báo cáo chuyên đề 1

VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN KHOA HỌC VẬT LIỆU




ĐỀ TÀI:

BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU HIỆU ỨNG QUANG HÓA CỦA
MÀNG NANO ITO/CdS/TiO2 (ZnO) ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ
MÔI TRƯỜNG Ô NHIỄM CHẤT HỮU CƠ



Báo cáo:

Báo cáo kết quả chế tạo màng ITO/CdS/TiO2 cấu trúc nano
bằng phương pháp bốc hơi chân không và ủ nhiệt và khảo
sát cấu trúc nano của màng ITO/CdS/TiO2




Người thực hiện: Nguyễn Thúy Vân

Đơn vị: Phòng Vật liệu và Ứng dụng Quang sợi

Viện Khoa học Vật liệu – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam
. Tháng 5/2012

Nghiên cứu chế tao mang mong TiO2 trên mang FTO, ITO, hoăc thach
̣ ̀ ̉ ̀ ̣ ̣
anh (quartz) có độ day, độ xôp, và độ truyên qua mong muôn.
̀ ́ ̀ ́

I. Các phương pháp chế tạo màng mỏng

Hiện nay có rất nhiều phương pháp khác nhau để chế tạo các vật liệu ở dạng màng
mỏng với chiều dày từ vài nanomet đến vài micromet, thậm chí là có thể chế tạo được
màng mỏng với chiều dày chỉ vài lớp nguyên tử. Các phương pháp được sử dụng phổ
biến hiện nay là:
- Lắng đọng pha hơi hóa học (Chemical Vapour Deposition - CVD)

- Lắng đọng pha hơi vật lý (Physical Vapour Deposition - PVD)

- Các phương pháp sol-gel, điện hóa, quay phủ ly tâm v.v…

Căn cứ vào điều kiện thực tế của Việt Nam, chúng tôi chọn ba phương pháp, đó là:
- Lắng đọng pha hơi vật lý (sử dụng hai phương pháp bốc bay nhiệt và bốc bay
chùm tia điện tử);
- Phương pháp quay phủ ly tâm.

- Phương pháp phún xạ (sputtering)

1. Phương pháp bốc bay nhiệt
Bốc bay nhiệt sử dụng nguồn nhiệt trực tiếp nhờ thuyền điện trở còn gọi là bốc
bay nhiệt. Thuyền điện trở thường dùng là các lá volfram, tantan, molipden hoặc dây
xoắn thành nhỏ. Vật liệu cần bốc bay (còn gọi là vật liệu gốc) được đặt trực tiếp trên
thuyền. Buồng được hút chân không với áp suất trong khoảng 10 -3-10-6 torr. Khi thuyền
được đốt nóng lên đến nhiệt độ cao bằng hoặc hơn nhiệt độ hóa hơi của vật liệu gốc,
thì các phần tử hóa hơi sẽ bay ra và lắng đọng trên để. Đây là phương pháp có nhiều
thuận tiện có nhiều ưu điểm để chế tạo các màng mỏng kim loại đơn chất như nhôm,
bạc, vàng. Khi bốc bay hợp chất nhiều thành phần, phương pháp này có nh ược đi ểm
lớn nhất là sự “hợp kim hóa” giữa thuyền và vật liệu gốc và sự hóa hơi không đ ồng
.thời của các phần tử, cho nên màng nhận được có chất lượng không cao về hợp thức
hóa học, không sạch về thành phần và không hoàn hảo về cấu trúc tinh thể.
2. Phương pháp bốc bay chùm tia điện tử
a) Cơ sở lý thuyết:

Đặc điểm nổi bật của phương pháp chùm tia điện tử khác với các phương pháp bốc
bay nhiệt hay phún xạ catốt là sử dụng năng lượng của chùm electron hội tụ tr ực tiếp
trên vật liệu. Khi chùm electron năng lượng cao bắn phá vật liệu thì toàn bộ động năng
của electron được chuyển thành nhiệt năng do electron bị dừng đột ngột. Nguyên lý hoạt
động của súng điện tử trong chân không hoàn toàn giống như một đèn điện tử ba cực
(triôt): catốt là sợi dây volfram có điện áp tới -10kV. Điện áp trên điện cực lưới được
điều khiển có độ chênh điện áp cần thiết so với catôt. Anốt thường là toàn bộ thành
chuông thép không rỉ. Khác với triốt, trong thiết bị chân không còn có nam châm điện với
từ trường có hướng song song với sợi catốt (vuông góc với hướng bay ra của electron).
Điều khiển độ lớn của từ trường sẽ chỉnh được khoảng cách hội tụ của chùm tia điện
tử.
Quỹ đạo bay của chùm tia điện tử được quyết định bởi hai yếu tố quan trọng đó là
vận tốc ban đầu thoát ra khỏi catốt và độ lớn của từ trường, theo định luật Lorentz:
F=-ev x B
Mật độ dòng electron Je sinh ra do phát xạ nhiệt bởi đốt nóng dây catốt được thể
hiện bằng phương trình Richardson: