pha tạp 3%, 4%, 5% có độ truyền qua khá thấp khoảng 62% là do có sự thiếu hụt oxi trong mạng tinh thể SZO, mặt khác có khả năng là khi lượng pha tạp nhiều thì các ion Sn4+ xen kẽ trong mạng ZnO nhiều hơn các ion Sn4+ thay thế cho Zn2+ trong mạng dẫn đến hình thành các khuyết tật, sai hỏng và các ion Sn4+ hình thành những tâm màu làm giảm độ truyền qua của màng.
Bờ hấp thu quang của màng SZO có sự dịch chuyển về phía bước sóng ngắn so với màng ZnO. Nguyên nhân là do khi pha tạp Sn vào mạng ZnO, bán kính rSn4+
(0.069nm) nhỏ hơn rZn2+ (0.074 nm) do đó Sn4+ thay thế vị trí Zn2+ tạo ra 2 electron tự do dẫn đến nồng độ hạt tải tự do tăng lên, điều này dẫn đến sự mở rộng năng lượng vùng cấm quang và được gọi là sự dịch chuyển Brustein- Moss [10]. Sự dịch chuyển của bờ hấp thu về bước sóng ngắn cũng được đề cập đến trong nhiều công trình [10], [11], [14], [15].
Bảng 3.2. Kích thước hạt của màng SZO ứng với các nồng độ pha tạp.
Màng ZnO và SZO pha tạp thu được có định hướng ưu tiên mặt mạng (002). Khi tăng lượng pha tạp thì đỉnh (002) có xu hướng cao lên, dịch về phía góc nhiễu xạ lớn hơn, kích thước hạt tăng dần khi pha tạp 1%, 2%, nhưng 3%-5% lại giảm dần. Điều này được giải thích là do khi pha tạp Sn vào, do có sự thay thế Sn4+ cho Zn2+ làm cho kích thước lượng tử của hạt tăng lên, làm cho độ kết tinh của tinh thể tăng mạnh nên tại 2% đỉnh (002) rất cao. Mặt khác, khi lượng pha tạp tiếp tục tăng lên, lúc bấy giờ Sn4+ thay thế cho Zn2+ nhiều hơn, dẫn đến Zn2+ giảm mạnh trong mạng tinh thể, dẫn đến sự dao động mạnh trong mạng, gây ra ứng suất nội làm mạng tinh thể bị đứt gãy, từ đó phá vỡ cấu trúc tinh thể và kích thước hạt giảm dần. Vì vậy, tại 3%-5%, đỉnh (002) giảm mạnh. [10].
Theo kết quả phổ nhiễu xạ tia X và phổ truyền qua, chúng tôi thấy rằng khi pha tạp Sn vào mạng ZnO, tại 2% độ rộng vùng cấm quang tăng và đạt giá trị lớn nhất, kích thước hạt lớn nhất, do đó độ kết tinh tinh thể cao dẫn đến khả năng tái hợp của cặp quang điện tử-lỗ trống giảm làm cho tính năng quang xúc tác tăng mạnh. [10], [19].
Tiến hành chụp quang phát quang để xác khẳng định sự có mặt của Sn trong
mạng ZnO, chúng tôi thu được kết quả như
Màng ZnO SZO 1% SZO 2% SZO 3% SZO 4% SZO 5%
Kích thước hạt
Hình 3.16. Phổ PL của quang phát quang mẫu ZnO và SZO 2%.