Ngày 06/04/2021 tại Phòng họp I.12 trường ĐH Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM, PGS. TS. Trần Cao Vinh đã báo cáo nghiệm thu đề tài cấp ĐHQG, với tên đề tài ” Nghiên cứu vai trò của hyđrô trong việc tăng độ linh động điện tử trong các màng mỏng ôxít kẽm pha tạp nhôm và pha tạp gali được chế tạo bằng phương pháp phún xạ magnetron“.

Tóm tắt nội dung đề tài

Trong nghiên cứu này, bằng cách kết hợp các phương pháp phân tích quang phổ và các phương pháp phân tích khác, ảnh hưởng của hyđrô lên tính chất quang, điện và cấu trúc của màng HGZO và HAZO được củng cố và làm rõ, trong đó nổi bật lên bốn tác động chính của hyđrô:

Hỗ trợ Ga³⁺ /Al³⁺ thay thế vào các vị trí Zn²⁺ tăng nồng độ Ga/Al đôno hiệu dụng (tăng nồng độ hạt tải), đồng thời giảm các tâm tán xạ Ga³⁺/Al³⁺ xen kẽ (tăng độ linh động điện tử)
Chiếm giữ các nút khuyết V_O góp phần giảm các tâm tán xạ, đồng thời hình thành các đôno nông H_O đóng góp hạt tải cho vùng dẫn.
Thụ động hóa các khuyết V_Zn giảm các tâm tán xạ, tăng cường độ linh động điện tử.
Thụ động hóa các liên kết đứt gãy tập trung nhiều ở bề mặt màng và các biên hạt giảm các tâm tán xạ điện tử.

Vai trò của hyđrô phần lớn là thụ động hóa, liên kết làm giảm các loại sai hỏng như V_O, V_Zn, dangling bonds. Mặt khác, hyđrô cũng có thể làm gia tăng một phần nồng độ sai hỏng Zn_i do quá trình “etching”. Tuy nhiên, chính sự thụ động hóa các loại sai hỏng còn lại, hyđrô góp phần đồng bộ hóa các loại sai hỏng (Vo và Zn_i là loại sai hỏng chủ yếu), làm giảm số lượng các loại sai hỏng trong cấu trúc tinh thể, cũng có thể dẫn đến tăng độ linh động điện tử của màng.

Chúng tôi đã chế tạo thành công vật liệu màng mỏng HAZO và HGZO có độ linh động điện tử cao với giá trị tương ứng là 60.5 cm²/Vs và 54.5 cm²/Vs, cùng với giá trị điện trở suất tương ứng là 5.2´10^-4 Ωcm và 4.5´10^-4 Ωcm. Độ truyền qua trung bình trong vùng khả kiến và hồng ngoại gần đều lớn hơn 82%. Do đó, các màng mỏng này có thể được áp dụng làm điện cực trong các thiết bị quang – điện tử giúp tăng hiệu suất thiết bị.

Những kết quả trên giúp đề tài này đã đạt được những sản phẩm công bố vượt trội so với thuyết minh đã đăng kí ban đầu (gồm 02 bài báo SCI xếp hạng Q1 và Q2 với điểm IF lần lượt 2.4 và 1.7, 02 bài báo đăng tạp chí trong nước và 03 bài báo đăng trong kỷ yếu hội nghị), cụ thể: