TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN TÊN ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO MÀNG DẪN ĐIỆN TRONG SUỐT ZnO:(In, N) BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÚN XẠ MAGNETRON DC CBHD : TS. LÊ VŨ TUẤN HÙNG HVTH : ĐÀO ANH TUẤN TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU ZnO 1 VẬT LIỆU ZnO PHA TẠP LOẠI P 2 CHẾ TẠO MÀNG ZnO:(In, N) 3 KẾT LUẬN 4 PHẦN MỞ ĐẦU Ứng dụng của vật liệu bán dẫn ZnO Cảm biến khí LED OLED Laser diode Pin mặt trời Màng mỏng dẫn điện trong suốt Màng bán dẫn pha tạp loại n p-n Trong suốt Màng bán dẫn pha tạp loại p Tình hình nghiên cứu chế tạo bán dẫn ZnO-p Dẫn điện loại p với điện trở suất thấp Dẫn điện loại p với điện trở suất cao Dẫn điện loại n, loại p với điện trở suất cao Dẫn điện loại n với điện trở suất tốt Màng ZnO:(III, N) Màng ZnO:(V) Màng ZnO:(I) Màng ZnO thuần Chế tạo màng bán dẫn đồng pha tạp loại p: - Độ truyền qua của màng trên 85%. - Điện trở suất thấp (~ 10 -2 Ω.cm), nồng độ hạt tải cao (~ 10 19 cm -3 ). - Khảo sát tiếp xúc dị thể p-ZnO/Si-n. Mục tiêu đề tài 1.1 Cấu trúc tinh thể ZnO CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU ZnO hexagonal wurtzite zinc blende rocksalt  CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU ZnO Sai hỏng Schottky và sai hỏng Frenkel. Sai hỏng Schottky và sai hỏng Frenkel. 1.2 Các loại sai hỏng điểm CHƯƠNG II: VẬT LIỆU ZnO PHA TẠP LOẠI P 2.1 ZnO pha tạp loại p Mức năng lượng acceptor của các nguyên tố sử dụng pha tạp tạo bán dẫn loại p Mức năng lượng acceptor của các nguyên tố sử dụng pha tạp tạo bán dẫn loại p E mad (Li Zn ) là: +12.61 eV E mad (Li Zn ) là: +12.61 eV E mad (N O ) là: +0.79 eV E mad (N O ) là: +0.79 eV N là nguyên tố thích hợp nhất để pha tạp vào mạng ZnO tạo ra p-ZnO. N là nguyên tố thích hợp nhất để pha tạp vào mạng ZnO tạo ra p-ZnO. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU ZnO 2.2 Đồng pha tạp acceptor – donor (A - D) T Yamamoto đã đề xuất phương pháp đồng pha tạp: Vùng dẫn Vùng hóa trị Mức đơn Mức đơn donor (D) acceptor (A) Năng lượng - Tăng cường tính hợp thức của mức acceptor. - Giảm mức năng lượng acceptor, tăng mức năng lượng donor trong vùng dẫn. Giản đồ vùng năng lượng của bán dẫn đồng pha tạp loại p. Giản đồ vùng năng lượng của bán dẫn đồng pha tạp loại p. CHƯƠNG 3: CHẾ TẠO MÀNG ZnO:(In,N) Quy trình chế tạo mạng ZnO:(In, N) Chế tạo bia gốm ZnO và ZnO:In Chế tạo bia gốm ZnO và ZnO:In Chọn hệ phún xạ Chọn hệ phún xạ Ảnh hưởng của N 2 /(N 2 + Ar) Ảnh hưởng của N 2 /(N 2 + Ar) Ảnh hưởng của nhiệt độ đế Ảnh hưởng của nhiệt độ đế Xử lý đế Xử lý đế Ảnh hưởng của Tạp In Ảnh hưởng của Tạp In Bố trí bia đế Bố trí bia đế Phún xạ tạo màng Phún xạ tạo màng Màng loại p chất lượng tốt nhất Màng loại p chất lượng tốt nhất Khảo sát tiếp xúc p-ZnO:(In, N)/Si-n Khảo sát tiếp xúc p-ZnO:(In, N)/Si-n [...]... 3: CHẾ TẠO MÀNG ZnO: (In ,N) Nghiền ướt với nước cất Bột ZnO + In2O3 Sấy khô rây nhuyễn Trộn với keo PVA Định hình bằng lực ép Bay hơi keo Dung kết Tạo hình và kiểm tra CHƯƠNG 3: CHẾ TẠO MÀNG ZnO: (In ,N) 3.1 Quy trình chế tạo bia gốm ZnO: In Chu trình nhiệt độ của quá trình dung kết CHƯƠNG 3: CHẾ TẠO MÀNG ZnO: (In ,N) 3.1 Quy trình chế tạo bia gốm ZnO: In Bia gốm trước khi phún xạ Bia gốm sau khi phún xạ. .. 3: CHẾ TẠO MÀNG ZnO: (In, N) 3.2 Hệ phún xạ tạo màng Sử dụng hệ magnetron không cân bằng: - Tăng thông lượng ion và điện tử đến đế - Tăng năng lượng của các hạt đến đế Cấu tạo hệ magnetron CHƯƠNG 3: CHẾ TẠO MÀNG ZnO: (In, N) 3.3 Bố trí bia đế h x Bố trí bia đế tránh tác động của ion âm h=3.5 cm và x = 2.5 cm CHƯƠNG 3: CHẾ TẠO MÀNG ZnO: (In, N) 1 1 Ảnh hưởng của nồng độ tạp In lên cấu trúc, tính chất điện. .. ĐẾ Tính chất điện của màng ZnO: (In, N): 1.8.102 Tạp In %wt Ảnh hưởng của tỷ lệ tạp In lên tính chất điện của các màng ZnO: (In, N) ẢNH HƯỞNG NỒNG ĐỘ TẠP In Tính chất quang của màng ZnO: (In, N) Sự dịch chuyển bờ hấp thu: - Tạp donor In - Tạp acceptor N Bước sóng (nm) Phổ truyền qua của các màng ZnO: (In, N) theo tỷ lệ tạp In ẢNH HƯỞNG NHIỆT ĐỘ ĐẾ Phổ truyền qua của các màng màng ZnO: In với lượng tạp In... ĐỘ ĐẾ Tính chất điện của màng ZnO: (In, N): Bán dẫn loại n Bán dẫn loại p Nhiệt độ đế ( 0C) Hình 4.15 Điện trở suất của các màng thay đổi theo nhiệt độ đế Điện trở suất của các màng thay thổi theo nhiệt độ đế ẢNH HƯỞNG NHIỆT ĐỘ ĐẾ Tính chất quangcủa màng ZnO: (In, N): Bước sóng (nm) Phổ truyền qua cảu các màng màng theo nhiệt độ đế CHƯƠNG 3: CHẾ TẠO MÀNG ZnO: (In, N) (3) (2) (1) Màng được chế tạo từ bia... KN =0.392 keV Phổ EDS màng T127 8.00 9.00 10.00 ẢNH HƯỞNG NỒNG ĐỘ TẠP In Phương pháp RBS Năng lượng (keV) Kênh Phổ truyền RBS các màng T127 CHƯƠNG 3: CHẾ TẠO MÀNG ZnO: (In, N) (3) (2) (1) Màng được chế tạo từ bia gốm IZO với 2%wt In, thể hiện tính chất dẫn điện loại p tốt và độ truyền qua trên 85% Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đế lên tính chất điện và quang của màng ZnO: (In, N) Khảo sát ảnh hưởng... (độ) Phổ X-ray các mẫu T128, T121, T124B, T127, T126 và T119 ẢNH HƯỞNG NỒNG ĐỘ TẠP In Cấu trúc của màng ZnO: (In, N): Tạp In (% khối lượng) Kích thước hạt (D) thay đổi theo tạp In ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ TẠP In Tính chất điện của màng ZnO: (In, N): Tính chất điện và quang của các màng ZnO: (In, N)theo tỷ lệ tạp In Mẫu Tạp In (% wt) Độ linh động (cm /V.s) 2 Điện trở Nồng độ hạt % Truyền suất (Ω.cm) tải (cm-3)... hưởng của nồng độ tạp In lên tính chất quang của màng ZnO: In ẢNH HƯỞNG NỒNG ĐỘ TẠP In Tính chất quang của màng ZnO: (In, N) Sự dịch chuyển bờ hấp thu: - Tạp donor In - Tạp acceptor N  Sự dịch chuyển bờ hấp thu của mẫu T127 phần lớn là do acceptor nitơ đã chèn tốt vào trong màng Bước sóng (nm) Phổ truyền qua của các màng ZnO: (In, N) theo tỷ lệ tạp In ẢNH HƯỞNG NỒNG ĐỘ TẠP In Phương pháp EDS Hàm lượng... cấu trúc, tính chất điện và quang của màng 2 2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đế lên cấu trúc, tính chất điện và quang của màng 3 3 Ảnh hưởng của tỷ lệ khí nitơ lên cấu trúc, tính chất điện và quang của màng ẢNH HƯỞNG NỒNG ĐỘ TẠP In Cấu trúc của màng ZnO: (In, N) Mẫu Tạp In (%wt) Thông số khác T128 T121 T124B T127 T126 T119 O 1 1.5 2 2.5 3 P=3mTorr; I=0.35A; V=520V; Thời gian phún xạ t=15 phút; T= 300 0 C ;... lên tính chất điện và quang của màng ZnO: (In, N) ẢNH HƯỞNG NHIỆT ĐỘ ĐẾ Cấu trúc của màng ZnO: (In, N): Mẫu Nhiệt độ đế (0C) Thông số khác T131 T126B T127 T123B 200 250 300 350 P=3mTorr; I=0.35A; V=520V; Thời gian phún xạ t=1015 phút; bia IZO với 2% lượng tạp In ; N2/ (N2+Ar)=50% 2 theta (độ) Hình 4.13 Phổ nhiễu xạ tia X của các mẫu T123B, T127, T126B và T131 Phổ X-ray các mẫu T131, T126B, T127 và T123B... tính chất dẫn điện loại p tốt và độ truyền qua trên 85% Nhiệt độ đế tối ưu T=3000C, màng dẫn điện loại p với ρ= 0.0974 (Ω.cm) n=2.39.1019 (cm-3) Truyền qua trên 85% Ảnh hưởng của N2 /(N2 + Ar) đến cấu trúc, tính chất điện và quang của màng ẢNH HƯỞNG TỈ LỆ KHÍ N2/(Ar+N2) Cấu trúc của màng ZnO: (In, N): Mẫu N2/(N2+Ar) Thông số khác T143 30% T130 40% T127 50% P=3mTorr; I=0.35A; V=520V; thời gian phún xạ . CỦA NỒNG ĐỘ TẠP In Tính chất điện của màng ZnO: (In, N): Tính chất điện và quang của các màng ZnO: (In, N)theo tỷ lệ tạp In Tính chất điện và quang của các màng ZnO: (In, N)theo tỷ lệ tạp In ẢNH. sau khi phún xạ. 3.1 Quy trình chế tạo bia gốm ZnO: In CHƯƠNG 3: CHẾ TẠO MÀNG ZnO: (In ,N) CHƯƠNG 3: CHẾ TẠO MÀNG ZnO: (In, N) 3.2 Hệ phún xạ tạo màng Sử dụng hệ magnetron không cân bằng: - Tăng. TÀI : NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO MÀNG DẪN ĐIỆN TRONG SUỐT ZnO: (In, N) BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÚN XẠ MAGNETRON DC CBHD : TS. LÊ VŨ TUẤN HÙNG HVTH : ĐÀO ANH TUẤN TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU ZnO 1 VẬT LIỆU ZnO