1

Chế tạo, nghiên cứu tính chất của màng mỏng,
vật liệu cấu trúc nano trên cơ sở oxit kẽm pha tạp
và khả năng ứng dụng

Nguyễn Việt Tuyên

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên; Khoa Vật lý
Chuyên ngành: Vật lý Chất rắn; Mã số: 62 44 07 01
Người hướng dẫn: PGS.TS. Tạ Đình Cảnh
PGS.TS. Ngô Thu Hương
Năm bảo vệ: 2011

Abstract. Chương 1. Tổng quan về vật liệu bán dẫn ZnO. Chương 2. Một số phương pháp
chế tạo màng, vật liệu nano ZnO và các kỹ thuật thực nghiệm. Chương 3. Chế tạo màng
mỏng ZnO pha tạp chất bằng phương pháp phún xạ r.f. magnetron. Chương 4. Chế tạo một
số cấu trúc nano ZnO và ZnO pha tạp chất. Chương 5. Một vài khả năng ứng dụng của
màng mỏng và vật liệu cấu trúc nano trên cơ sở ZnO

Keywords. Vật liệu bán dẫn; Kẽm oxit; Vật liệu Nano
Content.
A. MỞ ĐẦU
Các cấu trúc nano của kẽm oxit (ZnO) đã thu hút được sự quan tâm to lớn trong những năm gần
đây vì nó có nhiều tính chất lý thú khiến cho vật liệu này có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công
nghệ. Thực tế ZnO là một vật liệu rất cuốn hút do có nhiều đặc tính quí báu như: độ rộng vùng cấm lớn,
năng lượng liên kết exciton lớn, độ bền hóa học cao, tương thích sinh học, áp điện, các hiệu ứng quang phi
tuyến. Hơn nữa, khi chuyển từ dạng khối sang dạng cấu trúc nano, sự lôi cuốn của vật liệu này còn tăng cao
hơn nữa do ngoài những tính chất riêng của vật liệu ZnO nó còn có những tính chất của các cấu trúc thấp
chiều.

pháp vi sóng. Các hạt thu được có kích thước nhỏ (<10 nm) và phân bố kích thước đồng đều. Ngoài ra, các
cấu trúc dây nano và đặc biệt là đĩa nano dạng lục giác của ZnO cũng đã được chế tạo thành công bằng
phương pháp bốc bay nhiệt đơn giản.
Bố cục của luận án:
Danh mục các ký hiệu và các chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ, đồ thị
Mở đầu
Chương 1. Tổng quan về vật liệu bán dẫn ZnO
Chương 2. Một số phương pháp khảo sát tính chất của màng và các cấu trúc nano ZnO
Chương 3. Chế tạo và tính chất màng ZnO và ZnO pha tạp chất
Chương 4. Chế tạo một số cấu trúc nano ZnO và ZnO pha tạp chất
Chương 5. Một vài khả năng ứng dụng của màng mỏng và vật liệu cấu trúc nano trên cơ sở oxit kẽm
Kết luận chung
Danh mục các công trình khoa học của tác giả liên quan đến luận án.
Tài liệu tham khảo

3

B. NỘI DUNG
Chương 1. Tổng quan về vật liệu bán dẫn ZnO
1.1. Tính chất của ZnO và các cấu trúc nano của nó
ZnO là một vật liệu cuốn hút do có nhiều đặc tính rất quí báu như: vùng cấm thẳng, độ rộng vùng
cấm lớn E
g
=3,37 eV, năng lượng liên kết exciton lớn 60 meV, độ bền hóa học cao, tương thích sinh học, áp
điện, các hiệu ứng quang phi tuyến. Hơn nữa, khi chuyển từ dạng khối sang dạng cấu trúc nano, sự lôi cuốn
của vật liệu này còn tăng cao hơn nữa do ngoài những tính chất riêng của vật liệu ZnO còn có những tính
chất của các cấu trúc thấp chiều. So với vật liệu dạng khối các cấu trúc nano của ZnO dù ở dạng 0D, 1D
hay 2D và các tổ hợp của chúng cũng đều cho thấy có những tính chất vượt trội so với ZnO dạng khối như:

Để tạo ra các cấu trúc nano của vật liệu, người ta có thể đi theo con đường top-down (chia nhỏ khối

4

vật liệu tinh thể dạng khối thành các phần rất nhỏ) hoặc bottom-up (tạo ra vật liệu nano từ các phân tử hoặc
nguyên tử riêng rẽ). Thực tế, người ta thường chọn phương thức thứ hai vì giá thành hạ hơn. Bản chất của
việc hình thành các cấu trúc nano theo phương pháp bottom - up chính là quá trình tinh thể hóa thông qua
hai bước cơ bản: tạo mầm và phát triển. Khi nồng độ của các khối vật chất (nguyên tử, ion hoặc phân tử) đủ
cao, chúng sẽ liên tục kết hợp lại thành mầm. Sau đó các mầm này sẽ đóng vai trò làm hạt nhân cho các
quá trình phát triển tiếp theo để hình thành các cấu trúc lớn hơn. Trong trường hợp vật liệu nano ZnO,
phương pháp hiện nay được áp dụng nhiều nhất là phương pháp nhiệt cacbon, sử dụng bột ZnO được trộn
với bột C để làm vật liệu nguồn. Ưu điểm của phương pháp này là sự xuất hiện của C làm giảm đáng kể
nhiệt độ phân hủy của ZnO. Bằng quá trình khử C, đầu tiên hơi ZnO
1-x
được tạo ra bằng phản ứng khử ZnO
của C, sau đó hơi này sẽ được chuyển đến vùng phát triển trong buồng phản ứng, đó là vùng có nhiệt độ
nhỏ hơn nhiệt độ nguồn và cuối cùng các sản phẩm nano ZnO
1-x
sẽ được oxy hóa thành ZnO.
2.1.3. Phương pháp vi sóng
Vi sóng là dạng năng lượng của điện từ trường với tần số trong khoảng 300MHz đến 300GHz. Tần
số thường được sử dụng là vào khoảng 2,45 GHz. Tương tác giữa vật liệu và trường vi sóng là dựa vào 2 cơ
chế: tương tác lưỡng cực và độ dẫn ion. Cả 2 cơ chế đều yêu cầu các thành phần của vật liệu nguồn phải
được liên kết tương đối chặt chẽ với sự dao động rất nhanh của vectơ cường độ điện trường trong trường vi
sóng. Tương tác lưỡng cực xuất hiện với các phân tử phân cực. Các đầu của lưỡng cực của một phân tử sẽ
có xu hướng tái định hướng với nhau và dao động cùng với sự dao động của điện trường. Nhiệt do đó được
tạo ra do sự va chạm giữa các phân tử và do ma sát. Chính do quá trình này, các phân tử trong vật liệu được
trộn đều tạo nên tính chất đồng nhất của sản phẩm. So với phương pháp gia nhiệt truyền thống phương
pháp vi sóng có rất nhiều ưu điểm như: trực tiếp làm nóng vật liệu ở bên trong dung dịch, gradient nhiệt
đồng đều, các xung nhiệt được bật tắt tức thì, thời gian phản ứng ngắn nên hạt tạo ra nhỏ và đồng đều.


(
®é
)5

Hình 3.2. Phổ nhiễu xạ tia X của màng ZnO:In ở các nhiệt độ đế khác nhau: (a) 50
o
C; (b) 100
o
C; (c)
150
o
C; (d) 200
o
C; (e) 250
o
C; (f) 300
o
C.
50 100 150 200 250 300
0
10
20
30
40
50
60

20
cm
-3
)

FWHM
FWHM (®é)

§é linh ®éng Hall
§é linh ®éng Hall (cm
2
/Vs)Hình 3. 4. Tính chất điện của màng ZnO:In theo nhiệt độ đế
Kích thước tinh thể tính bằng công thức Scherrer là 18, 22, 24, 25, 26, 28 nm đối với 6 mẫu đã chế tạo,
cho thấy sự kết tinh của màng được cải thiện khi nhiệt độ tăng từ 50  300
o
C.
Điện trở suất của màng thấp nhất 4,5.10
-4
cm khi nhiệt độ đế là 150
o
C, xấp xỉ giá trị điện trở suất
trong những công bố tốt nhất về độ dẫn của ZnO loại n, khi đó nồng độ hạt tải trong mẫu là lớn nhất. Sự
thay đổi của độ linh động Hall là tương đối nhỏ.
300 400 500 600 700 800 900
0
20
40

o
C; (4) 200
o
C; (5) 250
o
C; (6)
300
o
C
Ta thấy rằng độ truyền qua trung bình trong vùng nhìn thấy (400-900nm) là trên 85%. Sự thay đổi
của bờ hấp thụ phù hợp với qui luật dịch chuyển Burstein-Moss.
3.2. Chế tạo màng mỏng ZnO pha tạp chất Phốtpho (P)
Sự thay thế của P ở vị trí của Zn có thể đưa đến trạng thái donor chẳng hạn như trạng thái ôxy hóa
thông thường +3 của P ở vị trí Zn
2+
. Cũng có thể quá trình bù trừ do những sai hỏng loại n có nguồn gốc từ
P
3+
, P
5+
, hoặc P
3-
. Việc pha tạp P sẽ đưa đến việc tăng cường tính dẫn loại n trong các màng ZnO:P đã được
chế tạo, cho thấy sự hình thành của các trạng thái donor nông.
Các phép đo hiệu ứng Hall theo cấu hình 4 mũi dò van der Pauw cho thấy khi tăng nhiệt độ đế thì
điện trở suất của các màng cũng tăng lên, đó là do có sự suy giảm nồng độ hạt tải trong khi độ linh động

6

Hall thay đổi rất ít.

§é linh ®éng Hall
§é linh ®éng Hall
(cm
2
/V.s)Hình 3.10. Điện trở suất, nồng độ hạt tải và độ linh động Hall của các mẫu màng ZnO:P
0.02
được chế tạo ở công
suất phún xạ 200W khi nhiệt độ đế thay đổi
3.3. Màng ZnO pha tạp Phốtpho chế tạo trong môi trường khí Nitơ (N
2
)
Việc đưa N
2
vào trong môi trường chế tạo màng sẽ có tác dụng tích cực để cải thiện tính chất tinh
thể của màng ZnO:P. Áp suất riêng phần tối ưu của khí N
2
là từ 20-40%, các màng ZnO:P tương ứng có giá
trị FWHM nhỏ hơn và có tính dẫn loại p tốt hơn
Điều đáng chú ý nhất là các mẫu được phún xạ với áp suất riêng phần của N
2
là 20% và 40% thể
hiện tính dẫn loại p, (điều này có thể là do N đã kết hợp vào trong màng ZnO, đóng vai trò làm acceptor),
và các màng được tạo ra khí áp suất riêng phần của N
2
lớn hơn 40% thì có tính dẫn loại n.
0 20 40 60 80 100
0.32

cm
-3
, điện trở suất là  =
31cm và độ linh động Hall  = 25cm
2
/V.s, đạt được khi áp suất riêng phần của khí N
2
là 40%.

Chương 4. Chế tạo một số cấu trúc nano ZnO và ZnO pha tạp chất và tính chất của chúng
4.1. Chế tạo hạt nano ZnO và ZnO pha tạp chất bằng phương pháp vi sóng
Ảnh hưởng của dung môi lên tính chất cấu trúc của hạt nano
Ảnh TEM của các hạt nano ZnO chế tạo trong các dung môi khác nhau (nước cất, cồn tuyệt đối,
propanol 2) cho thấy propanol 2 là dung môi phù hợp nhất để chế tạo các hạt nano ZnO có dạng gần giống
hình cầu với kích thước nhỏ và đồng đều với kích thước khoảng 10-15 nm.

7

(a) (b)
(c)
Hình 4.3. Ảnh TEM của các hạt nano ZnO chế tạo trong các dung môi khác nhau: (a) nước cất; (b) cồn
tuyệt đối; (c) propanol 2

(a) (b) (c)
Hình 4. 9. Ảnh TEM của thanh nano ZnO với giá trị R (tỉ lệ Zn
2+
/PVP) khác nhau: (a) R = 0,6; (b) R = 0,9;
(c) R = 1,2
Khảo sát ảnh hưởng của một số chất hoạt hóa lên hình dạng và kích thước của các hạt nano ZnO cho
thấy PVP là một chất hoạt hóa có tác dụng làm giảm kích thước hạt nano, sự giảm kích thước hạt tỉ lệ với

d) ZnO:Ni
c) ZnO:Co
b) ZnO:Mn
a) không u
M (10
-3
emu/g
)
H (kOe)
a

Hình 4.18. Đường từ trễ của hạt
nano ZnO trước và sau khi ủ
nhiệt ở 600
o
C trong không khí,
trong 3h: (a) Hạt không ủ nhiệt;
(b) 5% Mn; (c) 5% Co (d)5%Ni
Sau khi ủ các mẫu trong không khí ở 600
o
C, các mẫu ZnO pha tạp kim loại chuyển tiếp bắt đầu thể
hiện tính chất sắt từ. Đối với mẫu ZnO:Mn, đường từ trễ vẫn còn thể hiện tính chất thuận từ, tuy nhiên đoạn
gần gốc tọa độ đã có phần như bị lệch xoắn. Như vậy, các hạt nano ZnO:Mn thể hiện cả tính thuận từ và sắt
từ, ở từ trường lớn tính thuận từ lấn át tính chất sắt từ nên đường M-H có dạng đoạn thẳng, và không có giá
trị từ độ bão hòa.
4.2. Chế tạo dây nano ZnO bằng phương pháp bốc bay nhiệt đơn giản
Bằng phương pháp bốc bay nhiệt đơn giản sử dụng khí mang là Ar, chúng tôi thu được một số cấu trúc
nano khác nhau như dây, thanh và đĩa nano.

8


Hình 4.29 . Phổ huỳnh quang ở nhiệt độ phòng của các dây nano ZnO có đường kính khác nhau: (a) 60
nm; (b) 120 nm; (c) 200 nm
4.4. Chế tạo mẫu đĩa nano ZnO pha tạp In
Hình 4.30. chỉ ra phổ nhiễu xạ tia X của các mẫu với các hàm lượng tạp chất In khác nhau với nhiệt độ
đế là 500
o
C. Phổ nhiễu xạ của mẫu chứa ít In (Hình 4.30a) cho thấy mẫu là đơn pha ZnO có cấu trúc lục
giác dạng wurtzite. Điều này chứng tỏ In chỉ thay thế một phần kẽm trong mạng lục giác. Khi tăng hàm
lượng In, trong mẫu đã xuất hiện thêm các pha mới, đó là các pha In
2
O
3
và Zn
3
In
2
O
6
, nhưng không thấy
xuất hiện pha của kim loại Zn và In
20 30 40 50 60
a
b
c
d
e
f
In
2

In
2
O
3
C-êng ®é (®vt®)
 (®é)

Hình 4.30. Giản đồ nhiễu xạ tia X của cấu trúc nano ZnO pha tạp In với tỉ lệ mol ZnO:Zn:C:In (a)
5:2:1:0,2; (b) 5:2:1:0,3; (c) 5:2:1:0,6; (d) 5:2:1:0,8; (e) 5:2:1:1; (f) 5:2:1:1,2

9 Hình 4.31. Ảnh SEM của cấu trúc nano ZnO:In với các hàm lượng In khác nhau
Hình dạng của sản phẩm thu được phụ thuộc vào lượng In trong nguồn. Với tỉ lệ In phù hợp ta thu được
cấu trúc đĩa đơn tinh thể.
Hình 4. 42. (a) Ảnh TEM của một đĩa
nano; (b) giản đồ nhiễu xạ electron SAED của đĩa nano ZnO; (c) ảnh TEM phân giải cao của đĩa nano
ZnO chụp theo phương vuông góc bề mặt đĩa
2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8
C-êng ®é huúnh quang (®vt®)
N¨ng l-îng (eV)
BF-1LO
BF
D
o
Xx 700

do chuyển dời vùng hoá trị-đono.

10

3.00 3.25 3.50 3.75 4.00 4.25 4.50
3,444
3,394
3,332
e
c
d
b
a
C-êng ®é (®vt®)
N¨ng l-îng (eV)
a 14K
b 84K
c 134K
d 224K
e 304K

Hình 4.48. Phổ kích thích huỳnh quang của các đĩa nano ZnO:In
ở các nhiệt độ khác nhau

Chương 5. Một vài khả năng ứng dụng của màng mỏng và vật liệu cấu trúc nano trên cơ sở ZnO
5.1. Sử dụng màng mỏng ZnO để chế tạo cảm biến nhạy ánh sáng tử ngoại
Dòng quang dẫn cực đại đạt được ở bước sóng 365 nm (3,40 eV) và ở bước sóng lớn hơn thì cường
độ dòng điện giảm đi khoảng 50%. Điều này có thể được giải thích là khi bức xạ có năng lượng hν lớn hơn
hoặc bằng độ rộng vùng cấm E
g

(A)
Thêi gian (s)
Hình 5.6. Đồ thị sự suy giảm
cường độ dòng quang dẫn của
mẫu sau khi ngừng chiếu sáng
5.2. Sử dụng lớp chuyển tiếp dị thể n-ZnO:In/p-Si để chế tạo thiết bị tự động đóng ngắt quang điện
Sau khi đã nghiên cứu tính chất quang và điện của lớp chuyển tiếp n-ZnO:In/p-Si, chúng tôi đã sử
dụng chuyển tiếp này để tạo ra mô hình một thiết bị đóng ngắt quang điện. Thiết bị này gồm 3 thành phần
chính như sau: bộ phận cảm biến (detector), bộ so sánh (comparator) và bộ phận thực thi (executor).

11

0 2 4 6 8 10 12 14 16
0
30
60
90
120
150
Kh«ng chiÕu s¸ng
Kh«ng chiÕu s¸ng
ChiÕu s¸ng
ChiÕu s¸ng
ChiÕu s¸ngC-êng ®é dßng ®iÖn
(A)
Thêi gian (phót)


của các mẫu dây nano ZnO và
thanh nano ZnO
0 100 200 300 400 500 600 700 800
300
400
500
600
700
800
900
1000
Kh«ng khÝ
Ch©n kh«ng
a
b
§iÖn trë
(k)
Thêi gian (s)
Kh«ng khÝ

Hình 5.23. Đồ thị thời gian đáp ứng
của các mẫu (a) nano dây (b) nano
thanh.
Hình 5.21. cho thấy rằng điện trở của màng chứa vật liệu nano của ZnO giảm đi khi ta tăng độ ẩm
tương đối của không khí. Sự biến thiên của điện trở theo độ ẩm tăng theo qui luật gần như tuyến tính. Tốc
độ biến thiên của điện trở theo độ ẩm đối với mẫu dây là 4,8 k/%, đối với mẫu thanh nano là 3,3 k/%.
Giá trị R
o
, tại độ ẩm RH=0% có thể ngoại suy từ đồ thị 4.35. Đối với mẫu dây nano thì R
o

2
O
3
là 2%,
điều kiện ngưng kết: P
Ar
=5,8.10
-3
Torr, P=200W và Tđ = 150
0
C có điện trở suất thấp nhất ( = 4,5.10
-4

cm), nồng độ hạt tải n = 8,1.10
20
cm
-3
và độ linh động Hall là  =17,13 cm2/Vs và độ truyền qua trung
bình trong vùng ánh sáng nhìn thấy 90%. Giá trị điện trở suất này có thể so sánh với những công bố quốc tế
về độ dẫn của ZnO. Đã tiến hành pha tạp chất P lên màng ZnO bằng phương pháp phún xạ r.f. magnetron.
Điều đáng chú ý nhất là màng ZnO:P chế tạo trong môi trường khí N
2
với áp suất riêng phần nhỏ thì độ dẫn
của màng chuyển từ loại n sang loại p và có điện trở suất khá nhỏ.
Bằng phương pháp bốc bay nhiệt đơn giản có sử dụng khí mang là Argon (Ar), đã được chế tạo thành
công và khảo sát tính chất cấu trúc, quang và huỳnh quang của các cấu trúc nano 1 chiều (dây nano ZnO có
sử dụng chất xúc tác Au) và đặc biệt là các cấu trúc dạng đĩa nano ZnO pha tạp In có dạng lục giác (một
cấu trúc ít được biết đến trên thế giới). Ảnh hưởng của các thông số công nghệ lên hình dạng, cấu trúc của
sản phẩm, cũng như cơ chế hình thành của một số cấu trúc đã được khảo sát và phân tích cặn kẽ. Ở điều
kiện tối ưu, các đĩa nano ZnO:In được tạo ra có độ dày vài chục nm và độ dài đường chéo khoảng 4 m còn

4. Nguyen Viet Tuyen, Ta Đinh Canh, Nguyen Ngoc Long, Tran Thi Quynh Hoa, Nguyen Xuan Nghia,
Đam Hieu Chi, K.Higashimine, T.Mitani (2009), “Indium doped Zinc oxide nanometer thick disks
synthesized by a vapor phase transport process”, Journal of Experimental Nanoscience , 4(3), pp. 243-252.
5. Nguyen Viet Tuyen , Ta Dinh Canh, Nguyen Ngoc Long, Nguyen Xuan Nghia, Bui Nguyen Quoc
Trinh and Zhongrong Shen (2009), “Synthesis of Undoped- and M-doped ZnO (M = Co, Mn) Nanopowder
in Water using Microwave Irradiation”, Journal of Physics: Conference Series, 187, pp. 012020 -012026.
6. Nguyen Viet Tuyen, Nguyen Ngoc Long, Ta Dinh Canh (2009), “Stabilization of ZnO nanoparticles
prepared by microwave irradiation method”, Proceedings of the 6
th
Vietnam National Conference on Solid
State Physics and Materials Science, pp. 587-591.
7. Ta Dinh Canh, Nguyen Viet Tuyen, Nguyen Ngoc Long (2009), “Influence of solvents on the growth of
zinc oxide nanoparticles fabricated by microwave irradiation”, VNU Journal of Science: Mathematics-
Physics, 25, pp. 71-76.
8. Nguyen Viet Tuyen, Ta Dinh Canh, Pham Van Ben, Bach Van Sy, Nguyen Xuan Nghia, Tran Thi
Quynh Hoa and Nguyen Ngoc Long (2008), “Preparation of n-ZnO:In/p-Si heterojunction by r.f magnetron
sputtering”, Proceedings of the eleventh Vietnam-German seminar on Physics and Engineering, pp.137-140.
9. Ta Dinh Canh, Nguyen Viet Tuyen, Nguyen Ngoc Long, Hoang Minh Tuan, Bui Nguyen Quoc Trinh
and Zhongrong Shen (2008), “Synthesis of zinc oxide nanopowders via microwave irradiation”, VNU
Journal of Science: Mathematics- Physics, 24, pp. 146-149
10. Nguyễn Việt Tuyên, Tạ Đình Cảnh, Trần Thị Quỳnh Hoa (2007), “Màng mỏng ZnO pha tạp Nitơ và
Phốtpho loại p chế tạo bằng phương pháp phún xạ r.f. Magnetron”, Tuyển tập các báo cáo tại Hội nghị vật lý
chất rắn toàn quốc, tr.342-345.
11. T.T.Q.Hoa, T.D.Canh, N.N.Long, N.V.Tuyen and N.D.Phuong (2007), “Photoluminescence of ZnO
nanostructure prepared by catalyst- assisted vapor-liquid-solid”, A Journal of the ASEAN Committee on
Science & Technology, 24(1), pp.131-137.
12. Nguyễn Việt Tuyên, Tạ Đình Cảnh, Trần Thị Quỳnh Hoa, Đặng Hải Ninh, Ngô Thu Hương, Nguyễn

nhiệt đơn giản, Luận văn cao học Vật lý, Đại học Quốc Gia Hà Nội.
4. Phùng Hồ, Phan Quốc Phô (2001), Giáo trình vật lý bán dẫn, NXB Khoa học Kĩ thuật.
5. Nguyễn Duy Phương (2006), Nghiên cứu chế tạo và khảo sát một số tính chất của màng mỏng trên cơ
sở ZnO và khả năng ứng dụng của chúng, Luận án tiến sĩ Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên,
ĐHQG Hà Nội.
Tài liệu tham khảo tiếng Anh
6. Ali A. I., Kim C.H., Cho J.H., Kim G.B. (2006), “Growth and Characterization of ZnO:Al Thin Film
Using r.f. Sputtering for Transparent Conducting Oxide”, Journal of the Korean Physical Society, 49, pp.
S652-S656.
7. Ajimsha R.S., Jayaraj M.K., and Kukreja L.M. (2008), “Electrical characteristics of n-ZnO/p-Si
heterojunction diodes grown by pulsed laze deposition at different oxygen pressures”, Journal of electronic
materials, 37, pp. 770-775.
8. Arnold M. S., Avouris P., Pan Z. W., and Wang Z. L. (2003), “Field-Effect Transistors Based on
Single Semiconducting Oxide Nanobelts”, Journal of Physics and Chemistry B, 107, pp. 659- 663.
9. Bai X. D., Gao P. X., and Wang Z. L., Wang E. G. (2003), “Dual-mode mechanical resonance of
individual ZnO nanobelts”, Applied Physics letters, 82(26), pp 4806-4808.
10. Bao J., Zimmler M. A., and Capasso F. (2006), “Broadband ZnO Single-Nanowire Light-Emitting
diode”, Nano Letters, 6, pp 1719-1722.
11. Baxter J. B., Walker A. M., Ommering K. van., and Aydil E. S. (2006), “Synthesis and integration of
ZnO nanowires into dye sensitized solar cells” Nanotechnology, 17, pp. S304-S308.
12. Cao B., Cai W., and Zeng H. (2006), “Temperature-dependent shifts of three emission bands for ZnO
nanoneedle arrays”, Applied Physics letters, 88, pp. 161101-161105.
13. Cao H., Wu J. Y., Ong H. C., Dai J. Y., and Chang R. P. H. (1998), “Second harmonic generation in
lazer ablated zinc oxide thin films”, Appied. Physics Letters 73, pp 572-575.
14. Cha S. N., Jang J. E., Choi Y., Amaratunga G. A. J., Ho G. W., Welland M. E., Hasko D. G., Kang
D.J., and Kim J. M. (2006), “High performance ZnO nanowire field effect transistor using self-aligned
nanogap gate electrodes”, Applied Physics Letters, 89, pp 263102-263105.

24. Dickinson C. (2007), Metal Oxide Porous Single Crystals and Other Nanomaterials: An HRTEM
Study, PhD. Thesis, Faculty of Science of the University of St. Andrews, England.
25. Dietl T. (2002), “Ferromagnetic semiconductors”, Semiconductor Science and Technology, 17,
pp.377-342.
26. Fan Z., and Lu J. G. (2005), “Gate refreshable nanowire chemical sensors”, Applied Physics Letters, 86, pp.
123510-123513.
27. Feng X. L., Jin M., Zhai J., Jiang L., and Zhu D. (2004), “Reversible Super-hydrophobicity to Super-
hydrophilicity Transition of Aligned ZnO Nanorod Films”, Journal of American Chemistry Society, 126(1),
pp. 62–63.
28. Feng W., Tao H., Liu Y. and Liu Y. (2006), “Structure and Optical Behavior of Nanocomposite
Hybrid Films of Well Monodispersed ZnO Nanoparticles into Poly (vinylpyrrolidone)”, Journal of Material
Science and Technology, 22(2), pp.173-178.
29. Gao P. X., Lao C. S., Ding Y., and Wang Z. L. (2006), “Metal/Semiconductor Core/Shell Nanodisks
and Nanotubes”, Advanced Functional Material, 16, pp.53–62.
30. Ghoshal T., Biswas S., Paul M., De S.K. (2009), “Synthesis of ZnO nanoparticles by solvothermal
method and their ammonia sensing properties”, Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 9(10), pp.
5973-5980.
31. Gu Y., Kuskovsky I. L., Yin M., O’Brien S., and Neumark G. G. (2004), “Quantum confinement in
ZnO nanorods”, Applied Physics Letters, 85, pp.3833-3836.
32. Gu Y., Qi J., Zhang Y. (2007), “Surface Energy of Indium Doped ZnO Studied by PAW+U Method”,
Materials Science Forum, 561-65 (3), pp.1861-1864.
33. Guo L. and Yang S. (2000), “Synthesis and Characterization of Poly(vinylpyrrolidone)-Modified Zinc
Oxide Nanoparticles”, Chemistry and Material, 12, pp.2268-2274.
34. Hamedani N. F. and Farzaneh F., (2006), “Synthesis of ZnO Nanocrystals with Hexagonal (Wurtzite)
Structure in Water Using Microwave Irradiation”, Journal of Sciences - Islamic Republic of Iran, 17(3), pp.
231-234.
35. Han X., Wang G., Wang Q., Cao L., Liu R., Zou B., and Hou J. G. (2005), “Ultraviolet lasing and
time-resolved photoluminescence of well-aligned ZnO nanorod arrays”, Applied Physics Letter, 86,
pp.223106-223109.


48. Hwang D., Kim H., Lim J., Oh J., Yang J. and Park S. (2005), “Study of photoluminescence of
phosphorous-doped p-type ZnO thin films grown by radio-frequency magnetron sputtering”, Applied Physics
Letters, 86, pp.151917-151923.
49. Hwang D.K., Oh M.S., Lim J.H., Kang C.G., and Park S.J. (2007), “Effect of annealing temperature
and ambient gas on phosphorus doped p-type ZnO”, Applied physics letters, 90, pp. 021106-021109.
50. Illy B., Shollock B.A., Machames-Driscoll J.L., and Ryan M.P. (2006), “Electrochemical growth of
ZnO nanoplates”, Nanotechnology, 16, pp.320–324.
51. Ji Z., Yang C., Liu K., Ye Z. (2003), “Fabrication and characterization of p-type ZnO films by
pyrolysis of zinc-acetate-amonia solution”, Journal of Crystal Growth, 253, pp.239-242.
52. Johnson J. C., Yan H., Schaller R. D., Haber L. H., Saykally R. J., and Yang P. (2001), “Single
Nanowire Lazers” , Journal of Physics and Chemistry, B105, pp.11387-11390.
53. Kind H., Yan H., Messer B., Law M., Yang P. (2002), “Nanowire Ultraviolet Photodetectors and
Optical Switches”, Advanced Material, 14, pp.158-160.
54. Kukreja L. M., Barik S., Misra P. (2004), “Variable band-gap ZnO Nanostructures Grown by Pulsed
Lazer Deposition”, Journal of Crystal Growth, 268, pp.531-535.
55. Kumar S., Kim G., Sreenivas K. and Tandon R. P. (2007), “Mechanism of ultraviolet photoconductivity in zinc
oxide nanoneedles”, Journal of Physics: Condensed Matter, 19, pp.472202-472212.
56. La S.A.M., Sigoli F.A., Jafelicci M., Davolos M.R., Inor J. (2001), “Luminescent properties and
lattice defects correlation on zinc oxide”, International Journal of Inorganic materials, 3, pp. 749-754.
57. Lakeshore Co. (2006), Lakeshore Hall measurement 7600 series manual instruction, Lakeshore
cryotronics Inc., USA.
58. Larcipretel M.C. , Haertle D. , Belardini1 A. , Bertolotti1 M. , Sarto F. and Günter P. (2006),
“Characterization of second and third order optical nonlinearities of ZnO sputtered films”, Applied Physics
B, 82, pp.431-437.
59. Law M., Sirbuly D. J., Johnson J. C., Goldberger J., Saykally R. J., and Yang P. (2004), “Nanoribbon
Waveguides for Subwavelength Photonics Integration”, Science, 305, pp.1269-1273.
60. Law M., Greene L. E., Johnson J. C., Saykally R., Yang P. (2005), “Nanowire dye-sensitized solar

pp.5566-5572.
73. Miao Y., Ye Z., Xu W., Chen F., Zhou X., Zhao B., Zhu L., Lu J. (2006), “p-Type conduction in
phosphorus-doped ZnO thin films by MOCVD and thermal activation of the dopant”, Applied Surface
Science, 252, pp.7953-7956.
74. Moghaddam A. B., Nazari T., Badraghi J., Kazemzad M. (2009), “Synthesis of ZnO Nanoparticles
and Electrodeposition of Polypyrrole/ZnO Nanocomposite Film”, Inernational Journal of Electrochemistry
and Science, 4, pp.247 – 257.
75. Myong S. Y., Baik S.J., Lee C. H., Cho W. Y. and Lim K. S. (1997), “Extremely Transparent and
Conductive ZnO:Al Thin Films Prepared by Photo-Assisted Metalorganic Chemical Vapor Deposition
(photo-MOCVD) Using AlCl
3
(6H
2
O) as New Doping Material”, Japanese Journal of Applied Physics- Part
2, 36, pp. L1078- L1082.
76. Newton M. C., Firth S., and Warburton P. A. (2006), “ZnO tetrapod Schottky photodiodes”, Applied
Physics Letters, 89, pp.072104-072107.
77. Nikolai T., Alena N., Mikhail N. (2010), “Properties of zinc-oxide nanoparticles synthesized by
electrical-discharge technique in liquids”, Physica status solidi (a), 207(10), pp.2319–2322.
78. Opel M., Nielsen K.W., Bauer S., Goennenwein S.T.B., Cezar J.C., Schmeisser D., Simon J., Mader
W. and Gross R. (2008), “Nanosized superparamagnetic precipitates in cobalt-doped ZnO”, European
Physics Journal B, 63, pp.437-444.
79. Ozgur U., Alivov Y.I., Liu C., Teke A., Reshchikov M.A., Dogan S., Avrutin V., Cho S.J. and
Morkoc H. (2005), “A comprehensive review of ZnO materials and devices”. Journal of Applied physics”,
98, pp.041301-449.
80. Palomino A. G. P. (2006), Room-Temperature Synthesis and Characterization of Highly
Monodisperse Transition Metal-Doped ZnO Nanocrystall, Master Thesis of Science, University of Puerto
Rico Maya Guez Campus, Puerto Rico.
81. Park J. B., Park S. H.and Song P. K. (2010), “Electrical and structural properties of In-doped ZnO
films deposited by r.f. superimposed DC magnetron sputtering system”, Journal of Physics and Chemistry of

Semiconductor Science and Technology, 17, pp.367-376
94. Shalish I., Temkin H., and Narayanamurti V. (2004), “Size-dependent surface luminescence in ZnO
nanowires”, Physical Review B, 69, pp.245401-245405.
95. Shantheyanda B. P., Todi V.O., Sundaram, K.B, Vijayakumar A. and Oladeji I. (2011),
“Compositional study of vacuum annealed Al doped ZnO thin films obtained by r.f. magnetron sputtering”,
Journal of Vaccum Science and Technology, A29, pp.051514-051523.
96. Sharma P., Gupta A., Rao K. V., Owens F. J., Sharma R., Ahuja R., Osorio J. M., Johansson B.,
Gehring G. A. (2003), “Ferromagnetism above room temperature in bulk and transparent thin films of Mn-
doped ZnO”, Nature and Material, 2, pp.673-677.
97. Shih Y. T., Chien J. F., Chen M. J., Yang J. R., Shiojiri M. (2011), “P-Type ZnO:P Films Fabricated
by Atomic Layer Deposition and Thermal Processing”, Journal of Electrochemistry Society, 158, pp. H516-
H520.
98. Shwartz D. A., Kittilstved K.R and Gamelin D. R. (2004), “Above-room-temperature ferromagnetic
Ni
2+
-doped ZnO thin films prepared from colloidal diluted magnetic semiconductor quantum dots”, Applied
Physics Letters, 85, pp.1395-1398.
99. Singh D. P. (2010), “Synthesis and Growth of ZnO Nanowires”, Science of Advanced Materials, 2(3),
pp.245-272.
100. Tachikawa S., Noguchi A., Tsuge T., Hara M., Odawara O. and Wada H. (2011), “Optical Properties
of ZnO Nanoparticles Capped with Polymers”, Materials, 4, pp.1132-1143.
101. Tominaga K., Umezu N., Mori I., Ushiro T., Moriga T., and Nakabayshi I., (1998), “Properties of
ZnO:In prepared by sputtering of facing ZnO:In and Zn targets”, Journal of Vaccum Science and
Technology, A16, pp.1213-1217.
102. Tseng, Y K. Huang C J., Cheng H M., Lin I N., Liu K S., Chen I C. (2003), “Characterization
and field emission properties of needle-like zinc oxide nanowires grown on conductive zinc oxide films”,
Advanced Functional Material, 13, pp.811-814.

116. Xu C., Yang K., Huang L., Wang H. (2010), “Vertically aligned ZnO nanodisks and their uses in
bulk heterojunction solar cells”, Journal of Renewable Sustainable Energy, 2, pp.053101-053108.
117. Xu C. X., Sun X. W., Dong Z. L., Yu M. B., My T. D., Zhang X. H., Chua S. J. and White T. J.
(2004), “Zinc oxide nanowires and nanorods fabricated by vapour-phase transport at low temperature”,
Nanotechnology, 15, pp.839–842.
118. Xu C. X. and Sun X. W., Dong Z. L., Yu M. B. (2004), “Zinc oxide nanodisk”, Applied Physics
letters, 85(17), pp.3878-3881.
119. Xu C.X., Zhu G.P., Kasim J., Tan S.T., Yang Y., Li X., Shen Z.X., Sun X.W. (2009), “Spatial
distribution of defect in ZnO nanodisks”, Current Applied Physics, 9, pp.573–576.
120. Xu Z. X., Roy V. A. L., Peter S., Michele M., Stefano T., Hei-Feng X., and Chi-Ming C. (2007),
“Nanocomposite field effect transistors based on zinc oxide/polyme blends”, Applied Physics letters, 90,
pp.223509- 223512.
121. Yan Y., Liu P., Wen J. G., To B., and Al-Jassim M. M. (2003), “In-Situ Formation of ZnO
Nanobelts and Metallic Zn Nanobelts and Nanodisks”, Journal of Physics and Chemistry B, 107, pp.9701-
9704.
122. Yang L.W., Wu X.L., Xiong Y., Yang Y.M., Huang G.S., Paul K. Chu, Siu G.G. (2005), “Formation
of zinc oxide micro-disks via layer-by-layer growth and growth mechanism of ZnO nanostructures”, Journal
of Crystal Growth, 283, pp.332–338.
123. Yao B., Xie Y. P., Cong C. X., Zhao H. J., Sui Y. R., Yang T., He Q. (2009), “Mechanism of p-type
conductivity for phosphorus-doped ZnO thin film”, Journal of Physics D: Applied Physics, 42, pp.015407-
015412.
124. Yi G. C., Wang C. and Park W. I. (2005), “ZnO nanorods: synthesis, characterization and
applications”, Semiconductor Science and Technology, 20, pp.S22–S34.
125. Yin P., Zhang R., Wang N., Li L., Guo L. (2010) “Influence of laser power on photoluminescence of
hexagonal ZnO nanodisks”. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 10(8), pp.5072-5078.
126. Yun D.J., Rhee S.W. (2009), “Deposition of Al-doped ZnO thin-films with radio frequency
magnetron sputtering for a source/drain electrode for pentacene thin-film transistor”, Thin Solid Films, 517,