Ảnh hưởng của nhiệt độ đến cấu trúc và tính chất quang của màng mỏng ZnO được lắng đọng bằng phương pháp CVD từ tiền chất kẽm Axetylaxetonat

Bài viết nghiên cứu màng mỏng ZnO được lắng đọng trên đế thủy tinh bằng phương pháp CVD từ tiền chất kẽm Axetylaxetonat với tác nhân phản ứng là hơi nước. Cấu trúc và các tính chất quang của màng mỏng ZnO phụ thuộc vào nhiệt độ lắng đọng được trình bày và thảo luận.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến cấu trúc và tính chất quang của màng mỏng ZnO được lắng đọng bằng phương pháp CVD từ tiền chất kẽm AxetylaxetonatTạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học - Tập 20, Số 2/2015 ẢNH HƢỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA MÀNG MỎNG ZnO ĐƢỢC LẮNG ĐỌNG BẰNG PHƢƠNG PHÁP CVD TỪ TIỀN CHẤT KẼM AXETYLAXETONAT Đến tòa soạn 6 – 8 – 2014 Nguyễn Mạnh Hùng Nhà máy Z121 – Tổng cục CNQP – Bộ Quốc phòng Triệu Thị Nguyệt, Nguyễn Hùng Huy, Phạm Anh Sơn Khoa Hóa học – Trư ng Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học QGHN SUMMARY EFFECTS OF TEMPERATURE ON STRUCTURAL AND OPTICALPROPERTIES OF ZnO THIN FILMS DEPOSITED BY CVD METHOD FROM ZINC ACETYLACETONATE PRECUSORZinc oxide thin films were prepared on glass substrate by CVD method from zincacetylacetonate precursor. The effect of temperature on the structural and opticalproperties of the ZnO films was investigated by x-ray diffraction (XRD), SEM, UV-Visand photoluminescence spectra methods. The structural analyses of the films indicatethey are polycrystalline and have a wurtzite (hexagonal) structure. The ZnO filmsdeposited at higher temperatures shows a stronger orientation of the crystallites with(0002) plane parallel to the substrate surface, as compared with the ZnO filmsdeposited at lower temperatures. The measured direct band gap energy of ZnO filmsdeposited at 250, 300 and 500oC were 3,29, 3,28 and 3,28 eV, respectively.1. MỞ ĐẦU cấm trực tiếp rộng ( ở 300 K).Màng mỏng ZnO là một trong số các chất Nó có tính phát quang, truyền qua và ápbán dẫn hợp chất II – VI có cấu trúc tinh điện tốt, có độ bền hóa học cao, có cácthể vuazit lục giác, có năng lượng vùng đặc tính quang điện tốt, có độ cứng và độ bám dính với đế vượt trội, không độc và64giá thành thấp. Những tính chất này đã lắng đọng trên đế thủy tinh. Các điều kiệnlàm cho ZnO trở thành vật liệu đa chức tạo màng như sau:năng được ứng dụng trong nhiều lĩnh vựckhác nhau như trong các đi-ốt phát sáng,pin mặt trời màng mỏng, các tranzito Điều kiện quá trình Giá trịmàng mỏng, các thiết bị quang điện và 250 -các điện cực truyền qua. Ngoài ra, khi sự Nhiệt độ lắng đọng (oC) 550phát triển các hạt của màng mỏng ZnO ưu Nhiệt độ thăng hoa tiền chất 110 -tiên dọc theo trục c thì nó được sử dụng (oC) 120rộng rãi trong các thiết bị dẫn sóng quanghọc, các thiết bị sóng âm bề mặt (SAW) Tốc độ dòng khí N2 mang 375và các thiết bị âm - quang [1-4]. phức chất (ml/phút)Màng mỏng ZnO có thể được chế tạo Tốc độ dòng khí mang hơi 50bằng nhiều phương pháp khác nhau như nước (ml/phút)nhiệt phân phun [5], phún xạ [4,6], phủ Áp suất quá trình (mmHg) 125quay sol-gel [7], lắng đọng xung laze Thời gian lắng đọng màng(PLD) [8], lắng đọng hơi hóa học 30(CVD) [9]. (phút)Trong bài báo này màng mỏng ZnO được 2.2. Các phương pháp nghiên cứulắng đọng trên đế thủy tinh bằng phương Các tính chất tinh thể học của các màngpháp CVD từ tiền chất kẽm được kiểm tra bằng phương pháp nhiễu xạaxetylaxetonat với tác nhân phản ứng là tia X (XRD) trên máy SIEMEN D5005hơi nước. Cấu trúc và các tính chất quang với ống phát tia X 35 kV- 40 mA, CuK1của màng mỏng ZnO phụ thuộc vào nhiệt = 0.15406 nm, 2 = 10-70o, bước quétđộ lắng đọng được trình bày và thảo luận. 0.03 độ/giây tại khoa Vật lý, trường ĐHKHTN - ĐHQGHN. Hình thái học bề2. THỰC NGHIỆM mặt màng được kiểm tra bằng phương2.1. Tạo màng ZnO bằng phương pháp pháp FE-SEM trên máy Hitachi S-4800CVD tại Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ương.Sơ đồ hệ thống tạo màng ZnO bằng Tính chất quang được nghiên cứu bằngphương pháp CVD đã được miêu tả trong phổ truyền qua, trên máy Shimadzu UV-các nghiên cứu trước của chúng tôi [10]. 2450 PC UV-VIS-NIR trong khoảng bướcTiền chất kẽm(II) axetyl ...