Đề tài Màng mỏng dẫn điện trong suốt ZnO: Al

Tham khảo bài thuyết trình đề tài " màng mỏng dẫn điện trong suốt zno:al ", tài liệu phổ thông phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đề tài " Màng mỏng dẫn điện trong suốt ZnO:Al "Màng mỏng dẫn điện trong suốt ZnO:Al Học viên: Nguyễn Đức HảoMaøng moûng daãn ñieän trong suoát Nghiên cứu đầu tiên về màng mỏng dẫn điện trong suốt (transparent conducting oxide - TCO) bắt đầu từ năm 1907, khi Badeker phát hiện ra các màng mỏng kim loại Cd được tráng phủ trong buồng phát sáng có thể bị ôxy hoá trở thành trong suốt trong khi vẫn dẫn điện [1]. Kể từ đó, danh sách các vật liệu TCO tiềm năng đã được mở rộng: ZnO:Al, GdInOx, SnO2 , In2O3 pha tạp F … Hiện nay, một trong những loại TCO được sủ dụng rộng rãi nhất cho các ứng dụng thiết bị quang điện tử là oxide kẽm pha tạp nhôm (Aluminum-doped zinc oxide – ZnO:Al). Đây là một loại vật liệu dồi dào, giá rẻ, có khả năng dẫn điện tốt và độ trong suốt cao, kết hợp với tính ổn định môi trường.Definition of TCO: A thin film is Transparent to visible light (220 - 1100 nm) and conducting to electricity is called a Transparent Conductor The basic Electromagnetic Theory does not permit a material to be both conducting and transparent simultaneously!! For example : Copper or Silver cannot be transparent  NaCl, CaF2, , In2O3, TiO2 cannot conduct ! The basic Physics of TCO Films: Maxwells Equations demand that NO MATERIAL CAN BE BOTH Transparent (to visible light) and Conducting (to electricity) So How to get a Transparent Conductor??The Materials Scientist has the Answer: All Metal Oxides are Transparent All Metals are conducting Mix a metal Oxide and a Metal !!Modify a transparent material for electrical conductionMetal Oxides have a large Optical BandGapExamples: Indium Oxide (In2O3) Zinc Oxide (ZnO) Tin doped Indium Oxide (ITO) and many more: all are metal oxides Metal oxides are transparent to visible light (220 – 1100 nm). The optical band gap is 3.1 - 6.0 eV They are all insulators They are all stable inorganic materialsIf Oxygen is NOT Sufficient ?? It forms a NON Stoichiometric Metal Oxide film The metal ions are not balanced in valence Each metal has excess electrons These electrons are available for conduction Charge Neutrality condition MUST be satisfied :Over all, the Oxygen vacancies (+vely charged) balance the charge neutralityThe TCO Thin films are Wide band gap materials Oxygen deficient Just by varying oxygen content in the film (JUST ONE ELEMENT), the TCO can be made to exhibit: Metallic  Semiconducting  Insulating Properties !! Basic Properties: N - type, Degenerate direct band gap semiconductors Eg = 3.0 - 4.1 eV Electron concentration ~ 1018 - 1021 /cc Infra red reflectors (metallic property) Radiation resistance to ,, radiations Surface resistivity is very senstive to Oxygen or oxygen related species : alcohol Good adherence to many types of substrates : glass, plastic, polycarbonates, etc.Các loại vật liệu chế tạo màng mỏng dẫnđiện trong suốt Các màng mỏng oxide dẫn điện trong suốt gồm hai cấu tử như ZnO, SnO2 và In2O3... Các màng pha tạp như ZnO pha tạp Al (ZnO dopped Al – ZnO:Al), SnO hay Sb (SnO2:F hay SnO2:Sb), In2O3 pha tạp Sn (indium tin oxide - ITO), ZnO:Al và ZnO:Ga… Hợp chất ba cấu tử như Zn2SnO4, MgIn2O4, CdSb2O6:Y, ZnSnO3, GaInO3, Zn2In2O5 và In4Sn3O12 và các oxide đa cấu tử khác.Applications of TCO thin films: Passive Coatings: Transparent electrodes (LCD, Flat Panel Displays and  Plasma Displays) Ohmic contacts and optical couplers in Solar cells  Oxygen and alcoholic sensors  Infra red reflectors (Heat Mirrors) / Energy Efficient  Windows Nuclear reactor Windows  Optical coatings on lenses and filters Strategic applications: Defence: Infra red confinement  EMI shielding  Stealth Technology  Space Technology (Satellite communication):  Electro Static DischargeActive coatings: Hetero junction solar cells and optical detectors ITO/Si  ITO/GaAs  ITO/InP  Optoelectronic Devices: in Optical fibre couplings Các ứng dụng hiện nay của màng TCODiode phát sáng hữu cơ (Organic Light EmittingDiode – OLED) Màng mỏng ZnO:Al trong ứng dụng này yêu cầu có độ truyền qua cao (> 90%) trong vùng ánh sáng khả kiến và điện trở thấp (1 – 3 x 10-4 Ώcm). Yêu cầu phụ là độ đồng đều cao (± 5%)Pin mặt trờiCửa sổ điện sắc (Electrochromic - EC)Các phương pháp chế tạo màng TCO