Tài liệu Nghiên cứu chế tạo màng ITO pha tạp Ag

Môc lôc Më ®Çu………...….……………………………………………….……………1 Ch-¬ng 1: Tæng quan vÒ vËt liÖu TCO……..………….……………..4 1.1 T×nh h×nh nghiªn cøu chÕ t¹o mµng ®iÖn cùc trong vµ ngoµi n-íc……...4 1.2. C¸c ph-¬ng ph¸p chÕ t¹o TCO……………………………………….…...4 1.2.1. Ph­¬ng ph¸p vËt lý……………….…………………………….…… .5 1.2.1.1. Ph-¬ng ph¸p bay h¬i vµ ng-ng kÕt trong ch©n kh«ng …….….5 1.2.1.2. Ph­¬ng ph¸p phón x¹ ca tèt……………………………….…..6 1.2.1. Ph­¬ng ph¸p hãa häc………….……………………………….… ….8 1.2.2.1. Ph­¬ng ph¸p ®iÖn hãa………………………………….……...8 1.2.2.2. Ph-¬ng ph¸p sol-gen…………………………………….…….9 1.2.2.3. Ph­¬ng ph¸p CVD………………………………...….……...11 1.2.2.4. Ph­¬ng ph¸p phun dung dÞch trªn ®Õ nãng………….……….12 1.3. Mµng ®iÖn cùc trong suèt dÉn ®iÖn ITO…………………………….13 1.4. Mµng ®iÖn cùc trong suèt dÉn ®iÖn SnO2 ……………………….…........13 Ch-¬ng 2: Tæng quan vÒ pin mÆt trêi nano TiO2………….…......16 2.1. VËt liÖu nano TiO2………………………………………………….……..16 2.2. Mét sè øng dông tiªu biÓu cña vËt liÖu nano TiO2 …………….……….18 2.2.1. øng dông trong lÜnh vùc m«i tr­êng………………………….……..18 2.2.2. TiO2 øng dông trong ®iÖn tö……………………………..………….19 2.3. Pin mÆt trêi thÕ hÖ míi nano TiO2 ……………………………….……...20 2.3.1. Mét vµi nÐt vÒ lÞch sö ph¸t triÓn cña pin mÆt trêi…………………...20 2.3.2. Pin mÆt trêi nano TiO2 .......................................................................21 Ch-¬ng 3: Ph-¬ng ph¸p vµ thiÕt bÞ thùc nghiÖm....……………26 3.1. Ho¸ chÊt……...……………………………………………………………26 1 3.2. ThiÕt bÞ chÕ t¹o mµng vËt liÖu nano b»ng ph-¬ng ph¸p "Phun dung dÞch trªn ®Õ nãng"……………...………………………………..…….….27 3.3. M« h×nh chi tiÕt thùc nghiÖm chÕ t¹o mÉu………...……………….……31 3.4. HÖ ®o nhanh hÖ sè truyÒn qua……………………...……………………32 Ch-¬ng 4: ChÕ t¹o vµ kh¶o s¸t tÝnh chÊt mµng ITO……..........33 4.1. ChÕ t¹o vµ kh¶o s¸t tÝnh chÊt mµng In2O3 : Sn…..........…………....…..33 4.2. ChÕ t¹o vËt liÖu nano b¹c(Ag).……………………………...…….....…...37 4.3. ChÕ t¹o vµ kh¶o s¸t tÝnh chÊt mµng ITO pha t¹p Ag .............................38 4.3.1. Kh¶o s¸t sù phô thuéc cña ®iÖn trë suÊt vµo nång ®é (%) Ag…........38 4.3.2. Kh¶o s¸t b»ng XRD............................................................................39 4.3.3. Kh¶o s¸t b»ng SEM............................................................................42 4.3.4. Kh¶o s¸t ®é truyÒn qua.......................................................................42 4.3.5. Kh¶o s¸t líp tiÕp xóc TiO2/ITO : Ag .................................................43 4.4. ChÕ t¹o vµ kh¶o s¸t tÝnh chÊt mµng SnO2 ................................................44 4.4.1. ChÕ t¹o vµ kh¶o s¸t tÝnh chÊt mµng SnO2 : F .....................................44 4.4.2. ChÕ t¹o vµ kh¶o s¸t tÝnh chÊt mµng SnO2 pha t¹p Ag.........................47 4.4.2.1. Kh¶o s¸t mµng Ag b»ng XRD.................................................48 4.4.2.2. Kh¶o s¸t mµng Ag b»ng SEM..................................................50 4.4.2.3. Kh¶o s¸t mµng SnO2 : F/Ag b»ng XRD...................................50 4.4.2.4. Kh¶o s¸t sù phô thuéc cña ®iÖn trë suÊt vµo tû lÖ pha t¹p Ag vµo mµng máng.......................................................................52 4.4.2.5. Kh¶o s¸t tÝnh chÊt líp tiÕp xóc víi TiO2..................................53 4.5. BiÖn luËn kÕt qu¶.........................................................................................54 KÕt luËn...........................................................................................................55 Tµi liÖu tham kh¶o....................................................................................56 2 Më ®Çu. Khoa häc c«ng nghÖ nano ®· b¾t ®Çu tõ thËp kû 60 cña thÕ kû XX. §Õn nh÷ng n¨m 90 cña thÕ kû nµy, nh÷ng øng dông quan träng ®Çu tiªn cña ngµnh c«ng nghÖ míi, c«ng nghÖ nano ra ®êi ®· lµm chÊn ®éng giíi khoa häc kü thuËt[1]. Tõ sù kiÖn nµy, sù chó ý cña thÕ giíi vÒ «ng nghÖ Nano cµng t¨ng. Trªn toµn cÇu, c¹nh tranh vµ hîp t¸c gi÷a c¸c n-íc vÒ c«ng nghÖ Nano trë nªn rÊt s«i ®éng, vµ thùc sù nã ®· trë thµnh mét h-íng nghiªn cøu mòi nhän cña khoa häc vµ c«ng nghÖ thÕ giíi. Sù ph¸t triÓn cña khoa häc c«ng nghÖ ®· t¹o nªn nh÷ng b-íc tiÕn mang tÝnh ®ét ph¸ toµn cÇu. Víi nh÷ng tiÒm n¨ng to lín vµ nh÷ng tÝnh chÊt ®Æc biÖt quý gi¸, cã thÓ øng dông trong nhiÒu ngµnh khoa häc kü thuËt mòi nhän, mµng ®iÖn cùc trong suèt TCO (Transparent Conducting Oxide) ®· vµ ®ang lµ mèi quan t©m, ®Çu t- nghiªn cøu cña nhiÒu trung t©m, viÖn nghiªn cøu lín trªn thÕ giíi v× nh÷ng tÝnh chÊt ®Æc thï vµ kh¶ n¨ng øng dông réng r·i trong nhiÒu lÜnh vùc kh¸c nhau nh-: N¨ng l-îng, ®iÖn tö, sinh häc, m«i tr-êng, x©y dung,… Trªn thÕ giíi t×nh h×nh nghiªn cøu màng TCO hÕt søc s«i ®éng, tõ c¸c n-íc ®ang ph¸t triÓn tíi c¸c n-íc c«ng nghiÖp hiÖn ®¹i nh- Mü, NhËt B¶n, Hàn Quèc. Trong rÊt nhiÒu héi nghÞ quèc gia còng nh- quèc tÕ kh«ng bao giê v¾ng mÆt nh÷ng c«ng tr×nh vÒ TCO và nh÷ng øng dông, nh- Workshop on Quantum solar Energy conversion[17], International Energy Conversion Engineering Conference[12],.. Màng TCO ®· trë thành mét mÆt hàng mà chóng ta cã thÓ mua mét c¸ch rÊt dÔ dàng, tõ c¸c c«ng ty nh- c«ng ty tr¸ch nhiÖm h÷u h¹n Zhengzhou chida Tungsteng & Molybdenum Products[37] cña Trung Quèc, c«ng ty Solaronix cña Thôy SÜ, c«ng ty tr¸ch nhiÖm h÷u h¹n Photox Optical system[28] cña Anh,… Cã 3 thÓ thÊy r»ng màng TCO ®· kh«ng chØ cßn là mét ®èi t-îng nghiªn cøu khoa häc mà nã thùc sù ®i vào øng dông thùc tÕ rÊt hiÖu qu¶. øng dông quan träng nhÊt cña màng ®iÖn cùc trong suèt dÉn ®iÖn ®ã lµ øng dông trong c¸c thiÕt bÞ quang ®iÖn, ®Æc biÖt là trong pin mÆt trêi nano TiO 2 [36],[19],[7],[34],[14],[21],[27], trong lóc mµ an toµn n¨ng l-îng ®ang lµ mèi quan t©m lín cña loµi ng-êi. §Ó cã thÓ ph¸t triÓn bÒn v÷ng, chóng ta cÇn ph¶i tho¸t khái sù lÖ thuéc vµo nguån n¨ng l-îng ho¸ th¹ch v× chóng g©y « nhiÔm, lµm tr¸i ®Êt nãng lªn vµ b¶n th©n nã còng sÏ c¹n kiÖt sau kho¶ng 50 n¨m n÷a. Giíi khoa häc tr«ng cËy vµo nguån n¨ng l-îng t¸i t¹o. Trong ®ã, quan träng nhÊt lµ n¨ng l-îng mÆt trêi. C¸c nhµ khoa häc ®· tÝnh to¸n chØ cÇn thu lÊy n¨ng l-îng mÆt trêi chiÕu xuèng 0,1% diÖn tÝch bÒ mÆt tr¸i ®Êt vµ chØ cÇn mét hiÖu suÊt chuyÓn ®æi khiªm tèn lµ 10% thµnh ®iÖn n¨ng lµ chóng ta ®· tho¶ m·n hoµn toµn nhu cÇu n¨ng l-îng cña toµn nh©n lo¹i. Nguån n¨ng l-îng nµy lµ v« tËn, gi¸ rÎ, t¹i chç vµ s¹ch, kh«ng lµm mÊt c©n b»ng sinh th¸i trªn quy m« toµn cÇu. Do ®ã cã thÓ ®¸nh gi¸ sù ra ®êi pin mÆt trêi thÕ hÖ míi dùa trªn c¬ së vËt liÖu nano TiO 2 lµ hÕt søc cÊp thiÕt. §©y chÝnh lµ cøu c¸nh cho môc tiªu ph¸t triÓn bÒn v÷ng vµ tr-êng tån cña nh©n lo¹i trªn tr¸i ®Êt. Sù ra ®êi cña pin mÆt trêi trªn c¬ së vËt liÖu nano TiO2 ®-îc giíi khoa häc kü thuËt vµ kinh tÕ thÕ giíi coi lµ lêi gi¶i cho bµi to¸n chuyÓn ®æi n¨ng l-îng mÆt trêi ë quy m« toµn cÇu. Theo xu h-íng chung cña thÕ giíi, c¸c nhà khoa häc ViÖt Nam còng cã nhiÒu c«ng tr×nh nghiªn cøu vÒ c«ng nghÖ chÕ t¹o và tÝnh chÊt cña màng TCO. Cã thÓ kÓ ra ®©y nh÷ng trung t©m, phßng thÝ nghiÖm tiªu biÓu nghiªn cøu vÒ TCO: ViÖn khoa häc vËt liÖu (ITMS); Trung t©m Khoa häc tù nhiªn & C«ng nghÖ Quèc gia; Tr-êng §¹i häc B¸ch khoa Hà Néi; §¹i häc Khoa häc tù nhiªn Thành phè Hå ChÝ Minh; Phßng thÝ nghiÖm VËt lý øng dông, Bé m«n VËt lý chÊt 4 r¾n, Bé m«n VËt lý §¹i c-¬ng, Khoa VËt lý, §¹i häc Khoa häc tù nhiªn - §¹i häc Quèc gia Hµ Néi. C¸c nghiªn cøu chñ yÕu tËp trung vào c¸c tÝnh chÊt quang, ®iÖn cña màng TCO, ngoµi ra còng cã nh÷ng nghiªn cøu vÒ tÝnh chÊt huúnh quang, hay tÝnh chÊt nh¹y khÝ. Trong øng dông chÕ t¹o pin mÆt trêi nano TiO2, nh÷ng vËt liÖu ®-îc quan t©m hµng ®Çu là màng ITO (IndiumTin Oxide), FTO (Fluorine-doped Tin Oxide, màng kÏm «xÝt, ®Æc biÖt là AZO (Al-doped Zinc Oxide). XuÊt ph¸t tõ nh÷ng luËn cø ®ã, luËn v¨n nµy ®· tËp trung vµo nghiªn cøu chÕ t¹o mµng TCO theo c¸c yªu cÇu cña øng dông lµm ®iÖn cùc cho pin mÆt trêi nano TiO2 mµ môc tiªu chñ yÕu lµ mµng ®iÖn cùc ITO pha t¹p b¹c. B¶n luËn v¨n nµy ®-îc chia lµm 4 ch-¬ng. Ch-¬ng 1 : Tæng quan vÒ vËt liÖu TCO, ITO. Ch-¬ng 2 : Tæng quan vÒ pin mÆt trêi nano TiO2 . Ch-¬ng 3 : Ph-¬ng ph¸p vµ thiÕt bÞ thùc nghiÖm. Ch-¬ng 4 : ChÕ t¹o vµ kh¶o s¸t tÝnh chÊt mµng ITO. 5 Ch-¬ng 1 Tæng quan vÒ vËt liÖu TCO, ITO 1.1. T×nh h×nh nghiªn cøu chÕ t¹o mµng ®iÖn cùc trong vµ ngoµi n-íc. ITO lµ In2O3: Sn thuéc chñng lo¹i màng b¸n dÉn trong suèt dÉn ®iÖn TCO. C¸c mµng TCO ®· ®-îc nghiªn cøu tõ l©u, chóng ta cã thÓ t×m thÊy nh÷ng tài liÖu tõ nh÷ng n¨m 70, và ngày càng ph¸t triÓn. øng dông quan träng nhÊt cña màng ®iÖn cùc trong suèt dÉn ®iÖn ®ã là trong c¸c thiÕt bÞ quang ®iÖn, ®Æc biÖt là ®iÖn cùc cho pin mÆt trêi[36],[19],[7],[34],[14],[21],[27]. Trong øng dông nµy phÈm chÊt cña màng TCO ®-îc ®¸nh gi¸ qua ®iÖn trë, ®é truyÒn qua, ®é ph¶n x¹, ®é b¸m dÝnh, ®é bÒn ho¸ häc,… §Ó làm ®iÖn cùc cho pin mÆt trêi th× màng ®iÖn cùc ph¶i tháa m·n nh÷ng ®iÒu kiÖn sau [19]: - §iÖn trë suÊt  < 10-4 cm. - §é truyÒn qua T > 85%. - HÖ sè ph¶n x¹ R < 10%. - HÖ sè hÊp thô  < 5%. - Vïng cÊm E > 3.6 eV. 1.2. C¸c ph-¬ng ph¸p chÕ t¹o TCO. §Ó cã thÓ chÕ t¹o vËt liÖu cã kÝch th-íc nanomet cã rÊt nhiÒu ph-¬ng ph¸p. Cã thÓ nãi lÞch sö c¸c ph-¬ng ph¸p chÕ t¹o vËt liÖu g¾n liÒn víi lÞch sö ph¸t 6 triÓn cña con ng-êi. Riªng viÖc t×m hiÓu t-êng tËn mét ph-¬ng ph¸p còng ®· lµ mét vÊn ®Ò phøc t¹p bëi tÝnh ®a d¹ng vµ phong phó cña nã. Do ®ã, trong luËn v¨n nµy chóng t«i chØ nªu mét c¸ch tæng qu¸t vÒ mét vµi ph-¬ng ph¸p th«ng dông ®· ®-îc sö dông ®Ó chÕ t¹o vËt liÖu nano nãi chung vµ vËt liÖu TCO nãi riªng. Nh- chóng ta biÕt, cho ®Õn nay ®· cã rÊt nhiÒu ph-¬ng ph¸p truyÒn thèng vµ biÕn thÓ kh¸c nhau ®-îc sö dông ®Ó chÕ t¹o vËt liÖu. Tuy nhiªn vÒ nguyªn t¾c c¸c ph-¬ng ph¸p chÕ t¹o mµng vËt liÖu th-êng ®-îc chia thµnh hai lo¹i: Ph-¬ng ph¸p vËt lý vµ Ph-¬ng ph¸p ho¸ häc 1.2.1. Ph-¬ng ph¸p vËt lý. C¸c ph-¬ng ph¸p vËt lý dïng ®Ó chÕ t¹o vËt liÖu mµng, vËt liÖu nano th-êng dùa trªn nguyªn t¾c gi¶m kÝch th-íc. Theo ®ã vËt liÖu d¹ng khèi ban ®Çu sÏ bÞ ph©n t¸n nhá b»ng c¸c qu¸ tr×nh vËt lý råi sau ®ã ®-îc s¾p xÕp, l¾ng ®äng lªn trªn c¸c chÊt nÒn phï hîp. §©y lµ ph-¬ng ph¸p chÕ t¹o cho ta mµng vËt liÖu cã chÊt l-îng cao, nh-ng nÕu øng dông trong thùc tÕ th× gÆp khã kh¨n v× gi¸ thµnh cao, thiÕt bÞ quý hiÕm khã thùc hiÖn. 1.2.1.1. Ph-¬ng ph¸p bay h¬i vµ ng-ng kÕt trong ch©n kh«ng [26]. §©y lµ ph-¬ng ph¸p ®-îc sö dông t-¬ng ®èi réng r·i vµ cã thÓ sö dông ®Ó t¹o mµng ITO. Nguyªn t¾c chung lµ ®èt nãng vËt liÖu lµm cho nã bèc bay vµ ng-ng kÕt trªn ®Õ. Ta cã thÓ sö dông mÆt n¹ ®Ó chÕ t¹o vËt liÖu cã d¹ng theo ý muèn. Ch©n kh«ng cao trong buång bèc bay nh»m tr¸nh t¸c dông t¸n x¹ cña vËt liÖu bëi khÝ d- trong qu¸ tr×nh t¹o mµng, kh«ng g©y ra t¹p chÊt ngoµi ý muèn trong vËt liÖu. Cã thÓ ph©n lo¹i ph-¬ng ph¸p bay h¬i theo c¬ chÕ cung cÊp nhiÖt: - Ph-¬ng ph¸p bay h¬i dïng thuyÒn ®iÖn trë: NhiÖt ®é bay h¬i ®-îc khèng chÕ b»ng c¸ch ®iÒu khiÓn dßng ®iÖn qua thuyÒn vËt liÖu. Tèc ®é bay h¬i ®-îc biÓu diÔn bëi biÓu thøc: 7 J  0.058 Ps M T (1) ë ®©y: J lµ vËn tèc bay h¬i(g/cm2s). Ps lµ ¸p suÊt trªn bÒ mÆt vËt liÖu. M lµ khèi l-îng ph©n tö. T lµ nhiÖt ®é bay h¬i. - Ph-¬ng ph¸p bay h¬i b»ng chïm ®iÖn tö: NhiÖt ®-îc cung cÊp trùc tiÕp nhê chïm ®iÖn tö ®-îc gia tèc cã n¨ng l-îng cao héi tô trªn bÒ mÆt vËt liÖu, ë nhiÖt ®é cao ITO trë nªn dÉn ®iÖn nªn cã thÓ ¸p dông ph-¬ng ph¸p nµy. - Ph-¬ng ph¸p bèc bay b»ng chïm laser: Chïm laser c«ng suÊt lín ®-îc héi tô ®Ó ®èt nãng vËt liÖu. B»ng ph-¬ng ph¸p nµy cã thÓ t¹o ®-îc mµng cã ®é s¹ch cao. 1.2.1.2. Ph-¬ng ph¸p phón x¹ catèt [26]. §©y lµ ph-¬ng ph¸p rÊt th«ng dông do nh÷ng -u ®iÓm næi tréi cña nã. Ph-¬ng ph¸p nµy cã thÓ dïng ®Ó bèc bay c¸c hîp chÊt. VËt liÖu ®-îc bèc bay do sù b¾n ph¸ cña c¸c ion khÝ tr¬ t¹o thµnh tõ tr¹ng th¸i plasma gi÷a anèt vµ catèt. ChÝnh v× vËy, c¸c nguyªn tö bèc bay cã n¨ng l-îng rÊt lín vµ do ®ã cã thÓ b¸m dÝnh vµo ®Õ tèt. H¬n n÷a, do c¸c nguyªn tö tho¸t khái tõ bÒ mÆt víi x¸c suÊt nhnhau nªn mµng t¹o thµnh rÊt ®óng hîp thøc vµ cã ®é ®ång ®Òu cao. Ta cã thÓ ph©n chia ph-¬ng ph¸p phón x¹ catèt thµnh mét sè lo¹i sau: - Phón x¹ mét chiÒu (H×nh 1.1a): C¬ chÕ cña nã vÉn lµ bèc bay vËt liÖu do sù b¾n ph¸ cña c¸c ion khÝ tr¬ ë tr¹ng th¸i plasma, nh-ng ph-¬ng ph¸p nµy chØ ¸p dông ®Ó chÕ t¹o tõ c¸c vËt liÖu dÉn ®iÖn. 8 - Phón x¹ RF (H×nh 1.1b): Trong ph-¬ng ph¸p nµy thÕ ®Æt vµo hai ®Çu ®iÖn cùc lµ thÕ xoay chiÒu víi c¸c vËt liÖu c¸ch ®iÖn hay cã trë kh¸ng lín th× ph-¬ng ph¸p phón x¹ mét chiÒu kh«ng sö dông ®-îc do cã sù h×nh thµnh thÕ ng-îc ng¨n dßng vËt liÖu bay tíi ®Õ. §Ó kh¾c phôc hiÖn t-îng ®ã ta cã ph-¬ng ph¸p phón x¹ RF (phón x¹ xoay chiÒu dïng d¶i tÇn sãng radio). - Ph-¬ng ph¸p phón x¹ Magnetron: §Ó n©ng cao hiÖu suÊt bèc bay trong phón x¹ RF ng-êi ta ®· t¸c ®éng tõ tr-êng vµo chuyÓn ®éng cña ®iÖn tö ®Ó t¨ng qu·ng ®-êng cña ®iÖn tö lµm cho hiÖu suÊt bèc bay t¨ng khi kh«ng cÇn ph¶i t¨ng ¸p suÊt khÝ. -V(DC) 13.6 MHz C¸ch ®iÖn Bia Phãng ®iÖn ph¸t s¸ng Phãng ®iÖn ph¸t s¸ng §Õ Anèt KhÝ phón x¹ Ch©n kh«ng KhÝ phón x¹ H×nh 1.1a Phón x¹ DC Ch©n kh«ng H×nh 1.1b Phón x¹ RF 1.2.2. Ph-¬ng ph¸p ho¸ häc. §©y lµ ph-¬ng ph¸p tæng hîp tõ c¸c c¸c ph©n tö ®Ó t¹o thµnh vËt liÖu víi c¸c kÝch th-íc h¹t theo mong muèn. Ph-¬ng ph¸p nµy cã -u ®iÓm lµ kh«ng ®ßi hái c¸c thiÕt bÞ ®¾t tiÒn nh- c¸c hÖ ch©n kh«ng cao, hÖ phón x¹, n¨ng l-îng tiªu 9 tèn thÊp nh- c¸c ph-¬ng ph¸p vËt lý. Trong ph-¬ng ph¸p nµy ng-êi ta th-êng dùa trªn nguyªn t¾c kÕt hîp ho¸ häc nhê mét sè ph¶n øng nh- thuû ph©n, nhiÖt ph©n, ph¶n øng oxy ho¸ - khö,... ®Ó chÕ t¹o vËt liÖu. Do qu¸ tr×nh vµ c¸ch thøc chÕ t¹o vËt liÖu ¶nh h-ëng m¹nh ®Õn cÊu tróc, tÝnh chÊt vµ nhiÒu th«ng sè kh¸c cña vËt liÖu cho nªn th«ng th-êng ng-êi ta ph©n lo¹i ph-¬ng ph¸p nµy dùa trªn c¸ch thøc chÕ t¹o vËt liÖu. 1.2.2.1. Ph-¬ng ph¸p ®iÖn ho¸. Ph-¬ng ph¸p anèt ho¸: §©y lµ mét ph-¬ng ph¸p dùa trªn ph¶n øng oxy ho¸ - khö ë c¸c ®iÖn cùc ®Ó t¹o mµng víi ®é dµy theo ý muèn vµ ®-îc sö dông réng r·i trong c«ng nghiÖp. Ph-¬ng ph¸p nµy ®-îc dïng chñ yÕu ®Ó t¹o c¸c mµng «xÝt cña kim lo¹i nh- Al, Ta, Nb, Ti, Zr,... Kim lo¹i bÞ «xi ho¸ lµ anèt ®-îc nhóng trong dung dÞch ®iÖn ly vµ anèt lÊy ion «xy tõ dung dÞch. Tèc ®é lín lªn cña mµng tØ lÖ víi luü thõa c¬ sè e cña c-êng ®é ®iÖn tr-êng. Cã thÓ dïng ph-¬ng ph¸p dßng kh«ng ®æi hoÆc thÕ kh«ng ®æi cho ph-¬ng ph¸p «xy ho¸ anèt. Trong mét sè tr-êng hîp cã thÓ dïng axÝt lµm chÊt ®iÖn ly. Mét sè chÊt ®iÖn ly cã kh¶ n¨ng hoµ tan «xÝt võa t¹o thµnh lµm cho mµng bÞ xèp vµ sù «xy ho¸ ph¶i th«ng qua c¸c lç xèp. §é dµy cña mµng tØ lÖ víi thêi gian «xy ho¸ vµ dßng «xy ho¸. C¸c chÊt ®iÖn ly mµ kh«ng cã hiÖu øng hoµ tan nµo ®èi víi mµng «xÝt ®ang lín th× sau khi ®¹t ®-îc ®é dµy nµo ®ã (gi÷ nguyªn thÕ) tèc ®é «xy ho¸ sÏ gi¶m m¹nh xuèng kh«ng, ®é dµy cuèi cïng cña mµng tØ lÖ víi thÕ ®Æt vµo. §iÒu nµy gióp cho qu¸ tr×nh anèt ®¹t ®-îc ®é dµy mong muèn. CÇn chó ý ®é dµy cña mµng phô thuéc rÊt nhiÒu vµo nhiÖt ®é vµ trong mét ph¹m vi nµo ®ã phô vµo lo¹i chÊt ®iÖn ly ®em dïng. H¬n n÷a, viÖc lùa chän dung dÞch 10 ®iÖn ly cho phÐp ta chÕ t¹o c¶ mµng xèp vµ mµng ®Æc thËm chÝ c¶ mµng composite. 1.2.2.2. Ph-¬ng ph¸p sol – gel. Ph-¬ng ph¸p sol-gel cho phÐp chÕ t¹o c¸c hÖ b¸n dÉn kÝch th-íc nhá chÊt l-îng cao tõ nh÷ng chÊt tiÒn ®Þnh ph©n tö (Molecular precusors) ban ®Çu th«ng qua th«ng qua c¸c ph¶n øng polymer ho¸ v« c¬. §©y lµ ph-¬ng ph¸p ®-îc sö dông réng r·i ®Ó chÕ t¹o c¸c oxÝt v« c¬ b»ng ph-¬ng ph¸p ho¸ häc dung dÞch(wet chemistry). Ph-¬ng ph¸p nµy th-êng cã nh÷ng -u ®iÓm h¬n so víi c¸c ph-¬ng ph¸p kÕt tinh th«ng th-êng: - HÖ ®¬n pha nhiÒu thµnh phÇn (Homogeneous multi-components system) cã thÓ dÔ dµng thu ®-îc b»ng c¸ch trén nh÷ng dung dÞch tiÒn ®Þnh ph©n tö ban ®Çu víi nhau, s¶n phÈm t¹o thµnh cã ®é ®ång nhÊt vµ ®é tinh khiÕt ho¸ häc cao. - NhiÖt ®é cÇn cho qu¸ tr×nh c«ng nghÖ thÊp h¬n so víi c¸c ph-¬ng ph¸p bét th«ng th-êng, t¹o ®iÒu kiÖn cho c«ng nghÖ nµy dÔ thùc thi h¬n. - Cã thÓ t¹o ra bét víi bÒ mÆt riªng lín, ho¹t tÝnh cao do kÝch th-íc h¹t nhá vµ sù ph©n bè kÝch th-íc h¹t rÊt hÑp. - TÝnh l-u biÕn(Rheological properties) cña sol vµ gel cho phÐp t¹o ra c¸c cÊu h×nh ®Æc biÖt nh-: Sîi(Fibers), mµng máng(Thin film) hay d¹ng composite b»ng c¸c ph-¬ng ph¸p tr¶i ly t©m, nhóng hay Ðp viªn,...v.v. C¬ së hãa häc cña qu¸ tr×nh sol-gel chÕ t¹o oxit th-êng dùa trªn qu¸ tr×nh thuû ph©n (Hydrolysic) vµ ng-ng tô (Condensation) c¸c chÊt tiÒn ®Þnh. B»ng c¸ch ®iÒu chØnh tèc ®é cña hai ph¶n øng thuû ph©n vµ ng-ng tô ta sÏ thu ®-îc c¸c vËt liÖu mong muèn. Tõ dung dÞch Sol bao gåm c¸c chÊt ®-a vµo ph¶n øng ®-îc hoµ 11 tan víi nhau qua c¸c ph¶n øng thuû ph©n vµ ng-ng tô ta sÏ ®-îc gel. Qu¸ tr×nh sol-gel cã thÓ cho ta gel chøa toµn bé c¸c chÊt tham gia ph¶n øng vµ dung m«i ban ®Çu hoÆc kÕt tña gel t¸ch khái dung m«i cã khi lµ c¶ c¸c chÊt sau ph¶n øng. Víi ®a sè c¸c ph¶n øng th× tèc ®é ph¶n øng thuû ph©n th-êng lín h¬n tèc ®é cña ph¶n øng ng-ng tô. Tuy nhiªn ®èi víi nh÷ng mµng cã ®é dµy t-¬ng ®èi th× ph-¬ng ph¸p nµy cßn gÆp nhiÒu khã kh¨n. Ph-¬ng ph¸p sol-gel ®i tõ c¸c tiÒn chÊt kh¸c nhau ®ßi hái c«ng nghÖ kh«ng gièng nhau vµ ph¹m vi øng dông kh¸c nhau. Th«ng th-êng cã thÓ chia ph-¬ng ph¸p nµy thµnh ba lo¹i chÝnh nh- sau: - Ph-¬ng ph¸p sol-gel ®i tõ thuû ph©n c¸c muèi: C¸c muèi sau khi hoµ tan vµo n-íc sÏ x¶y ra hiÖn t-îng c¸c ion cña nã kÕt hîp víi n-íc ®Ó t¹o phøc chøa n-íc. Qu¸ tr×nh thuû ph©n phøc chøa n-íc nµy t¹o ra c¸c phøc ®¬n, c¸c phøc ®¬n tiÕp tôc ng-ng tô víi nhau ®Ó t¹o ra phøc ®a nh©n(h¹t keo-sol). C¸c muèi th-êng ®-îc sö dông cho ph-¬ng ph¸p nµy lµ muèi cña axÝt nitric, axÝt clohydric vµ axit sulfuric. Ph-¬ng ph¸p nµy cã thÓ dïng ®Ó ®iÒu chÕ bét rÊt mÞn cho pin nhMnO2, tæng hîp bét oxit, TiO2 ,... ¦u ®iÓm cña ph-¬ng ph¸p nµy lµ nguyªn liÖu rÎ tiÒn do ®ã gi¸ thµnh s¶n phÈm thÊp h¬n nh÷ng ph-¬ng ph¸p kh¸c. Tuy nhiªn, do c¸c muèi nitrat vµ clorua th-êng lµ c¸c chÊt ®iÖn gi¶i m¹nh, t-¬ng t¸c ion sau ph¶n øng dÔ xóc t¸c qu¸ tr×nh lín lªn cña mÇm. V× vËy khã ®iÒu chØnh ®Ó cã h¹t kÝch th-íc nano mÐt. - Ph-¬ng ph¸p sol-gen ®i tõ thuû ph©n c¸c phøc chÊt. Phøc chÊt th-êng ®-îc dïng lµ phøc chÊt cña cation kim lo¹i víi c¸c phèi tö h÷u c¬. C¸c phèi tö h÷u c¬ ë ®©y gåm cã axit citric, axit cacboxylic, axit oleic, axit naphtalic,... 12 Ph-¬ng ph¸p nµy ®-îc sö dông ®Ó tæng hîp gèm siªu dÉn, tæng hîp c¸c hîp chÊt Perovskite cã tõ trë khæng lå nh- La1-xSrxMO3 (M: Kim lo¹i: Co,Mn,...),... Liªn kÕt gi÷a c¸c phèi tö trong c¸c phøc chÊt lµ liªn kÕt phèi trÝ, n¨ng l-îng liªn kÕt th-êng nhá h¬n n¨ng l-îng liªn kÕt cña c¸c ion, tÝnh ph©n cùc gi¶m do vËy dÔ ®¹t ®-îc sù hoµ trén ph©n tö gi÷a c¸c thµnh phÇn ph¶n øng, v× vËy s¶n phÈm ph©n bè ®Òu vµ kÝch th-íc h¹t nhá. - Ph-¬ng ph¸p sol-gel ®i tõ thuû ph©n alkoxide. §©y lµ ph-¬ng ph¸p mµ vËt liÖu ban ®Çu lµ c¸c alkoxide nh-ng s¶n phÈm cuèi cïng thu ®-îc th-êng cã chÊt l-îng rÊt cao. Tuy gi¸ thµnh cña nguyªn liÖu rÊt cao do viÖc ®iÒu chÕ c¸c alkoxide lµ t-¬ng ®èi khã. Nh-ng ®©y vÉn lµ mét ph-¬ng ph¸p th«ng dông trong viÖc t¹o nh÷ng vËt liªu ®ßi hái ®é tinh khiÕt cao. ChÝnh v× thÕ ph-¬ng ph¸p nµy ngµy cµng ph¸t triÓn vµ thu hót ®-îc sù quan t©m cña nhiÒu ngµnh khoa häc. 1.2.2.3. Ph-¬ng ph¸p CVD [6]. B»ng nh÷ng ph-¬ng ph¸p hãa hoÆc lý ng-êi ta t¹o ra vËt liÖu d-íi d¹ng h¬i råi cho h¬i nµy ng-ng ®äng trªn bÒ mÆt chÊt r¾n ®Ó cã líp phñ. Khi ng-ng ®äng cã thÓ cã ph¶n øng hãa häc x¶y ra nªn kh«ng nhÊt thiÕt vËt liÖu ë líp phñ ph¶i gièng nh- lµ vËt liÖu ë pha h¬i. §Ó chÕ t¹o bét kim lo¹i tinh khiÕt, ng-êi ta dïng b×nh kÝn, hót ch©n kh«ng cao vµ ®èt nãng kim lo¹i ®Ó kim lo¹i nãng ch¶y råi bèc bay lªn hoÆc trùc tiÕp bèc bay lªn tõ pha r¾n(th¨ng hoa). H¬i kim lo¹i bay lªn ®-îc ng-ng tô l¹i trªn bÒ mÆt vËt r¾n ®Æt gÇn ®Êy còng ë trong b×nh ch©n kh«ng. §Ó chÕ t¹o bét víi khèi l-îng ®¸ng kÓ ng-êi ta dïng lß cao tÇn ®Ó lµm nãng ch¶y vµ bèc bay liªn tôc. H¬i ®-îc dÉn qua èng cã bÒ mÆt ®-îc lµm l¹nh nªn ng-ng tô l¹i, vµ t¹o thµnh bét kim lo¹i. Sau ®ã ®-îc lµm l¹nh tiÕp ®Ó bét r¬i xuèng, läc lÊy ra ngoµi. 13 Muèn t¹o bét oxÝt kim lo¹i, thay cho ch©n kh«ng cao ng-êi ta cho khÝ oxy ë ¸p suÊt thÊp thÝch hîp thæi qua b×nh. Cïng víi sù ng-ng ®äng trªn bÒ mÆt, cã c¸c ph¶n øng hãa häc x¶y ra t¹o ®-îc bét víi thµnh phÇn mong muèn. 1.2.2.4. Ph-¬ng ph¸p phun dung dÞch trªn ®Õ nãng. Trong ph-¬ng ph¸p nµy, dung dÞch muèi chøa c¸c thµnh phÇn cña hîp chÊt ®-îc phun, l¾ng ®äng trªn ®Õ nãng vµ bÞ oxi ho¸ thµnh oxit kim lo¹i. Thµnh phÇn cña mµng thay ®æi khi thay ®æi thµnh phÇn dung dÞch phun. KhÝ nÐn t¹o ¸p suÊt th-êng lµ khÝ tr¬ hoÆc kh«ng khÝ. Ph-¬ng ph¸p nµy cã thÓ cho phÐp t¹o mµng cã diÖn tÝch réng, ®é b¸m ®Õ tèt, kh¶ n¨ng ®ång ®Òu cao. MÆt kh¸c, do thiÕt bÞ sö dông ®¬n gi¶n nªn ph-¬ng ph¸p nµy kh¸ kinh tÕ. Tuy nhiªn, ph-¬ng ph¸p nµy cã h¹n chÕ lµ t¹p chÊt trong m«i tr-êng cã thÓ ¶nh h-ëng tíi chÊt l-îng cña vËt liÖu. §iÓn h×nh cña ph-¬ng ph¸p nµy lµ c«ng nghÖ chÕ t¹o mµng ITO, mµng SnO2 cho pin mÆt trêi[35]. Trong qu¸ tr×nh nghiªn cøu ®Ó hoµn thµnh luËn v¨n nµy, chóng t«i ®· lùa chän ph-¬ng ph¸p "Phun dung dÞch trªn ®Õ nãng" ®Ó chÕ t¹o vËt liÖu ITO vµ c¸c vËt liÖu TCO kh¸c . 1.3. Mµng ®iÖn cùc trong suèt dÉn ®iÖn ITO. Màng máng In2O3 pha t¹p thiÕc ITO ®-îc nghiªn cøu rÊt réng r·i v× kh¶ n¨ng øng dông rÊt tèt, ®-îc ®¸nh gi¸ là màng dÉn ®iÖn tèt nhÊt [27] , øng dông chÕ t¹o pin mÆt trêi víi ®é truyÒn qua lín, ®iÖn trë bÒ mÆt nhá, ®é bÒn cao. HiÖn nay ng-êi ta sö dông nhiÒu ph-¬ng ph¸p ®Ó chÕ t¹o mµng: Phón x¹, phun nhiÖt ph©n dung dÞch, bèc bay chïm ®iÖn tö,…Sau ®©y chóng t«i thèng kª mét sè kÕt qu¶ nghiªn cøu ®· c«ng bè trªn thÕ giíi (B¶ng 1.1). Ta thÊy r»ng hiÖn nay kÕt 14 qu¶ chÕ t¹o màng ITO ®ang ë møc  ~ 10-4 – 10-3 cm, và ®é truyÒn qua trªn 80 %. 1.4. Mµng ®iÖn cùc trong suèt dÉn ®iÖn SnO2 . Màng «-xÝt Indi tuy tèt nh-ng Indi cã gi¸ thành rÊt cao do ®ã ®· cã nhiÒu h-íng nghiªn cøu thay thÕ ®-îc ph¸t triÓn, trong ®ã cã hai vËt liÖu næi bËt là «xÝt thiÕc và «-xÝt kÏm. Mµng SnO2 víi thµnh phÇn chñ yÕu lµ Sn vµ thªm vµo ®ã cßn cã F- hay Sb3+. Mµng SnO2 cã cÊu tróc tø gi¸c, lµ vËt liÖu ®-îc sö dông réng r·i ®Ó chÕ t¹o c¶m biÕn hãa häc, trong c¸c Sensor th× ®-îc dïng ®Ó ph¸t hiÖn mét sè khÝ ®éc cã h¹i cho søc kháe vµ tÝnh m¹ng cña con ng-êi nh- CO, H2, CH4 ,... Mµng nµy cã -u ®iÓm lµ ®é b¸m dÝnh cao, ®é bÒn hãa häc tèt, kh«ng bÞ ph¸ hñy bëi H2O vµ kh¸ bÒn v÷ng c¶ khi cã t¸c ®éng cña dung dÞch muèi- axÝt. §Æc biÖt mµng cã tÝnh dÉn ®iÖn tèt, ®é trong suèt cao, chi phÝ s¶n xuÊt thÊp nh-ng mµng nµy l¹i cã nh-îc ®iÓm lµ bÞ ph¸ hñy trong axÝt HF. C¸c ph-¬ng ph¸p chÕ t¹o th«ng dông lµ: Bèc bay nhiÖt trong ch©n kh«ng, phón x¹ catèt, phun phñ b»ng h¬i hãa häc, thñy ph©n bôi dung dÞch,... C¸c t¹p chÊt ®-îc sö dông lµ: Sb, F,… Chóng t«i xin giíi thiÖu mét sè kÕt qu¶ nghiªn cøu mµng SnO2 ®· c«ng bè trªn thÕ giíi (B¶ng 1.2). Chóng ta cã thÓ thÊy ®-îc màng «-xÝt thiÕc cã chÊt l-îng kh«ng thua kÐm g× màng Indi «-xÝt, cã kh¶ n¨ng thay thÕ rÊt tèt cho ®iÖn cùc b»ng Indi «-xÝt. Màng SnO2 hiÖn nay ®-îc pha t¹p chñ yÕu b»ng Flo, và ®iÖn trë bÒ mÆt cña màng SnO2 : F ë møc 10 /, ®é truyÒn qua trªn 80%. 15 B¶ng 1.1 : KÕt qu¶ nghiªn cøu vËt liÖu ITO . Tài liệu tham khảo Phương pháp chế tạo [28] In2O3 SnO2 Bốc bay chùm điện tử [32] In2O3:Sn [7] ITO [15] ITO:Sn [33] In2O3:Sn [16] InOx [23] ITO [9] In2O3:CdO Điện trở (điện trở suất, độ dẫn) Thông số chế tạo Hỗn hợp In2O3 và SnO2 40-70 / 90% In, 10%Sn 6-12      Phun nhiệt phân Sol – gel ITO   CVD Phún xạ   Thông tin bổ sung 400-1000 nm 2-5.10-4 cm >10-3 cm  0.083 - 0.089 cm  0.021- 0.023 cm 400oC Nhiệt độ phòng Phun thủy phân 10 wt%Sn, 525oC 35/ Phún xạ 380oC 1.28 10-3 cm Dung dịch hóa học Độ truyền qua Phủ quay 3000 vòng /phút, nhiệt phân ở 220o 2.54 10-3 cm trong 1 phút, ủ 800oC 5% Cd/In 16800 S/cm 16 > 90% Điện trở suất giảm nhanh theo nhiệt độ trong khoảng 400 – 500o, min trong khoảng 500 - 800 B¶ng 1.2 : KÕt qu¶ nghiªn cøu vËt liÖu SnO2 . Tài liệu tham Phương pháp Thông số chế tạo khảo chế tạo Điện trở (điện trở suất, độ dẫn) [22] SnO2 Phun nhiệt phân Trên đế kính hoặc thạch anh, 400oC  1.5 k  Ban đầu  50   Sau khi ủ nhiệt 1.5 h ở 500oC [25] SnO2:F Phun dung dịch 60 – 70 at% F, 0.1 – 0.5 M SnCl4 300  Độ truyền qua ~ 80% [10] SnO2:F SnO2:Sb [17] SnO2:Sb Phun dung dịch Td=350-400oC Phun nhiệt phân 400oC, 2wt% SbCl3 2.17 / 45 - 55 % [21] SnO2:F Phun nhiệt phân SnCl2 15 wt% NH4F 1.75  85% (800 nm) [20] SnO2:F Sol nhiệt phân (Pyrosol) 530oC <10 / ~ 3.9 10-4 cm ~ 85% 0.28 / 66% [21] SnO2:F  5.65 / 17 Thông tin bổ sung Kết luận hạt lớn hơn khi R nhỏ và ngược lại Độ truyền qua giảm khi nồng độ SnCl4 tăng, còn điện trờ thì ngược lại.  70% (800nm) Độ truyền qua giảm khi nồng độ Sb tăng. SnCl2.5H2O (11g) + 5 ml HCl + C2H5OH NH4F + nước cất Thời gian 40’ Tốc độ phun: 61/phút Áp suất 6.5*104 Nm SnCl4.5H2O + nước + C2H5OH, điều chỉnh PH bằng HCl Dùng NH4F+HF (.091 M) Điện cực trên lưới Nikel Ch-¬ng 2 tæng quan vÒ pin mÆt trêi nano tiO2 . 2.1. VËt liÖu nano TiO2 . TiO2 kÕt tinh d-íi 3 d¹ng thï h×nh lµ Anatase, Rutile vµ Brookit. Trong ®ã d¹ng phæ biÕn nhÊt vÉn lµ Rutile. Tuú theo ®iÒu kiÖn chÕ t¹o mµ chóng ta cã thÓ thu ®-îc vËt liÖu cã c¸c pha kh¸c nhau hoÆc c¶ 3 pha cïng tån t¹i. CÊu tróc cña TiO2 th-êng gÆp lµ Anatase vµ Rutile. Pha Rutile cã sù biÕn d¹ng Orthohombic yÕu cßn ë pha Anatase cã sù biÕn d¹ng m¹nh. ChÝnh ®iÒu nµy ®· dÉn ®Õn pha Rutile cã tÝnh ®èi xøng cao h¬n ë pha Anatase. Trong c¸c øng dông thùc tiÔn, pha Anatase cã ho¹t tÝnh cao h¬n vµ nã ®-îc sö dông trong cÊu tróc pin mÆt trêi quang ®iÖn hãa nano TiO2. e EC UV- ray Ti+(3d) Vïng dÉn -   380 nm Anatase   410 nm Rutile Eg = 3.2 eV Anatase 3.0 eV Rutile h EV + h O2-(2p) Vïng ho¸ trÞ H×nh 2.1: S¬ ®å chuyÓn møc n¨ng l-îng electron cña TiO2 khi bÞ kÝch thÝch 18 VÒ mÆt vËt lý, TiO2 lµ b¸n dÉn «xÝt. Theo [18] vïng dÉn lµ vïng ®-îc t¹o thµnh do c¸c møc 3d cña Ti cßn vïng ho¸ trÞ lµ cña oxy (2p), v× vËy khi hÊp thô ¸nh s¸ng cã b-íc sãng λ < 380 nm (®èi víi pha Anatase) hay ®iÖn tö ®-îc cÊp mét n¨ng l-îng E ≥ 3.2 eV th× ®iÖn tö sÏ nh¶y tõ vïng 2p cña oxy lªn vïng 3d cña Titan nh- h×nh 2.1. 2.2. Mét sè øng dông tiªu biÓu cña VËt liÖu nano TiO2 . 2.2.1. øng dông trong lÜnh vùc m«i tr-êng. TiO2 lµ vËt liÖu kh«ng cã ®éc tÝnh nh-ng d-íi t¸c dông cña tia cùc tÝm, Nano TiO2 trë thµnh mét chÊt «xy ho¸ khö rÊt m¹nh, thËm chÝ cã thÓ ®ãng vai trß xóc t¸c cho ph¶n øng t¸ch n-íc. C¸c s¶n phÈm t¹o thµnh cã thÓ øng dông trong pin nhiªn liÖu [29]. TiO2 + h  h+ + e- (2) h+ + H2O  H+ + OH- (3) e- + O2 + H+  HO2 (4) 2H2O = O2 + 2H2 (5) C¸c chÊt h÷u c¬ g©y « nhiÔm d-íi t¸c dông quang xóc t¸c cña TiO 2 sÏ bÞ ph©n huû thµnh c¸c chÊt kh«ng ®éc h¹i H 2O, CO2 ,... VÝ dô: Trichloromethane (CHCl3) lµ s¶n phÈm sau khi khö trïng n-íc sinh ho¹t b»ng chlorination(Clo) bÞ nghi lµ t¸c nh©n g©y ung th- sÏ bÞ ph©n huû thµnh CO 2 vµ HCl d-íi t¸c dông cña quang xóc t¸c TiO2 theo ph-¬ng tr×nh: H2O + CHCl3 + (1/2)O2  CO2 + 3HCl 19 (6) T¸c dông khö ®éc vµ lµm s¹ch n-íc cña TiO2 còng ®-îc øng dông trong nu«i trång thñy s¶n: N-íc th¶i sau mçi chu kú nu«i sÏ chøa nhiÒu ®éc tè g©y h¹i vµ còng lµ nguån g©y bÖnh. Nªn sau mçi chu kú nu«i trång chóng ta cÇn ph¶i thay nguån n-íc. Sö dông TiO2 lµm t¸c nh©n khö lo¹i ®éc tè tr-íc khi th¶i nguån n-íc nµy ra m«i tr-êng lµ mét ®iÒu hÕt søc cÇn thiÕt ®Ó b¶o vÖ m«i tr-êng sinh th¸i. §iÒu nµy sÏ lµm h¹n chÕ mét c¸ch tèi ®a nguån gèc g©y dÞch bÖnh. Sö dông c«ng nghÖ khö ®éc tè dùa trªn tÝnh chÊt quang xóc t¸c cña TiO 2 høa hÑn nh÷ng thµnh c«ng trong lÜnh vùc nu«i trång thñy s¶n ë n-íc ta, mét lÜnh vùc mµ n-íc ta cã nhiÒu -u thÕ. TÝnh chÊt nµy cña TiO2 cßn ®-îc øng dông trong nhiÒu lÜnh vùc kh¸c nh- khö ®éc tè chøa trong khÝ th¶i c«ng nghiÖp, nguån n-íc th¶i c«ng nghiÖp. Quang xóc t¸c cña TiO2 ®ang ®-îc nghiªn cøu vµ øng dông m¹nh mÏ: Dïng TiO2 phñ trªn bÒ mÆt hoÆc trén vµo c¸c dông cô läc nh- gèm, xèp, thuû tinh, nhùa, giÊy läc, v¶i,... cã thÓ tù lµm s¹ch, chèng gØ vµ chèng mèc. Phñ trªn nÒn, t-êng ®Ó diÖt khuÈn vµ ph©n huû c¸c h¬i ®éc h¹i trong phßng. T¹o ra c¸c bÒ mÆt tù tÈy röa, kh«ng cÇn ®Õn ho¸ chÊt vµ t¸c ®éng c¬ häc nh- phñ trªn t-êng, kÝnh c¸c c«ng tr×nh x©y dùng, xe h¬i. 2.2.2. TiO2 øng dông trong ®iÖn tö. Do cã ®é réng vïng cÊm lín Eg= 3,2 eV, mµng TiO2 ®-îc sö dông nh- mét cæng c¸ch ®iÖn trong transistor tr-êng (FET), hoÆc ®Ó lµm detector ®o bøc x¹ h¹t nh©n. Khi pha t¹p thªm c¸c t¹p chÊt thÝch hîp (nh- ®Êt hiÕm, photpho,...) c¸c møc n¨ng l-îng t¹p h×nh thµnh trong vïng cÊm Ea. NÕu ®iÖn tö ®ång lo¹t chuyÓn tõ møc kÝch thÝch vÒ c¸c møc n¨ng l-îng nµy sÏ ph¸t ra c¸c bøc x¹ theo mong muèn. Cöa sæ ®æi mµu ho¹t ®éng dùa trªn nguyªn lý nµy. 20