LỜI CẢM ƠN
Xin trân trọng cảm ơn quý Thầy giáo, Cô giáo khoa Vật lý và Công nghệ,
khoa Hóa trường Đại học Vinh đã trang bị những kiến thức khoa học và tạo những
điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thực hiện, hoàn thiện và bảo vệ luận văn.
Tôi xin trân trọng cảm ơn chân thành và sâu sắc đến Thầy giáo, PGS. TS.
Lưu Tiến Hưng, đã hướng dẫn, giúp đỡ, cung cấp những kiến thức hết sức quý giá
và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành luận văn này.
Xin cảm ơn tập thể lớp Quang học khóa 21 học tại trường Đại học Vinh đã
giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập cũng như thực hiện và hoàn thành luận
văn. Giúp tôi vượt qua những khó khăn, thử thách trong cuộc sống để hoàn thành
khóa học.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và các đồng nghiệp
luôn động viên, khích lệ và chia sẻ giúp tôi hoàn thành tốt luận văn thạc sỹ này.
Trân trọng cảm ơn tất cả!
Nghệ An, tháng 5 năm 2015
Tác giả

Trần Thái Phúc


ii
MỤC LỤC

CHƯƠNG I.......................................................................................................3
CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT TÍNH CHẤT QUANG HỌC.................3
CỦA VẬT LIỆU NANO...................................................................................3
2.1.1. Các dạng cấu trúc nano cơ bản..............................................................19
2.1.2. Cấu trúc mạng tinh thể ZnO..................................................................20
2.4.3. Phương pháp nghiền bi..........................................................................28
Phổ XRD của mẫu ZnO pha tạp Ag nung ở các nhiệt độ khác nhau được
biểu diễn trên hình 3.6.....................................................................................37

Hình 1.4. Nguyên lý của quá trình tán xạ Raman [5]......................................13
Hình 1.5 . Nguyên lý của phép phân tích EDX [1].........................................14
Hình 1.6. Giản đồ Jablonski [8]......................................................................16
Hình 2.1. Cấu trúc cơ bản của nano[9]............................................................19
Hình 2.2. Cấu trúc tinh thể hạt ZnO [11]........................................................20
Hình 2.3. Cấu trúc Rocksalt và Zn Blende của ZnO [12]........................21
Hình 2.4. Một số dạng hình học của ZnO cấu trúc nano.................................21
Hình 2.5. Giản đồ năng lượng các mức sai hỏng donor tự nhiên trong tinh thể
ZnO..................................................................................................................22
Hình 2.6. Năng lượng photon được bảo toàn..................................................24
Hình 2.7. Bảo toàn véctơ sóng........................................................................24
Hình 2.8. Đườ ng cong từ hóa phụ thuộc nhiệ t độ củ a dây Zn1-xMnxO (x =
0,13) tại từ trườ ng 500 Oe. Phía góc trên là đ ườ ng từ trễ của quá trình từ
hóa thu đượ c ở nhiệt độ 5K [6]......................................................................25
Hình 2.9. (a) Cấu trúc mặt phân cực của tinh thể ZnO...................................26
Hình 3.1. Phổ XRD của A, B và C, hình nhỏ là phổ mở rộng trong khoảng . 32

iii


iv
Hình 3.2. Ảnh FE-SEM của mẫu ZnO (A) không pha tạp, (B) pha tạp 2% và
(C) pha tạp 7% Ag [19]...................................................................................33
Hình 3.3. Phổ hấp thụ UV-VIS của các mẫu A, B, C [19]..............................34
Hình 3.4. Phổ PL của hạt nano ZnO và ZnO pha tạp Ag [19].......................35
Hình 3.5. Sơ đồ tổng hợp mẫu bằng phương pháp đốt cháy gel PVA..........36
Hình 3.6. Phổ XRD của mẫu ZnO pha tạp Ag nung ở các nhiệt độ khác nhau
[4]....................................................................................................................37
Hình 3.7. Phổ XRD ZnO pha tạp Ag với các tỉ lệ PVA/(Zn2+, Ag+) khác
nhau [4]...........................................................................................................38

vậy, ZnO là một vật liệu đã và đang thu hút được nhiều sự quan tâm nghiên cứu của
các nhà khoa học. Sự phát triển và các tính chất của cấu trúc nano ZnO đã được
nghiên cứu rộng rãi và thu được nhiều kết quả quan trọng. Tính chất quang học của
vật liệu ZnO đã được nghiên cứu khá lâu và đã thu được nhiều kết quả lý thú. Tuy
nhiên tính chất quang học và khả năng ứng dụng của vật liệu này vẫn còn nhiều vấn
đề hấp dẫn nhất là khi chúng được pha tạp các nguyên tố đất hiếm hoặc kim loại
chuyển tiếp hoặc được chế tạo bởi các phương pháp khác nhau.
Vì thế, chúng tôi đã chọn đề tài luận văn của mình là “Nghiên cứu tính chất
quang học của vật liệu nano ôxít kẽm pha tạp”. Mục tiêu của đề tài là: tìm hiểu
về nguyên lý của các phương pháp đo quang phổ của vật liệu; mối liên hệ mật thiết
giữa cấu trúc của vật liệu nano ôxít kẽm ZnO và ZnO pha tạp; nghiên cứu tính chất
quang học của ZnO pha tạp Ag.
Nội dung của đề tài sẽ tập trung tìm hiểu về một số kỹ thuật đo tính chất quang
của vật liệu. Tìm hiểu về vật liệu nano ZnO và các tính chất đặc trưng của chúng.
Nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất quang học của vật liệu ôxít kẽm pha tạp
Ag chế tạo bằng phương pháp đốt cháy.
Về bố cục, ngoài các phần mở đầu và kết luận, nội dung của luận văn được
trình bày trong ba chương:

1


2

Chương I. Các phương pháp khảo sát tính chất quang học của vật liệu nano
Chương này, chúng tôi sẽ giới thiệu tổng quan về phương pháp đo tính chất
quang học của vật liệu bằng phương pháp quang phổ. Một số phương pháp trong
chương này đã được sử dụng để nghiên tính chất quang của vật liệu ZnO và ZnO pha
tạp.
Chương II. Tìm hiểu về vật liệu nano ZnO

đó có bức xạ vùng tử ngoại, khả kiến và hồng ngoại đều có bản chất sóng và hạt.
Bản chất sóng của chúng thể hiện ra ở hiện tượng nhiễu xạ và giao thoa. Các sóng
này lan truyền trong không gian theo hình sin có các cực đại và cực tiểu. Khi coi là
sóng nó được đặc trưng bởi các đại lượng sau [8]:
- Bước sóng λ(cm): khoảng cách giữa hai đầu mút của một sóng. Những bức
xạ điện từ khác nhau có độ dài bước sóng khác nhau. Chiều dài bước sóng λ được
đo bằng các đơn vị độ dài: m, cm, nm, A0...
- Tốc độ truyền sóng c hay tốc độ ánh sáng.
- Tần số ν (hec): số lần bước sóng truyền qua một điểm trong không gian
trong một đơn vị thời gian.

λ .v = c

(1.1)

- Chu kì T (s): thời gian ngắn nhất truyền một bước sóng qua một điểm trong
không gian.
- Trong quang phổ người ta còn dùng đại lượng nghịch đảo của bước sóng 1/
λ để đo chiều dài của bước sóng, kí hiệu:

3


4

v=

1

cm-1

Nguyên tử

0,1 A0– 100A0

Nhiễu xạ, huỳnh quang, phát

Electron bên trong

xạ, hấp thụ tia X
10 nm – 180nm

Hấp thụ tử ngoại chân không

Các electron liên kết

180 nm – 780nm

Hấp thụ, phát xạ, huỳnh

Các electron liên kết

quang tử ngoại - khả kiến
0,78 µm - 300 µm

Hấp thụ hồng ngoại

0,75mm–3,75mm

Hấp thụ vi sóng


phân tích một chùm ánh sáng phức tạp thành các thành phần đơn sắc khác nhau.
Cấu tạo chung của một máy quang phổ đơn giản gồm có 3 bộ phận chính như trên
hình 1.1 bao gồm [10]:
- Ống chuẩn trực có tác dụng biến chùm ánh sáng đi vào khe hẹp F thành
chùm tia song song nhờ một thấu kính hội tụ.
- Hệ tán sắc có tác dụng làm tán sắc chùm ánh sáng vừa ra khỏi ống chuẩn
trực. Có 2 cơ chế tán sắc: dựa vào hiện tượng tán sắc (dùng lăng kính); dựa vào hiện
tượng nhiễu xạ (dùng cách tử phản xạ hoặc cách tử truyền qua)

Hình 1.1. Sơ đồ khối của máy quang phổ đơn giản [10]
- Ống ngắm hoặc buồng tối (buồng ảnh) là nơi ta đặt mắt vào để quan sát
quang phổ của nguồn sáng cần nghiên cứu hoặc để thu ảnh quang phổ của nguồn
sáng cần nghiên cứu.
Nguyên lý hoạt động của máy quang phổ như sau:
Ánh sáng cần phân tích từ nguồn được tập trung vào khe S của máy quang
phổ nhờ thấu kính tụ quang L1. Khe S đặt tại tiêu điểm của thấu kính L 2 của ống
trực chuẩn K. Ống chuẩn trực cho chùm tia song song đập vào cách tử C đặt trên
một bàn có thể xoay quanh một trục thẳng đứng. Các chùm tia song song sau khi
nhiễu xạ qua cách tử đập vào thấu kính L 3 của buồng ảnh P và hội tụ trên tiêu diện
E của thấu kính L3 cho ta các ảnh S1, S2,... của khe S đối với từng thành phần đơn
sắc. Tập hợp các ảnh này gọi là quang phổ của ánh sáng do nguồn sáng phát ra.

5


6
Mỗi ảnh S1, S2… được gọi là một vạch phổ. Trong các máy quang phổ người ta đặt
kính ảnh tại màn E để thu quang phổ.
1.2. Các phương pháp đo quang phổ
1.2.1. Phương pháp đo phổ hấp thụ, phổ truyền qua (UV-VIS)


- Độ hấp thụ A:
A = - lgT = lg(I/I0)

6

(1.5)


7
Độ hấp thụ A (mật độ quang A) của dung dịch tỷ lệ thuận với nồng độ C của dung
dịch theo biểu thức:
A = α .d.C

(1.6)

Trong đó:

α : là hệ số hấp thụ, phụ thuộc vào cấu tạo của chất tan trong dung dịch.
d: là chiều dày lớp dung dịch.
C: nồng độ dung dịch.
Trường hợp C tính theo mol/l và d tính bằng cm, ta có α = ε (hệ số hấp thụ
phân tử).
Khi đó:
A = ε .d.C

(1.7)

Trong đó ε đặc trưng cho bản chất của chất tan trong dung dịch và chỉ phụ
thuộc bước sóng ánh sáng đơn sắc.

khả kiến.
4. Bộ phận đọc tín hiệu: loại máy đo điểm thường có bộ phận đọc tín hiệu là
đồng hồ đo điện thế hoặc bộ phận hiện số. Máy hai chùm tia dùng bộ phận tự ghi
hoặc ghép nối với máy vi tính và máy in.
a. Loại 1 chùm tia: Đối với loại máy quang phổ này chúng ta phải thực hiện 2 lần
đo khác nhau, đo phổ của ống nghiệm chuẩn trước rồi sau đó đo phổ của ống
nghiệm chứa mẫu cần phân tích. Hình 1.2 là sơ đồ khối của 1 máy quang phổ hấp
thụ loại một chùm tia.
Khe vào
Khe ra

Nguồn sáng Cuvet

Lăng kính
Đetecto

Khuêch đại

Tự ghi

Hình 1.2. Sơ đồ khối quang phổ kế hấp thụ loại 1 chùm tia [9].
b. Loại 2 chùm tia: Đối với loại máy quang phổ này chúng ta thực hiện đồng thời
phép đo trên 2 ống nghiệm, một ống nghiệm chuẩn và một ống nghiệm chứa mẫu
cần phân tích. Hình 1.3 là sơ đồ khối quang phổ kế loại hấp thụ hai chùm tia. Loại
máy đo này có ưu điểm là hạn chế được sự sai lệch gây ra bởi những thăng giáng
của nguồn sáng trong quá trình đo và cho kết quả nhanh hơn.

8



(1.9)

Với: Dk, Dx là mật độ quang của dung dịch mẫu chuẩn và mẫu phân tích.
dk, dx là chiều dày lớp mỏng của dung dịch mẫu chuẩn và mẫu phân tích.
ε k , ε x là hệ số hấp thụ mol.

Ck, Cx là nồng độ của dung dịch mẫu chuẩn và mẫu phân tích.
Từ hai phương trình trên suy ra:
Cx =

Dx Ck d k
Dk d x

(1.10)

Nếu chọn cuvet đo mẫu chuẩn và mẫu phân tích có chiều dày như nhau, tức
là: dk= dx thì có thể viết:
Cx =

Dx Ck
Dk

(1.11)

Ck là nồng độ mẫu chuẩn được pha chính xác, Dk và Dx là giá trị đo được trên
máy do đó tính được nồng độ mẫu phân tích.
b. Phương pháp lập đường chuẩn
1.

Chọn λmax.

khảo sát.
1.2.2. Phương pháp quang phổ hồng ngoại
Phương pháp quang phổ hồng ngoại là phương pháp sử dụng tia sáng vùng
hồng ngoại để kích thích các phân tử. Sau khi hấp thụ bức xạ hồng ngoại, tùy theo
năng lượng kích thích lớn hay nhỏ có thể xảy ra quá trình quay, dao động hay cả
đồng thời quay - dao động và xuất hiện các dải phổ hấp thụ hồng ngoại.
Phương pháp này thường được sử dụng để phân tích các hợp chất: nhận biết
các chất, xác định cấu trúc phân tử, xác định độ tinh khiết, phân tích định lượng,…
1.2.2.1. Cơ sở lý thuyết
Phương pháp phổ hồng ngoại có thể được ứng dụng trong phân tích định
lượng một chất trong dung dịch hay trong hỗn hợp. Cơ sở của phương pháp này
dựa trên phương trình định luật Lambert - Beer biểu hiện mối quan hệ giữa sự hấp

10


11
thụ ánh sáng và nồng độ chất [8].
log

I
= ε Cd = Dλ
I0

(1.12)

Theo phương trình trên, ở một bước sóng xác định, sự hấp thụ ánh sáng tỷ lệ
với nồng độ C và chiều dày cuvet d và bản chất của chất mẫu. Như vậy, khi phân
tích một chất, đo ở một bước sóng xác định với một cuvet có chiều dày d đã biết thì
mật độ quang Dλ chỉ còn tỷ lệ với nồng độ C của mẫu chất. Vì phương trình trên chỉ

12
quang phổ. Ngoài ra phổ hồng ngoại bị ảnh hưởng nhiều bởi sự hấp thu rất mạnh
của nước nên không thể thu được phổ của các hợp chất hút ẩm hoặc nhạy khí.
1.2.3. Phương pháp phổ Raman
Phương pháp quang phổ Raman là kỹ thuật sử dụng hiện tượng tán xạ ánh
sáng (quá trình tương tác không đàn hồi giữa phôtôn và các phân tử, nguyên tử của
mẫu) để nghiên cứu cấu trúc bên trong của mẫu vật.
Phương pháp này được sử dụng để khảo sát thành phần cấu tạo, cấu trúc, các
liên kết bên trong và tính chất của một mẫu vật nào đó.
1.2.3.1. Cơ sở lý thuyết
a. Hiệu ứng Raman
Hiệu ứng Raman là hiệu ứng do tán xạ không đàn hồi của ánh sáng với
phonon. Trong thí nghiệm Raman, một laser được sử dụng để kích thích những
nguyên tử, phân tử, làm thay đổi trạng thái dao động của chúng. Các dao động
rung, xoay của phân tử làm thay đổi mức năng lượng của chúng, do đó ánh sáng tới
sẽ tán xạ ở các tần số khác với tần số của ánh sáng kích thích [5].
Tán xạ thường xảy ra nhất là tán xạ Rayleigh, tán xạ này là tán xạ đàn hồi,
đây là kết quả của quá trình phát ra một photon với cùng bước sóng với ánh sáng
kích thích. Nếu các phân tử ban đầu ở trạng thái cơ bản, sau khi tán xạ thì nó ở
trạng thái kích thích cao hơn, quá trình này được gọi là tán xạ Raman Stokes (các
photon thực hiện tán xạ không đàn hồi bị mất năng lượng và làm xuất hiện tán xạ
Stokes).
Ngược lại, với một phân tử ban đầu ở trạng thái kích thích, sau khi tán xạ thì
nó trở về trạng thái cơ bản, được gọi là quá trình tán xạ Anti-Stoles (các photon
thực hiện tán xạ không đàn hồi thu năng lượng làm xuất hiện tán xạ anti- Stokes).
Tiết diện tán xạ Raman là cỡ 106, tiết diện tán xạ phụ thuộc vào số phân tử
ban đầu ở trạng thái kích thích, số phân tử này lại phụ thuộc vào nhiệt độ (theo phân
bố Boltzmann). Như vậy, tỷ lệ cường độ của vạch Stokes/Anti-Stokes trong phổ
Raman có thể được sử dụng để tính toán điều kiện nhiệt độ khi đo đạc.
b. Tán xạ Raman cộng hưởng

13


14
đối với các mẫu này ta có thể khảo sát bằng cách cho vào ống thủy tinh nút kín rồi
tiến hành đo phổ Raman. Vùng phổ của phổ Raman từ 50 - 4000 cm -1, do đó ta dễ
dàng ghi hết vùng phổ.
b. Hạn chế:
Ngoài những ưu điểm như trên, phương pháp phân tích này vẫn có một số
hạn chế như: việc sử dụng nguồn laser có công suất lớn để thu được quang phổ
Raman có thể tạo nên sự nóng cục bộ (làm cháy mẫu) và sự quang phân ly (phân tử
bị phân ly dưới tác dụng của ánh sáng). Trong một số trường hợp, ngoài phổ Raman
ta còn thu được cả phổ huỳnh quang của mẫu và hình ảnh phổ Raman thu được sẽ
bị che khuất một phần bởi phổ huỳnh quang. Điều này sẽ ảnh hưởng đến kết quả đo
phổ Raman của mẫu.
1.2.4. Phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX)
Phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX) là kỹ thuật phân tích thành phần hóa
học của vật rắn dựa vào việc ghi lại phổ tia X phát ra từ vật rắn do tương tác với
các bức xạ (mà chủ yếu là chùm điện tử có năng lượng cao trong các kính hiển vi
điện tử).
1.2.4.1. Cơ sở lý thuyết
Kỹ thuật EDX chủ yếu được thực hiện trong các kính hiển vi điện tử, ở đó
ảnh vi cấu trúc vật rắn được ghi lại thông qua việc sử dụng chùm điện tử có năng
lượng cao tương tác với vật rắn. Khi chùm điện tử có năng lượng lớn được chiếu
vào vật rắn, nó sẽ đâm xuyên sâu vào nguyên tử vật rắn và tương tác với các lớp
điện tử bên trong của nguyên tử như hình 1.5.

Hình 1.5 . Nguyên lý của phép phân tích EDX [1].

14

1.2.4.2. Những ưu điểm và hạn chế của phương pháp phổ EDX
a. Ưu điểm
Phương pháp phổ tán xạ năng lượng tia X có thể xác định được hầu hết các
nguyên tố và trạng thái electron của chúng và có độ chính xác ở cấp độ một vài
phần trăm (thông thường ghi nhận được sự có mặt của các nguyên tố có tỉ phần cỡ
3-5% trở lên).
Xác định được trạng thái phân bố bề mặt của các nguyên tố tại bề mặt mẫu
thí nghiệm.
b. Hạn chế
Phương pháp này tỏ ra không hiệu quả với các nguyên tố nhẹ (ví dụ B, C...)
và thường xuất hiện hiệu ứng chồng chập các đỉnh tia X của các nguyên tố khác
nhau (một nguyên tố thường phát ra nhiều đỉnh đặc trưng K α, Kβ,.., và các đỉnh của
các nguyên tố khác nhau có thể chồng chập lên nhau gây khó khăn cho phân tích).
1.2.5. Phương pháp phổ huỳnh quang
Phương pháp đo phổ huỳnh quang là phương pháp phân tích dựa trên sự tỉ lệ

15


16
thuận giữa nồng độ chất định phân tích và cường độ bức xạ huỳnh quang mà chất
đó phát ra sau khi bị kích thích bởi bức xạ tử ngoại [7]. Phương pháp này giúp ta
đánh giá được cơ chế phát quang và các yếu tố ảnh hưởng đến cơ chế phát quang
của đối tượng đang nghiên cứu từ đó chúng ta có các thông tin về đặc điểm các
vùng năng lượng trong mẫu vật, độ rộng năng lượng vùng cấm.
1.2.5.1. Cơ sở lý thuyết
a. Cơ chế của hiện tượng huỳnh quang - Giản đồ Jablonski:
Những sự chuyển dịch có thể xảy ra bên trong vật liệu khi hấp thụ một bức
xạ kích thích được mô tả trong giản đồ Jablonski [8]. Khi chiếu vào vật liệu một
bức xạ kích thích có bước sóng λ thích hợp, các điện tử bị kích thích từ trạng thái

thái S1. Từ trạng thái kích thích bội ba T1 phân tử chuyển về trạng thái cơ bản S 0
theo nhiều hình thức cạnh tranh tương tự như từ trạng thái kích thích Sn: phát ra
photon (lân quang), tiêu tán năng lượng dưới dạng nhiệt hoặc truyền năng lượng
cho phân tử khác.
Huỳnh quang thường được phân loại theo phương pháp kích thích như
quang-huỳnh quang sinh ra do kích thích bởi các photon, hóa-huỳnh quang được
kích thích bởi các gốc hóa học, catốt-huỳnh quang sinh ra do kích thích mẫu bằng
các dòng điện tích.
b. Các định luật cơ bản của huỳnh quang:
- Định luật về sự không phụ thuộc của phổ huỳnh quang vào bước sóng kích
thích: Phổ huỳnh quang của những phân tử phức tạp trong môi trường tích tụ (rắn,
lỏng) không phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng kích thích.
- Định luật Stocke-Lommem về mối quan hệ giữa bước sóng ánh sáng huỳnh
quang và bước sóng ánh sáng kích thích: Toàn phổ huỳnh quang và cực đại của nó
bao giờ cũng dịch về phía sóng dài so với toàn bộ phổ hấp thụ và cực đại của nó.
- Định luật đối xứng gương của phổ hấp thụ và phổ huỳnh quang: Phổ hấp
thụ và phổ huỳnh quang biểu diễn theo hàm số của tần số đối xứng qua đường
vuông góc với trục tần số và đi qua giao điểm của hai phổ.

Hình 1.7. Phổ huỳnh quang và phổ hấp thụ [6].
1.2.5.2. Ưu điểm và hạn chế của phương pháp đo phổ huỳnh quang
a. Ưu điểm:
Phương pháp này có độ nhạy cao (có thể phát hiện được chất có nồng độ từ
10-7 đến 10-5 mol/L), phép phân tích này còn giúp phân tích nhanh, đồng thời nhiều
nguyên tố, không phá huỷ mẫu và mẫu có thể ở nhiều dạng khác nhau như thể rắn,
lỏng, khí.

17



gồm: đặc điểm về cấu trúc, các dạng cấu trúc của hợp phần ZnO, các dạng thù hình;
các tính chất lý, hóa đặc trưng của vật liệu và các phương pháp chế tạo vật liệu
nano ZnO thông dụng.
2.1. Cấu trúc
2.1.1. Các dạng cấu trúc nano cơ bản
* Hạt, chùm (nguyên tử)
* Sợi (dây), thanh, ống, cột
* Màng siêu mỏng, bề mặt
* Khối, màng dày, tấm, phiến

Hình

2.1.
Cấu trúc cơ bản của nano[9].

19


20
2.1.2. Cấu trúc mạng tinh thể ZnO
ZnO là bán dẫn loại n, thuộc nhóm bán dẫn II-VI, có độ rộng vùng
cấm khoảng 3,4 eV với 3 dạng cấu trúc: hexagonal wurtzite, zin blende, rocksalt.
Trong đó cấu trúc hexagonal wurtzite là cấu trúc bền, ổn định nhiệt nên là cấu
trúc phổ biến nhất. Với cấu trúc này, mỗi nguyên tử Oxi liên kết với 4 nguyên
tử kẽm và ngược lại [11].

Hình 2.2. Cấu trúc tinh thể hạt ZnO [11].
Trong cấu trúc wurtzite, mỗi ô đơn vị của ZnO chứa 2 nguyên tử Oxi
và 2 nguyên tử kẽm. Hằng số mạng a và c dao động khoảng 0.32495 0.32860 nm và 0.52069 - 0.5214 nm (hình 2.1). Các thông số mạng của ZnO
phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố sau:

2.2. Các dạng thù hình
Ngoài cấu trúc dạng hạt phổ biến, ZnO ở cấu trúc nano có thể tồn tại ở một
số dạng hình học như màng mỏng, sợi nano, dây nano, thanh nano, ống nano hay
tồn tại ở dạng lá, dạng lò xo... như hình 2.4. Tùy vào ứng dụng mà người ta sẽ tìm
điều kiện để tổng hợp ZnO cấu trúc nano dưới những dạng hình học khác nhau.
Ví dụ transitor màng mỏng ZnO được dùng rộng rãi trong ứng dụng sản
xuất màng ảnh do màng mỏng ZnO có độ linh động điện tử cao. Tuy nhiên để ứng
dụng cho các cảm biến khí, sợi nano ZnO được lựa chọn vì khi tồn tại ở dạng
sợi sẽ giúp tăng diện tích tiếp xúc giữa vật liệu ZnO với khí, làm tăng đáng kể
độ nhạy so với cảm biến dùng màng mỏng ZnO.

Hình 2.4. Một số dạng hình học của ZnO cấu trúc nano.

21