DAI HOC QUÒC
GIÀ HA
NÓI
TRl/ÒNG
DAI HOC KHOA HOC
Tl/NHIÈN
Détài
NGHIÈN
cuti
CHE TAO VAT
LIÈU
BÀN
DAN
PHA TAP
TÌT
MA-SO:
QT.04-09
Chù
tri de
tài: PGS. TS.
Nguyén
Thi Thuc Hién
Càc càn
bò tham
già:
1.
ThS. Tran
Vlnh
Thàng
2.
CN. Ngò Xuàn Dai
tiéu
va
nói dung nghién
cùu
(theo dàng
ki)
• Che tao càc màng mòng ZnO va ZnO pha kim
loai
chuyén tièp
trén
càc
loai
de khàc nhau nhu Sì, thuy tinh.
• Che tao bót ZnO pha kim loai chuyén tièp.
• Nghién cùu càc qua trình tao
màu
cùng nhu càc
ti'nh
chat
vai
ly,
dac
bièt
là
tinh
chat
tu
cùa càc màng dà
che
tao.
- Dà va dang huóng dàn 4 sinh vièn
làm
khoà
luàn
tot nghiép
ngành Khoa hoc
Vài
liéu va chuyén ngành Vat ly Chat
ràn.
-
2 Cao hoc (
mot
hoc vién dà bào ve
luan
vàn )
• Càc bào cào tai càc hòi nghi Khoa hoc:
1 bào cào tai hòi nghi
Vàt
ly Chàu
à.
Ha Nói 11/2004
1 bài bào
a
tap
chi
Khoa hoc, DHQGHN,2004,57
1 bào cào tai hòi thào Viét
Due,
5/2005
(1 bào cào
DE TÀI
GS.TS.^^lJv^
Jy-uù
Resumé
a. Name of project:
Preparation of semiconductor materials doped with magnetic impurities.
Code: QT. 04 - 09
b.
Leader of project: Assoc.
Prof.
Dr.
Nguyén
Thi Thuc Hien
e.
Participant members:
1.
MSc. Tran Vinh Thang
2.
BSc. Ngo Xuan Dai
3.
BSc. Nguyén Anh Tuan
d. Purpose and contents of investigation project
• Preparation of Co-doped ZnO
films
and powders by sol-gel method.
• Investigation of the technology as
well
as the physical properties of
produced films, especially magnetic and optical properties.
e. The main results
tao vàt liéu bàn dàn pha tap
tir
Muc
lue
'
•
5
Ma dàu
6
Chucmg I: Tóng quan
ve
vat liéu ZnO 7
1.1
Mot so tinh chà't
vat ly 7
1.1.1 Càu trùc tinh thè 7
L1.2 Tinh
chat dién 8
1.1.3
Tfnh chat
quang 8
1.1.4
Tinh
chat
tu,
quang-
tu
9
1.1.4.1
Càu trùc vùng
phuang phàp sol-gel
16
2.3.2 Tao bót
bang
phucmg phàp dòng kèt
tua
Chucmg III: Càc kèt qua
va
thào luan 18
3.1.
Che
tao màng ZnO pha Co
va
nghién cùu càc
tinh chat
vat ly 18
3.1.1
Che
tao màng ZnO 18
3.1.2 Màng ZnO
pha
kim loai chuyén tièp Co 19
3.2 Càc tmh
chat
Vàt ly cùa bòt ZnO pha Co 28
3.3 Kèt luan
T,
Kèt luan
^^
Tài liéu tham khào
su
dung
mot
càch kèt hgp giùa dién
tich
cùa dién
tu va
spin cùa chùng ( huóng spin tu hay
spintronics ) . Trong càc bàn dàn
dò,
ZnO dugc xem nhu mot
"hot
topics"
do dugc du
doàn
bang tinh
toàn ly thuyèt là
co tu tinh a
nhièt dò phòng. Ngoài ra,
nò co
nhiéu
tinh
chat qui bau
nhu dò róng vùng càm
lón
(ca 3,3 eV
ò
nhiét dò phòng),
nàng
lugng
che
tao
cùng nhu viéc hiéu rò ca
che
sàt
tu
cùa vat liéu DMS
con
càn phài thào luan
va
nghién
cùu nhiéu.Trén thè giói, nhùng cóng trình nghién cùu
ve
DMS
con
thu dugc nhùng kèt
qua
con rat
khàc nhau.
Ve màt
còng nghé
che
tao vat liéu,do nhiét dò nóng chày cùa ZnO rat cao
va là
vàt liéu thàng hoa
rat de
bi tàch pha nén
nò thuòng
dugc che tao duói dang màng mòng
bang
vay chùng tói dà tièn
hành tao màng, bòt ZnO
bang
phuang phàp tucmg dói rè tién nhu Sol-gel.
Muc tiéu cùa
de
tài là
che
tao dugc màng
va bót
ZnO pha tap
tu
coban sao cho
chùng tao nèn DMS co nhiét dò
Curie
cao han nhiét dò phòng,
co tu
dò khà lón
va
góp
phàn tìm hiéu thém
ve
ca
che tu tinh
cùa càc
màu che
tao dugc.
Kèt qua cùa
de
tài là dà tao dugc càc màng
nhung
co
thè làm tién
de
dat muc tiéu tièn tói tap hgp càn bó trién khai nhùng huóng
phàt trién cùa Khoa Vat ly
va lièn
kèt nghién cùu vói càc ca quan khàc.
Chucmg
I
TÓNG QUAN VE VÀT LIÈU ZnO
1.1. Mot so tinh chat vat ly cùa ZnO
1.1.1,
Càu
trùc tinh thè
Hgp
chat
bàn dàn ZnO
co
càu trùc tinh thè lue giàc wurtzite. Mói nguyén tu Zn lién
kèt vói 4 nguyén tu oxy nàm
ò
4 dinh
làn
can
tu
dién (hình 1.1).
Nguyén
tu Zn
Nguyén
màt trén
va
mat
duói cùa màng
co
the là màt
(oOOl)
hoac
(OOOI) tue
là mat cùa càc ion Zn hoàc oxy.
Lièn kèt cùa mang tinh the ZnO vùa là lièn kèt ion vùa là lién kèt dóng hóa tri.
1.1.2. Tinh chat dién
Khi
che
tao, ZnO
luòn co
dò dàn loai n vói càc donor là càc sai hòng tu nhién
gay
nèn bai nùt khuyèt oxy
va
nguyén tu kém dién kè. Tuy nhién, càc màng ZnO
khóng pha tap thuòng khóng
ben
vùng
va co
dò dàn khóng cao.
VI
vay, ZnO dugc làm
tàng dò dàn
va
dà
co
mot
so
còng trình [5] còng bó ve viee tao dò dàn loai p cho ZnO
bang
càch dóng pha tap Ga
va
N. Tuy nhién viéc tao dugc bàn dàn ZnO loai p
con
là
mot
vàn
de
càn dàu tu nghién cùu nhiéu hcm nùa.
1.1.3.
Tinh
chat quang
ZnO
co
dò ròng
vìing
càm lón, chuyén mùc
-thàng va
dac biét là
co
nàng lugng
lién kèt exciton lón (60 meV) han hàn GaN ( 20 meV) là
mot
vat liéu cùng dang dugc
tao,
chat
lugng cùa màu,
nò co
thè là exciton tu do hoàc exciton lién kèt, exciton trong trang thài plasma hoàc
chóng chap nhiéu loai tài hgp.
Dai phó
tu
390nm dé'n 410 nm luòn tón tai vói mgi loai màu. Dai tài hgp tap
chat
này bièn màt khi nhiét dò lón hcm 77 K
va
vi
tri
dinh phó khóng dói theo nhiét dò
va
bàn
chat
cùa
nò
là tài hgp càp donor - acceptor
[7].
Vùng xanh
Dinh phó huynh quang quanh buóc
song
500nm
co
dac diém là
rat
róng,
chat
là càc kim loai kiém (Li, Na)
thi
dai này se
tàch thành vàng
va
cam.
Vùng dò
Dinh
chinh
a 663 nm, ngoài ra
con
càc
lap
lai phonon cùa
nò.
Bàn
chat
cùa dai
này là do
Fe-^"*"
hoac
Li"^
co
trong càc hóa
chat
ban dàu dugc
su
dung
de
trùc truòng
tu
dién. Nguyén tó Co là kim loai chuyén tièp
co lóp
3d chua dién
day.
Theo ly thuyèt truòng tinh thè lóp 3d sé bi rà suy bièn bòi 5 va tàch thành 2 mùc khàc
nhau:
mot
suy bié'n bòi 3 (ds)
va mot
suy bièn bòi 2 (dy). Mùc suy bièn bòi 3
co
3 dói
xùng là xy, yz, zx. Mùc suy bié'n bòi 2
co
2 dói xùng là
3z^-
r^
va x^- yl
Hàm
song
cùa
trang
thài
ds dugc tao bòi càc anion
O^",
co
thè lai hoà vói trang thài p trong
dai
tinh chat
quang hoc cùa ion kim loai chuyén tièp xuàt hién khi
co
su chuyén
dòi cùa càc dién
tu
giùa càc trang thài. Chùng ta coi càc tap
chat
trong vat liéu nén tra
quang hoc nhu tàm
tich
cuc quang hoc,
bue
xa dién tu
co
thè tucmg tàc vói càc tàm
thóng qua
qua
trình
luòng
cuc dién hoàc
luòng
cuc
tu.
Do co su tucmg tàc này, càc tàm
sé chuyén
tu
trang thài ban dàu
(kich thich)
sang trang thài
2
2
2
/
/
/
f
\ •
\
\
1
/
/
/
^^-^
^/
'•^
E,/2
El/2
El/2
Ev2
El/2
El/2
E1/2
E3/2
^1/2
E1/2
E.,,,
E,2
A^I/2
Nàng lugng cùa trang thài cùa nguyén tu
co
thè tàch thành nhiéu mùc khi
co
màt cùa
tu
taròng,
kèt
qua
phó phàt quang nhan dugc tra
lèn rat
phùc tap, nhu là su
bue
xa cùa chuyén
tièp luòng cuc giùa trang thài
kich
thich p
va
trang thài ban dàu s. Càc mùc nàng lugng cùa
càc trang thài p
va
s khi
co
ành
huòng
cùa tu truòng
va
su chuyén mùc giùa chùng dugc biéu
dién
trèn
phàt quang cùa chuyén tièp này là do su dào cùa
mómen
spin
theo ehiéu song song vói
tu
truòng hoac truc giao vói
tu
truòng. Chuyén mùc n ùng vói
chuyén mùc
AMj
= 0, chùng
co bue
xa phàn cuc
nguge
song song vói tu truòng. Chùng
ta thày ràng eà hai loai
co
10 chuyén tièp: 6 chuyén tièp a
va
4 chuyén tièp
TI.
Nhu vày eó 2 ành
huong
cùa
tu
truòng dé'n phàt xa: su tàch mùc cùa phó theo hiéu
ùng Zeeman
va
su dào theo chiéu
tu
+1/2
-1/2
+1/2
-1/2
u
a
"•a
Hìnhl.4.
Càc mùc nàng lucmg va càc chuyén mùc giùa trang thài
p
va
s
1.1.4.3.
Tinh chat
tu ciìa
ZnO pha Co
Tmóc hét
chùng ta xét ca che sàt
tu
trong
càc
ban dàn pha
tir
loàng (DMS) nói chung.
Trono càc chat sàt
tir,
tuong
tàc trao doi
co
tàc dung dinh huóng càc mó men
tàc siéu trao dói (Superexchange interaction) giùa 2 ion
tu
khóng eó su
phù nhau truc tièp cùa càc hàm
song,
dugc thuc hién thóng qua su phù nhau vói hàm
song
dién tu cùa ion khóng
tu
trung gian (hình
1.5c).
(a)
•Q
prò
0
(b)
(e)
Hinhl.5.
Càc kiéu tuang tàc trao doi trong vàt liéu sàt
tu:
(a) - truc tiép, (b) -
gian
tiép,
(e) -
siéu trao doi.
Dói vói càc bàn dàn pha
tu
loàng (DMS) dugc tao nén
bang
càch pha vào vàt liéu
Ohno [14] dua ra mó hình DMS vói tap
tu
là Mn.
Dira
vào ly thuyèt
truòng trung bình, càc tàc già trong [14] cho ràng
tinh
sàt
tu
xày ra qua càc tucmg tàc
giùa càc mó men
tu
dinh xù cùa càc nguyén
tu
tap kim loai chuyén tièp dugc trung gian
bòi càc
lo
tróng tu do trong vat liéu
tue
là eó lién kèt trao dói manh giùa càc hat tài
trong vùng p
va
càc dién tu trong lóp 3d cùa càc ion
tu.
Tucmg tàc giùa 2 he này se dàn
tói trang thài ca bàn vói tuang quan sàt
tu
tàm xa nèu su trao dói sàt
tu
dugc trung gian
ben
trong. Càc tàc già trén cho ràng trong bàn dàn loai
II-VI,
càc BMP khóng
dugc tao nèn xung quanh càc tap ion
tu,
vi
du Mn, nén trong bàn dàn nhóm
Il-VI co
su
giàm
tinh
sàt
tu
do sièu trao dòi.
Tuy nhién chi khi nóng dò hat tài nhó
ihì
già tri trung bình cùa nhiét dò tràt tu tu
tinh
tu mó hình Zener
va
mó hình RKKY
(Ruderman-Kittel-Kasuya-Yoshida)
là gióng
nhau, khóng phu thuòc vào su sàp xèp vi mó cùa spin. Né'u nóng dò hat tài lón
thi
mó
hình Zener khóng
dùng
nùa
Kohn-Rostoker (KKR) vói gàn dùng thè kèt hgp (CPA- Coherent potential appoximation)
(KKR-CPA) [15]
de tinh
càu truc dién
tu
cùa DMS dua trén càc hgp chat nhóm
HI-V va
II-
VI.
Tu
kèt
qua tinh
toàn dua trén tuong tàc trao dói kép, càc tàc già dà
de
xuàt mot nguyén
tàc don giàn
de
giài thich càc trang thài
tu
tmh trong càc DMS nói chung. Kèt
qua
cho thày
trang thài thuy tinh spin (Spin
glass)
cùa (Zn,Mn)0 là ón dinh cao boi tuang tàc siéu trao dòi
phàn sàt
tu.
Khi phàn
tich
màt dò trang thài (DOS) dà
tu.
Khi càc hgp chat này pha Mn,
Fé,
Co,
hay Ni
thi
luòn
co
trang thài thuy tinh spm (spin glass). Tinh toàn cho thày ZnO pha Mn
luón
eó trang thài spin glass
con
ZnO pha V, Cr,
Fé,
Co, Ni
co
trang thài sàt
tu.
Chuong II
CÀC
PHUONG
PHÀP CHE TAO VÀT LIÈU
2.1.
Giói thiéu chung
Hién nay trén thè' giói dang phàt trién
rat
nhiéu phucmg phàp
che
tao màng
mòng,
va
khóng pha tap dùng cho muc
dich
nghién cùu, ùng dung phù hgp vói hoàn cành
va
diéu kién cùa Viét Nam.
2.2.
Càc phuong phàp tao màng
2.2.1 Phuong phàp phun
tinh
dién
Phuong phàp này dugc thuc hien duói tàc dung cùa dién truòng. Dién truòng
tu
nguón cao thè (khoàng 20 kV) làm cho dung dich eó chùa tién
chat
cùa vat liéu càn tao
bi bàn xuóng
de
nóng duói dang suong mù
va
ngay sau dò làng dgng trén
de
va tao
thành màng.
Phuong phàp này
co im
diém là don giàn,
de
thuc hien, chi phi rè, màng thu
dugc eó dò dóng déu cao, dién phù ròng.
Che dò
tao màng này tièt
kiém dugc nàng lugng, càc hat tói
de
eó nàng lugng cao do dò màng
co chat
lugng tot,
dò chàc dac
va tinh
dinh huóng cao. Tuy nhién già thành cùa san pham tao
bang
phuong phàp này tuong dói cao.
15
2.2.3 Phuang phàp Sol-gel
Phuong phàp Sol-gel dà
co tu
hcm 30 nàm nay, tuy nhién hién nay nò vàn dang
dugc chù y àp dung ròng rài
vi
nhùng uu thè rièng nhu cho phép tao dugc eà màu khói,
màu màng
va
bót vói quy trình khòng phùc tap
va
tièt kiém nàng lugng.
Bàri chat
cùa phuong phàp Sol-gel là
dira
trén phàn ùng thùy phàn
va ngimg
+ Sol-gel di
tu
thùy phàn alkoxide.
Trong ba càch trén, phucmg phàp thùy phàn alkoxide cho
chat
lugng
san
pham
tòt nhàt tuy nhién già thành cùa nguyén vat liéu
rat
cao.
Phucmg phàp thùy phàn muói cùng thuòng dugc chgn
vi
càc muói dugc su dung
là
rat
rè so vói càc phuang phàp khàc. Tuy nhién, phucmg phàp này khó diéu chinh
de
hat tinh thè eó
kich
thuóc nano.
Khi tao màng
bang
phucmg phàp Sol-gel thuòng dùng 3 càch: nhùng
de
vào
dung dich sol (dip-coating)
va
kéo lèn vói càc toc dò kéo phù hgp hoac giò dung dich
trén
+ Diéu khién dugc hàu hèt càc giai doan tóng hgp san pham.
+ Hóa
chat co
thè su dung nhiéu làn, tao ra
it chat
thài.
Nhugc diém cùa phuong phàp này là già thành
con
tuang dói cao
va
khó tao dugc màng
day.
2.3 Phuong phàp tao bòt
2.3.1 Tao bòt
bang
phuong phàp sol-gel
Ve
nguyén tàc,
che
tao vat liéu dang bòt
bang
phuang phàp sol-gel cùng gióng nhu càc
quy trình
che
tao màng trong phàn 2.2. Chi tièt cùa
qua
trình
che
tao dugc trình bay
trong [ 29 ].
loc
ion làm san pham kèt
tua co
thành phàn
khàc so vói ban dàu.
17
Chuong III
CÀC KÈT
QUA VA
THÀO LUAN
3.1.
Che tao màng ZnO pha Co
va
nghién cùu càc tinh chat vàt ly
Bàn dàn pha loàng
tu
dang dugc quan tàm
rat
manh nhò eó thè kèt hgp giùa bàn
dàn khòng
co tu tinh va tu tinh
cùa càc ion kim loai chuyén tièp khi dugc pha vào bàn
dàn chù.
Day
là
mot
huóng manh trong
linh
vuc spintronics.
Trong phàn này sé trình
e
vuòng góc vói bé mat
1800
1200 -
U
HìnhS.l.
Gian
do
nhiéu
xg
lia Xcùa
màng ZnO che tao
bang phuang
phàp Sol-gel [là]
3.1.2 Màng ZnO pha kim loai chuyén tièp Co
Chùng tói
che
tao màng ZnO pha tap Co
bang
phuang phàp Sol-Gel theo huóng
thuy phàn muói
va
tao màng
bang
phuang phàp nhùng phù trén
de
thuy tinh,
Silic.
Màng ZnO khòng pha tap dugc
che
co
dò tinh khièt 99,9%. Mày khuày
tu
dùng trong thuc nghiém là
san
phàm cùa
Anh
co
dàu so sành nhiét dùng
de
dàt nhiét dò cùa dung dich khuày nhu y muón. Sol
dugc pha
mot
ngày truóc khi tao màng.
De
thuy tinh
va
Si dugc rùa sach
bang
nuóc càt,
sày khó, sau dò
de
dugc nhùng vào lo sol
va
dugc rùt ra
bang
thièt bi
nhùng
do bó món
Vàt Ly Dai
lóp càn thièt màng dugc dem di
ù hoàn thién.
Chùng tói tao càc màng ZnO khóng pha tap
va
ZnO pha Co vói nóng dò tu lat%
dé'n
25at%
[17,18]
Càc màng trén
de
thuy tinh dugc ù nhiét
500"C
thòi gian 3h trong khòng
khi.
Càc màng trén
de
Si dugc ù nhiét
650"C
thòi gian 3h cùng trong mói truòng khóng
khi.
Màu dugc ù nhiét trong
lo
hình óng
ho
2 dàu, nhàn hiéu Carbolite,
co
tai bó món
Vàt Ly Dai Cuong. Day là
lo
ù nhiét hién dai
Cho vào
eoe
hòa tan
khuày déu ò
nhiét
dò
70°
dén
80° trong 120
phùt
Ethylenglicol
Isopropanol
4
r
Làm già 24h
^
r
Sol trong suót, dóng
nhàt
^
^
Nhùng phù
ì
r
Sày khó
a
100
°c
ì
r
hình 3.4 là ké't
qua
thu dugc theo [17]
Q.
U^
•a
e
•§
O
160-
140-
120-
100-
80-
60-
40-
20-
0-
1
a
' b
1 1 1 1
, . ,
1 1 1
0
20
30 40 50 60 7(
20 (dò)
Hình3.3.
Pho nhiéu
ZnO:
Co
5%
déSi ù
à650"C[I7J
Theo giàn do ta thày tàt cà càc màng déu
co
càc
dinh
nhiéu xa dac trung cho càu
trùc lue giàc Wurtzite cùa ZnO ò càc vi tri góc 20 =
31.7^
34.4
^,
36.2^
tuang ùng vói
21
càc chi
sÓ
Miller
(h,k,l)
là (100), (002), (101). Qua giàn
dó
cùng khòng thà'y pha la nào,
chùng tò Co dà thay thè Zn trong càu trùc lue giàc Wurtzite.
Dói vói màng ZnO pha tap Co vói nóng dò 5%
va
10% cuòng dò tuong dói cùa
dinh 002 lón hon so vói càc dinh khàc chùng tò màng
co
de.
Theo càc tàc già ò [19]
thi
khi pha tap Co
co thè
vào mang ZnO vói ion
Co^"*"
hoàc
Co-^"^.
Nèu ion
Co^^"^
vào ZnO thi su ké't tinh cùa ZnO sé bi ành huòng do su tao nén sai hòng vi
trang thài hóa tri cao hcm. Nèu chi
co
Co^"*"
dugc pha vào ZnO va nò thay thè
Zn^"^,
su
sàp xèp nguyén tu bé màt
ben
trong tinh thè ò mot chò nào dó se bi co lai do duòng
kinh ion
Co^""
(0.58 A") nhò hon duòng
kinh
ion
Zn^""
(0.60 A"). Vi truc a cùa mang tinh
thè song song vói màt trong tinh thè nén trong truòng hgp này hàng
so
nhùng cóng trình cho thày khi nóng dò Co tàng, hàng
so
mang e hàu nhu
khóng thay dói.
Càc kèt qua
tinh
hàng
so
mang a
va e
[17, 20] cho thày vói càc màng phù trén
de
thùy
tinh a cùng diéu kién che tao, khi pha Co vào ZnO hàng so mang
e
giàm di dóng thòi
hàng
so
mang a cùng giàm di.
Con
càc màng trèn
de
Si
thi hàng
so mang
e
tàng lèn
con
hàng
so
Co^"".
Qua viéc phàn tich phó nhiéu xa tia X
co
thè kèt luàn ràng càc màng tao ra déu
co
càu trùc
lue
giàc Wurtzite, viéc pha tap Co vào mang tinh thè ZnO khóng làm thay dói càu
trùc lue giàc
ma
chi làm hàng
so
mang thay dói chùt it.
• Ket qua phàn tich phó hàp thu
va
truyén qua
Khi ion
Co^"*"
thay thè
Zn^"*^
trong tinh thè ZnO, nò dugc dàt trong truòng tinh thè
tu
dién. Nhu
dà
trình
bay
ò chucmg II, càc mùc nàng lugng cùa
Co^''(3d^)
trong ZnO do
tuong tàc Coulomb, tuong tàc truòng tinh thè
2,18
eV
400 500 600
biròc song (luii)
Hinh3,5.
Pho truyén qua cùa màng 6 lap ZnO pha Co trén de thùy tinh
a'5%,
b-màng
ZnO khóng pha top [17,21]
23
Kèt qua này cùng dà dugc càc tàc già trong [23, 24] thóng bào.
De
khàng dinh
su hàp thu do chuyén mùc d-d* trong ion
Co^"*",
dó thi phó truyén qua cùa ZnO khòng
pha Co cùng dugc dua ra trén hình 3.5,
Co thè
thày
rat
rò là phó truyén qua cùa màng
ZnO khòng pha tap khòng thày xuàt hién dinh hàp thu nào.
Ngoài ra trèn dó thi hình 3.5
co
thè thày su dich bò hàp thu
ve
phia
song
dai,
cuòng dò
phó quang huynh quang
Do
co
nàng lugng lién kèt lón (60 meV) nèn tài hgp huynh quang exciton trong
ZnO luón nhàn dugc khi do phó huynh quang ò nhiét dò phòng. Tuy nhién khi pha tap
Co vào ZnO, cuòng dò dinh tài hgp exciton giàm di
va
su giàm này tàng khi nóng dò
Co tàng. Vói càc màu dà
che
tao, khi do phó huynh quang cùa màng ZnO:Co tai nhiét
dò phòng, cuòng dò càc dinh tài hgp exciton giàm manh tói mùc chùng tói khòng phàt
hien thày trén dó thi. Su giàm này cùa cuòng dò dinh exciton
co
thè dugc giài thich trén
co
so
su tàng tan xa hat tài khi tàng su màt tràt tu do pha tap. Su tàng mat dò sai hòng
lién quan dé'n
Co^"*"
khi nóng dò Co tàng cùng
co
thè dóng góp vào viéc giàm cuòng dò
exciton. Phó quang huynh quang cùa màng ò nhiét dò thàp va su phu thuòc cuòng dò
dinh vào nhiét dò dugc thuc hien trong [17,20].
Phó huynh quang cùa màng ZnO pha Co 10% vói buóc
song kich
thich 335 nm do
tai nhiét dò 150 K (hình 3.6) cho thày 6 dinh ùng vói càc buóc
song
'^,
20000
I
U
10000
—l—
350
400 450 500
BLTÓC
.song
(nm)
550
600
Hình 3.6. Pho huynh quang cùa màng ZnO pha Co 10% tai nhiét dó
a-14K,
b-50K,c-150K.[17]
Phó huynh quang cùa màu
ZnO:Co
10% tai càc nhiét dò khàc nhau dugc chi ra
trong [20]. Qua dó thi chùng ta thày su phu thuóc cuòng dò dinh vào nhiét dò cùa màng
ZnO pha tap Co cùng khàc vói màng ZnO khóng pha tap. Dói vói ZnO khóng pha tap
cuòng dò càc dinh huynh quang déu giàm khi nhièt dò tàng. Trong truòng hgp ZnO:Co
khi nhiét dò tàng
tu
14 K dé'n 70 K cuòng dò càc dinh déu tàng,
tu
70 K dé'n nhiét dò
phòng cuòng dò càc dinh lai giàm nhanh.
Tu
200 K dé'n nhiét dò phòng cuòng dò dinh
ành sàng phàn cuc Buóc dàu, chùng tói
cho ràng co
che
tài hgp huynh quang exiton này lién quan dé'n hiéu ùng tuong tàc spin
tap thè vói spin cùa exciton
tue
là polaron tu exciton lién kèt (excitonic magnetic
polaron EMP) [25]. Trong co
che
này exciton dugc tao ra khi
kich thi'ch
quang tuang
tàc vói spin cùa càc ion
tu
Co qua hiéu
ù"ng
tuong tàc sàt tu.
25
Copyright: Tài liệu đại học ©