Thạc Sĩ Khảo sát tính chất điện và quang của màng ZnO:In

MỞ ĐẦU
Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển mạnh mẽ cùng với sự tiến bộ của xã hội, từ đó nhu cầu về việc sử dụng các thiết bị trong đời sống có ứng dụng của khoa học cũng tăng cao, chẳng hạn như màng hình hiển thị phẳng (tivi plasma, tivi tinh thể lỏng ), máy nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời, pin mặt trời Trong các thiết bị kể trên thì một bộ phận không thể thiếu chính là điện cực trong suốt. Điện cực trong suốt làm từ các ôxít dẫn điện trong suốt (TCO- Transparent Conducting Oxide), chúng vừa có tính dẫn điện tốt vừa có độ truyền qua trong vùng ánh sáng khả kiến cao (> 80%). Thông dụng nhất hiện nay là ôxít thiếc indium In2O3-SnO2 (ITO) và một số loại ôxít khác đã và đang được nghiên cứu đưa ra ứng dụng như ôxít kẽm (ZnO), ôxít kẽm pha tạp nhôm (ZnO:Al hay AZO), ôxít kẽm pha tạp gali (ZnO:Ga hay GZO), ôxít thiếc (SnO2), ôxít thiếc pha tạp antimo (SnO2:Sb)
Trong số các loại điện cực nói trên thì ITO là điện cực tốt nhất. Tuy nhiên, giá thành để làm điện cực này thì khá cao vì vật liệu In2O3 là vật liệu hiếm trong tự nhiên và điện cực ITO lại cần đến 90% In2O3 trong thành phần của nó. Điện cực AZO cũng có tính dẫn điện khá tốt nhưng nó lại ít bền ở nhiệt độ cao. Ngoài ra, điện cực GZO dẫn điện tốt nhưng nó cũng bị hạn chế giống với ITO là vật liệu Gali khá đắt và hiếm. Các loại điện cực như SnO2 và SnO2:Sb có độ truyền qua tốt nhưng vẫn chưa cải thiện được tính dẫn điện để có thể thay thế cho ITO.
Để góp phần vào xu hướng nghiên cứu điện cực trong suốt của thế giới, chúng tôi chọn nghiên cứu điện cực ôxít kẽm pha tạp indium (ZnO:In hay IZO). Thành phần In2O3 trong điện cực IZO không quá 5% nhưng vẫn bảo đảm tính dẫn điện và trong suốt tốt đồng thời cũng phù hợp với chi phí sản xuất không quá cao. Cho đến nay đã có nhiều phương pháp tạo màng như quay phủ dung dịch, xung laser PLD, lắng đọng chùm hơi điện tử, sol-gel, phún xạ RF, phún xạ DC, phún xạ DC kết hợp xung RF .
Trong luận văn này, chúng tôi tạo màng IZO bằng phương pháp phún xạ magnetron DC từ bia gốm cùng loại. Các tính chất vật lý của màng IZO như tính dẫn điện, tính quang học và cấu trúc được nghiên cứu qua các phương pháp như bốn mũi dò, phổ truyền qua, phổ nhiễu xạ tia X, Stylus, ảnh AFM, phổ quang phát quang (PL)