ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

ĐẶNG HỮU PHÚC

CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG
ĐIỆN CỦA MÀNG TRONG SUỐT DẪN ĐIỆN LOẠI P
DỰA TRÊN NỀN VẬT LIỆU SnO2

LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ

TP. Hồ Chí Minh - Năm 2017


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

ĐẶNG HỮU PHÚC

CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG ĐIỆN
CỦA MÀNG TRONG SUỐT DẪN ĐIỆN LOẠI P DỰA
TRÊN NỀN VẬT LIỆU SnO2

Ngành: Quang Học
Mã số ngành: 64440109
Phản biện 1: GS.TS. Nguyễn Đại Hưng
Phản biện 2: TS. Nguyễn Thị Ngọc Thủy
Phản biện 3: PGS.TS. Trần Hoàng Hải
Phản biện độc lập 1: PGS.TS. Vũ Thị Bích
Phản biện độc lập 2: TS. Nguyễn Thị Ngọc Thủy
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào mà tôi không tham gia.
Nghiên cứu sinh
Đặng Hữu Phúc.


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Tổng hợp các công trình nghiên cứu màng SnO2 loại p của các tác giả
ngoài nước. .................................................................................................................. 6
Bảng 1.2: Sự thay đổi điện trở của cảm biến khí loại n và p trong môi trường khí khử
và oxy hóa ................................................................................................................. 22
Bảng 1.3: Hằng số mạng và kích thước hạt SnO2 lắng đọng ở điều kiện khác nhau ở
công trình [25] ............................................................................................................. 41
Bảng 3.1: Kết quả đo Hall của màng SnO2 được lắng đọng trực tiếp theo nhiệt độ 59
Bảng 4.1: Kết quả đo Hall của màng GTO được làm từ bia chứa 15% wt Ga2O3 được
lắng đọng theo nhiệt độ đế ........................................................................................ 70
Bảng 4.2: Kết quả đo Hall của màng GTO với 15% Ga2O3 được lắng đọng ở nhiệt
độ 400 oC sau đó ủ lên 500 oC, 550 oC và 600 oC trong môi trường Ar ................... 71
Bảng 4.3: Kết quả đo Hall của màng SnO2 được lắng đọng ở nhiệt độ 400 oC sau đó
ủ lên 500 oC, 550 oC và 600 oC trong môi trường Ar ............................................... 72
Bảng 4.4: Kết quả đo Hall của màng GTO được lắng đọng ở 400 oC sau đó ủ lên
550 oC ủ trong 1, 2 và 3 giờ trong môi trường khí Ar .............................................. 73
Bảng 4.5: Kết quả đo Hall của màng GTO khí lắng đọng ở nhiệt độ tới hạn từ các bia
GTO chứa % wt Ga2O3 khác nhau sau đó ủ lên 550 oC trong Ar ............................. 73
Bảng 4.6: Kết quả nồng độ % các nguyên tố trong màng GTO ủ và không ủ ......... 80
Bảng 4.7: Kết quả đo Hall của màng TIO (10 % wt In2O3) được lắng đọng theo nhiệt
độ đế .......................................................................................................................... 96
Bảng 4.8: Kết quả đo Hall của màng TIO (10 % wt In2O3) được lắng đọng ở nhiệt độ
đế 500 oC sau đó ủ lên 550 oC và 600 oC trong môi trường Ar ............................... 97
Bảng 4.9: Kết quả đo Hall của màng TIO (10 % wt In2O3) được lắng đọng ở nhiệt độ
đế 500 oC sau đó ủ ở 550 oC trong 1, 2 và 3 giờ trong môi trường Ar ..................... 97

kiện tối ưu................................................................................................................ 141


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1. Thiết bị điện tử trong suốt. ............................................................................ 2
Hình 1.1. a) Mô hình cấu trúc pin mặt trời trong đó lớp # có thể thay thế bởi các vật
liệu ôxit. b) Giản đồ mức năng lượng của pin mặt trời hoạt động ở điều kiện chiếu
sáng[100]..................................................................................................................... 12
Hình 1.2. Đặc trưng dòng thế I-V lớp tiếp giáp dị thể p a-SiC:H/ n ZnO:Al và p aSiC:H /SnO2:F [64]......................................................................................................14
Hình 1.3. Cấu trúc và mô hình các mức năng lượng của của cấu trúc OLED đa lớp.
...................................................................................................................................15
Hình 1.4. Sơ đồ cấu trúc chung của diode tiếp xúc p-n trong suốt trên đế thủy tinh.
...................................................................................................................................16
Hình 1.5. Sơ đồ mô hình cấu trúc của pin mặt trời DSSC vật liệu perovskite và giản
đồ mức năng lượng của các cấu trúc TIO, SnO2, perovskite [35]. ...........................19
Hình 1.6. Giản đồ mức năng lượng của các cấu trúc a) FTO, SnO2, perovskite, b)
FTO, SnO2:Li, perovskite [135].......... ........................................................................20
Hình 1.7. Mô hình hình thành lớp nghèo điện tích của cảm biến khí sử dụng vật liệu
bán dẫn loại n và lớp tích tụ tích tụ lỗ trống của cảm biến khí sử dụng vật liệu bán
dẫn loại p trong môi trường không khí [33]................................................................21
Hình 1.8. Mô hình cơ chế nhạy khí của cảm biến khí màng....................................22
Hình 1.9. Sơ đồ cấu trúc kết hợp cảm biến khí loại p và n [33].................................. 23
Hình 1.10. Nghiên cứu cảm biến khí bán dẫn loại ôxit loại n và p được thống kê trên
Web of Knowledge tính đến ngày 15-7-2013 [33]...................................................... 23
Hình 1.11. Cấu trúc tinh thể SnO2............................................................................ 24
Hình 1.12. Cấu trúc tinh thể của SnO...................................................................... 25
Hình 1.13. Cấu trúc vùng năng lượng của SnO và SnO2[23].......................................25
Hình 1.14. Mô hình ba chiều của cấu trúc tinh thể Sn2O3.........................................26
Hình 1.15. Hàm mật độ trạng thái của pha Sn2O3. Trong đó Sn (a) giống với Sn ở
mạng rutile SnO2 và Sn (b) giống với Sn ở mạng litharge SnO[85]............................ 27

Hình 2.2. Mô hình bố trí bia-đế trong thực nghiệm...................................................49
Hình 2.3. Máy nghiền & trộn....................................................................................52


Hình 2.4. Máy ép bia.................................................................................................52
Hình 2.5. Lò nung VMK-180054 ............................................................................. 52
Hình 2.6. Máy mài bia. ............................................................................................. 52
Hình 2.7. Giản đồ nâng nhiệt để nung kết khối cho bia. .......................................... 53
Hình 2.8. (a) Lược đồ biểu diễn quá trình quang điện và (b) quá trình hủy các lỗ trống
của phân lớp 1s thông qua sự phát xạ tia X hoặc (c) quá trình bắn electron
Auger.........................................................................................................................55
Hình 3.1. Giản đồ nhiễu xạ tia X của màng SnO2 được lắng đọng ở nhiệt độ khác
nhau. .......................................................................................................................... 56
Hình 3.2. Ảnh FESEM hình thái bề mặt của màng SnO2 được lắng đọng ở nhiệt độ
khác nhau .................................................................................................................. 58
Hình 3.3. Phổ truyền qua của màng SnO2 được lắng đọng ở nhiệt độ khác nhau. .. 60
Hình 3.4. Phổ bức xạ PL của màng SnO2 lắng đọng ở nhiệt độ khác nhau b) mô hình
cơ chế bức xạ quang phát quang của màng SnO2 .....................................................61
Hình 4.1. Giản đồ nhiễu xạ tia X của màng GTO được lắng đọng theo nhiệt độ đế 64
Hình 4.2. Giản đồ nhiễu xạ tia X của màng SnO2 được lắng đọng ở nhiệt độ 400 oC
rồi ủ lên các nhiệt độ 500 oC, 550 oC và 600 oC. ..................................................... 66
Hình 4.3. Giản đồ nhiễu xạ tia X của màng GTO được lắng đọng ở nhiệt độ 400oC
rồi ủ lên các nhiệt độ 500 oC, 550 oC và 600 oC ....................................................... 66
Hình 4.4. Giản đồ nhiễu xạ tia X của màng GTO được lắng đọng ở 400 oC, rồi ủ ở
550 oC trong 1, 2 và 3 giờ ......................................................................................... 67
Hình 4.5. Giản đồ nhiễu xạ tia X của màng GTO với 5, 10 và 15% Ga2O3 được lắng
đọng ở 400 oC, rồi ủ ở 550 oC trong 2 giờ ................................................................ 68
Hình 4.6. Ảnh FESEM hình thái bề mặt của màng GTO a) được lắng đọng ở 400 oC
b) ủ ở 550 oC trong 2 giờ sau khi lắng đọng ở 400 oC .............................................. 69
Hình 4.7. Ảnh FESEM hình thái bề mặt của màng GTO 5%, 10%, 15% được ủ ở 550

Hình 4.22. Phổ truyền qua của màng TIO theo phần trăm pha tạp In2O3 được lắng
đọng ở 500 oC sau đó ủ ở 550 oC trong 2 giờ ........................................................... 86
Hình 4.23. Phổ quang phát quang của màng TIO lắng đọng theo nhiệt độ đế và nhiệt
độ ủ trong 1 giờ ......................................................................................................... 87
Hình 4.24. Giản đồ nhiễu xạ tia X của màng TIO được lắng đọng theo nhiệt độ..... 88


Hình 4.25. Giản đồ nhiễu xạ tia X của màng TIO được lắng đọng ở 500 oC sau đó ủ
theo nhiệt độ .............................................................................................................. 90
Hình 4.26. Giản đồ nhiễu xạ tia X của màng SnO2 không ủ và ủ ở 550oC sau khi lắng
đọng ở 500 oC ............................................................................................................ 90
Hình 4.27. Giản đồ nhiễu xạ tia X của màng TIO lắng đọng trực tiếp và ủ ở 550oC
sau khi lắng đọng ở 500 oC ....................................................................................... 90
Hình 4.28. Giản đồ nhiễu xạ tia X của màng TIO ủ ở 550oC 1, 2, 3 giờ sau khi lắng
đọng ở 500 oC ............................................................................................................ 91
Hình 4.29. Giản đồ nhiễu xạ tia X của màng TIO theo phần trăm pha tạp In2O3 ủ ở
550 oC trong 2 giờ sau khi lắng đọng ở 500 oC......................................................... 92
Hình 4.30. Ảnh FESEM hình thái bề mặt của màng TIO lắng đọng theo nhiệt độ . 93
Hình 4.31. Ảnh FESEM hình thái bề mặt của màng TIO được lắng đọng ở 500 oC
sau đó ủ theo nhiệt độ................................................................................................ 94
Hình 4.32. Ảnh FESEM hình thái bề mặt của màng TIO ủ ở 550oC trong a) 2 giờ và
b) 3 giờ sau khi lắng đọng ở 500oC ........................................................................... 94
Hình 4.33. Ảnh FESEM hình thái bề mặt a) màng SnO2 b) màng TIO được ủ ở 550
C trong 2 giờ sau khi lắng đọng ở 500 oC...........................................................95

o

Hình 4.34. Ảnh FESEM hình thái bề mặt (A) màng 10 % TIO (B) màng 12% TIO
được ủ ở 550oC trong 2 giờ sau khi lắng đọng ở 500oC. .......................................... 95
Hình 4.35. Phổ XPS của đỉnh Sn 3d5/2 and 3d3/2 (đường đứt nét) và đường làm khớp

550oC a) 2 giờ và b) 3 giờ ....................................................................................... 113
Hình 4.51. Phổ XPS của Sn 3d5/2 đối với a) màng 15% ZTO không ủ, màng ZTO với
b) 5%, c) 10%, and d) 15% ZnO ủ ở 600oC trong 2 giờ sau khi lắng đọng ở 500oC
................................................................................................................................. 116
Hình 4.52. Phổ XPS của O 1s đối với a) màng 15% ZTO không ủ, màng ZTO với b)
5%, c) 10%, và d) 15% ZnO ủ ở 600 oC trong 2 giờ sau khi lắng đọng ở 500 oC .. 117
Hình 4.53. Phổ XPS của Zn 3d3/2 đối với a) màng 15% ZTO không ủ, màng ZTO với
b) 5%, c) 10%, và d) 15% ZnO ủ ở 600oC trong 2 giờ sau khi lắng đọng ở 500oC
................................................................................................................................. 118


Hình 4.54. Đặc trưng I-V của a) tiếp xúc dị thể p-ZTO/n-Si b) điện cực In và p-ZTO
và n-Si ..................................................................................................................... 119
Hình 5.1. Phổ truyền qua của màng ATO 15% được lắng đọng ở nhiệt độ khác nhau.
................................................................................................................................. 121
Hình 5.2. Phổ truyền qua của màng SnO2 được ủ theo nhiệt độ (1 giờ) trong khí Ar
sau khi được lắng đọng ở nhiệt độ phòng. .............................................................. 122
Hình 5.3. Phổ truyền qua của màng ATO 15% được ủ theo nhiệt độ (1 giờ) trong khí
Ar sau khi được lắng đọng ở nhiệt độ phòng. ......................................................... 122
Hình 5.4. Phổ truyền qua của màng ATO 15% được ủ theo nhiệt độ (2 giờ) trong khí
Ar sau khi được lắng đọng ở nhiệt độ phòng .......................................................... 123
Hình 5.5. Phổ truyền qua của màng ATO 5, 10, và 15% được ủ trong Ar (2 giờ) sau
khi lắng đọng ở nhiệt độ phòng............................................................................... 123
Hình 5.6. Phổ bức xạ PL của màng ATO a) ủ ở các nhiệt độ khác nhau b) ủ 500oC
trong 1 và 2 giờ sau khi lắng đọng ở nhiệt độ phòng ............................................. 124
Hình 5.7. Giản đồ nhiễu xạ tia X của màng ATO được lắng đọng ở nhiệt độ khác
nhau ......................................................................................................................... 125
Hình 5.8. Giản đồ nhiễu xạ tia X của màng SnO2 được ủ ở nhiệt độ khác nhau trong
1 giờ sau khi lắng đọng ở nhiệt độ phòng ............................................................... 126
Hình 5.9. Giản đồ nhiễu xạ tia X của màng ATO được ủ ở nhiệt độ khác nhau trong

TCO – ôxit dẫn điện trong suốt
TFT – transistor màng mỏng
GTO – SnO2 pha tạp nguyên tố Ga
ATO – SnO2 pha tạp nguyên tố Sb
TIO – SnO2 pha tạp nguyên tố In
ZTO – SnO2 pha tạp nguyên tố Zn
ITO – In2O3 pha tạp nguyên tố Sn
XPS – xray photoelectron spectroscopy
FESEM – field emission scanning electron microscope
PL – photoluminescence
PLD – plasma laser deposition (lắng đọng xung laser)
APCVD - lắng đọng hơi hóa học ở áp suất khí quyển
TFT LCDs - thin film transistor liquid crystal displays
LEDs - light emitting-diode
OLED - organic light emitting-diode
HOMO- highest occupied molecular orbital
DFT - density functional theory (lý thuyết Hàm mật độ trạng thái)
% wt – phần trăm khối lượng
VOCs - volatile organic compounds (chất hữu cơ độc hại)
CH3NH3PbX3 (X = Cl-, Br-, I-) - methylammonium lead halide perovskite
DCSC – dye-sensitized solar cell (pin mặt trời chất nhuộm màu)
EDL – electron depletion layer (lớp nghèo điện tích)
HAL – hole accumulation layer (lớp tích tụ lỗ trống)
LEIS - low-energy ion scattering spectroscopy
LEED – low-energy electron diffraction
STM - scanning tunneling microscope
ARUPS – angle-resolved photoemission spectroscopy
UPS - Ultraviolet photoelectron spectroscopy




Cấu trúc tinh thể ..........................................................................................24

1.3.1

Cấu trúc tinh thể của SnO 2 ...................................................................24

1.3.2

Cấu trúc tinh thể và tính chất điện của SnO .........................................25

1.3.3

Cấu trúc tinh thể của Sn 2 O 3 ..................................................................26

1.3.4

Cấu trúc tinh thể của Sb 2 O 3 ..................................................................27

1.3.5

Cấu trúc tinh thể của Ga 2 O 3 .................................................................28

1.3.6

Cấu trúc tinh thể của ZnO ....................................................................29

1.3.7

Cấu trúc tinh thể In 2 O 3 ........................................................................30


Ảnh hưởng của Hydro đến tính chất của vật liệu SnO 2 .......................43

1.6.6

Ảnh hưởng của các nguyên tố pha tạp đến tính chất vật liệu SnO 2 .....44

1.7

Tổng kết chương một..................................................................................46
THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....47

2.1

Phương pháp chế tạo ...................................................................................47

2.2

Quá trình thực nghiệm .................................................................................50

i


2.3

Các hệ đo đặc trưng tính chất vật liệu .........................................................53

2.4

Tổng kết chương hai ....................................................................................55

Cấu trúc tinh thể và tính chất quang điện của màng GTO ..........................64

4.1.1

Cấu trúc tinh thể của màng GTO ..........................................................64

4.1.2

Hình thái bề mặt của màng GTO ..........................................................68

4.1.3

Tính chất điện của màng GTO..............................................................69

4.1.4

Tính chất quang của màng GTO ...........................................................73

4.1.5

Phổ quang phát quang của màng GTO .................................................76

4.1.6 Xác định thành phần nguyên tử trong màng bằng phổ quang điện tử tia
X (XPS). .............................................................................................................79
4.1.7

Đặc trưng I-V của tiếp giáp dị thể p-GTO/n-Si. ...................................81

4.1.8



4.2.7

Đặc trưng I-V của tiếp giáp dị thể p-TIO/n-Si ...................................101

ii


4.2.8
4.3

Kết luận về màng TIO ........................................................................101

Cấu trúc tinh thể và tính chất quang điện của màng ZTO .........................103

4.3.1

Tính chất quang của màng ZTO .........................................................103

4.3.2

Phổ quang phát quang của màng ZTO ...............................................105

4.3.3

Cấu trúc tinh thể của màng ZTO ........................................................107

4.3.4

Hình thái bề mặt của màng ZTO ........................................................110

Cấu trúc tinh thể màng ATO .....................................................................125

5.4

Hình thái bề mặt của màng ATO ...............................................................129

5.5

Tính chất điện của màng ATO ..................................................................129

5.6 Xác định thành phần nguyên tử tồn tại trong màng bằng phổ quang điện tử
tia X (XPS) ..........................................................................................................133
5.7

Đặc trưng I-V của tiếp xúc dị thể p- ATO/ n- Si .......................................136

5.8

Kết luận về màng ATO..............................................................................137

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ..............................................................138
I. MỘT SỐ KẾT QUẢ NỔI BẬT ...........................................................................138
II. KẾT LUẬN CHUNG .........................................................................................142
III. HƯỚNG PHÁT TRIỂN ....................................................................................144
DANH MỤC CÔNG TRÌNH .................................................................................145
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................146
PHỤ LỤC THÔNG SỐ CHẾ TẠO ........................................................................160

iii



1


những báo cáo về TCO loại p rất hiếm, phần lớn những nghiên cứu về chúng chỉ xuất
hiện trong vài năm trở lại đây, trong khi hầu hết các báo cáo đều dựa trên TCO loại
n [62] [112] [89].

Hình 1. Thiết bị điện tử trong suốt.
Một trong những ứng dụng tiềm năng của TCO loại p là sự liên kết của nó với
những thiết bị điện tử trong suốt, vì thế sự kết hợp TCO loại p và n tạo nên những
nhân tố mới chủ động trong những thiết bị điện tử trong suốt là hoàn toàn khả thi,
chẳng hạn như diode tiếp xúc dị thể và đồng thể trong suốt.
Trong những năm trở lại đây, TCO trong suốt loại p đã được nghiên cứu sử
dụng như ôxit cơ bản CuI loại p, hợp chất delafossite (CuMO 2 , M là Cr, B, Sc, Y, In,
Ga) [20, 21, 22, 30, 31, 55, 102, 113] và SrCu 2 O 2 [5, 114] và ZnO. Tuy nhiên, TCO delafossite loại
p gặp hạn chế về điện trở suất thấp do acceptor ở mức tâm sâu và độ truyền qua quang
học trong vùng ánh sáng khả kiến thấp [18, 19, 45]. Trong khi đó, ZnO pha tạp loại p rất
khó chế tạo do hiện tượng bù giữa hai loại hạt tải âm và dương [65, 83].
Một loại vật liệu triển vọng có khả năng đáp ứng được tính chất điện và quang
của TCO loại p chính là SnO 2 bởi vì chúng có độ rộng vùng cấm lớn khoảng 3,6 eV,
độ bền cơ, nhiệt, hóa cao và có thể kết hợp với vật liệu SnO 2 pha tạp loại n (đã được
nghiên cứu rộng rãi và thành sản phẩm thương mại) tạo nên các thiết bị quang điện
trong suốt. Hơn nữa SnO 2 pha tạp các kim loại nhóm III dễ hình thành loại p do Sn
có hóa trị IV và đạt tính chất điện loại p bằng cách pha tạp các cation như Lithium
(Li)

[2, 24, 71]

, Galium (Ga)

nguyên tố tạp kể trên, tạp N khó có thể hoạt hóa thành acceptor vì theo lý thuyết năng
lượng hình thành Sn-N cao hơn Sn-O [90], còn tạp kim loại nhóm I dễ gây lệch mạng
khi chúng thay thế Sn do bán kính nguyên tử giữa chúng và Sn rất khác nhau. Những
nguyên tố như Sb, Ga, Zn, và In có bán kính nguyên tử gần với bán kính nguyên tử
của Sn, vì thế khi chúng thay thế Sn sẽ ít gây ra sai hỏng trong mạng chủ. Hơn nữa,
theo giản đồ năng lượng Ellingham [106], năng lượng tự do Gibbs hình thành Ga 2 O 3 ,
ZnO và In 2 O 3 ở nhiệt độ 300 K âm hơn năng lượng tự do Gibbs hình thành nên SnO 2
nên khả năng Ga, Zn hay In chèn vào mạng rất lớn.
Mặc dù màng dẫn điện loại p SnO 2 đã được những nhà khoa học nghiên cứu
thành công bước đầu, nhưng còn nhiều vấn đề chưa được hiểu một cách đầy đủ, chẳng
hạn nhiệt độ ủ đòi hỏi để hoạt hóa tạp acceptor còn quá cao, đồng thời lượng tạp ngoài
nút trong màng còn quá cao, dẫn đến dễ gây ra hiệu ứng bù giữa hai loại hạt tải. Bên
cạnh đó phương pháp chế tạo vẫn chưa được quan tâm nhằm giảm nhiệt độ lắng đọng
và chế tạo ra những màng có diện tích rộng, cũng như khử lệch mạng vẫn còn hạn
chế. Hơn nữa, đa phần các công trình sử dụng phương pháp phún xạ magnetron RF,
một số ít dùng phương pháp hóa học như sol-gel, phun nhiệt phân, nhưng chưa có
công trình nào nghiên cứu bằng phương pháp phún xạ magnetron DC kết hợp bia
gốm. Phương pháp phún xạ magnetron DC có ưu điểm hơn phún xạ magnetron RF
là đơn giản và ít tốn kém, đồng thời có ưu điểm hơn phương pháp sol-gel, phun nhiệt
phân là các nguyên tử lắng đọng có động năng được nhận từ động năng của ion khí
trơ. Vì thế những nguyên tố như Sb vẫn có khả năng thay thế Sn trong mạng chủ mặc
dù năng lượng tự do Gibbs của Sb 2 O 3 dương hơn so với SnO 2 .
Vì vậy trong luận án này, màng SnO 2 pha tạp các nguyên tố Ga (GTO), Sb
(ATO), In (TIO) và Zn (ZTO) được lắng đọng trên đế thạch anh bằng phương pháp
phún xạ magnetron DC từ bia gốm hỗn hợp giữa SnO 2 và Ga 2 O 3 , Sb 2 O 3 , In 2 O 3 hay
ZnO, đồng thời tính chất quang, điện và cấu trúc tinh thể của màng được khảo sát
một cách chi tiết nhằm tìm ra loại tạp thích hợp cho tính chất điện loại p SnO 2 tối ưu
và mở ra thêm một phương pháp chế tạo để có thêm nhiều lựa chọn cho công nghệ
chế tạo bán dẫn sau này.


kiện chế tạo trong nước.
Bố cục luận án:

4


Trong quá trình thực hiện đề tài dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Lê Văn Hiếu
và TS Lê Trấn, nghiên cứu sinh đã hoàn thành mục tiêu đề ra. Kết quả được trình bày
trong luận án bao gồm 5 chương, trong đó chương 1 và chương 2 trình bày tổng quan
về vật liệu và các phương pháp thực nghiệm và nghiên cứu. Kết quả thực nghiệm
được trình bày trong tất cả ba chương 3, 4 và 5. Trong đó, chương 3 trình bày kết quả
thực nghiệm của màng SnO 2 không pha tạp, kết quả này được sử dụng làm cơ sở để
so sánh ảnh hưởng của tạp lên nền chính SnO 2 . Chương 4 và 5 trình bày kết quả thực
nghiệm của màng SnO 2 pha tạp loại p và được chia thành hai nhóm, nhóm năng lượng
tự do Gibbs ở nhiệt độ 300 K âm hơn năng lượng tự do Gibbs hình thành nên SnO 2
bao gồm Ga (GTO), In (TIO), Zn (ZTO) và nhóm còn lại là Sb (ATO).
Chương 1. Tổng quan về vật liệu
Chương 2. Thực nghiệm và các phương pháp nghiên cứu
Chương 3. Nghiên cứu tính chất màng SnO 2 không pha tạp
Chương 4. Nghiên cứu tính chất màng SnO 2 pha tạp Ga (GTO), In (TIO) và Zn
(ZTO) loại p
Chương 5. Nghiên cứu tính chất màng SnO 2 pha tạp Sb (ATO) loại p
Kết luận: Trình bày và giải thích các hiện tượng khi có sự tham gia của tạp khi màng
dẫn điện trong suốt SnO 2 đạt tính chất điện loại p như hiệu ứng dịch bờ hấp thu tử
ngoại, hiệu ứng bù trừ giữa hai loại hạt tải, sự hình thành mặt ưu tiên SnO 2 (101),
(211). Bên cạnh đó, sự thay thế Sn bởi các nguyên tố tạp X cũng được xác định qua
phổ quang điện tử tia X (XPS) và các mức năng lượng của các khuyết tự nhiên và các
tạp trong vùng cấm của màng SnO 2 và màng GTO, TIO, ZTO và ATO đã được xác
định bằng phương pháp phổ quang phát quang (PL) và được hệ thống qua sơ đồ vùng
năng lượng.


lắng đọng

at. %

Li
Al

Điện trở Nồng độ Độ

linh Độ

độ

suất

hạt tải

động Hall rộng

lắng

(Ω.cm)

(cm-3)

(cm2V-1s-1)

Tài
liệu


41,5

Phun phủ

500

8,3×10-1

1,1×1018

-

3,6

[24]

8.4

Phun phủ

480

3,6x10-12

6,7×1018

26

4,1