304-Article Text-1206-2-10-20220913.Pdf

THIẾT KẾ VI MÔ TƠ TỊNH TIẾN KIỂU TĨNH ĐIỆN DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ VI CƠ ĐIỆN TỬ MEMS Tạp chí Khoa học và Kỹ thuật ISSN 1859 0209 5 TÍNH CHẤT QUANG CỦA MÀNG M NG InSb TRÊN ĐẾ c SAPPHIRE ĐƯỢC CHẾ TẠO BẰNG P[.]

TÍNH CHẤT QUANG CỦA MÀNG M NG InSb TRÊN ĐẾ c-SAPPHIRE

ĐƯỢC CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP LẮNG ĐỌNG LASER XUNG

Nguyễn Văn Tuấn 1 , Trần Quang Đạt 1 , Nguyễn Vũ Tùng 1 ,

Phùng Đình Phong 2

, Phạm Văn Thìn 1,* 1

Khoa Hoá - Lý kỹ thuật, Đại học Kỹ thuật Lê Quý Đôn

2Phòng Đào tạo, Đại học Kỹ thuật Lê Quý Đôn

Tóm tắt

Màng mỏng 1 µm-InSb kết tinh trên đế c-sapphire đ hế t o ng ph ng ph p ng đ ng

laser xung (PLD) và đ nghi n u Phân tí h nhiễu x tia X (XRD) ho th y màng InSb giàu S đ u t o từ tinh thể nano ở kí h th ớ kh nhau từ 148 nm đến 322 nm,

trong dải nhiệt độ t o m u (Td) 250°C-400°C Ở Td th p (< 400°C), màng InS kết tinh với

u trú đa tinh thể, trong khi ở 400°C màng ó u trú gần nh đ n tinh thể ủa h tinh thể zinc blende Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) và nguy n tử ( FM) ph h p với kết quả

phân tí h XRD, và ho th y màng ó u trú vi mô iến đổi từ u trú vi h t ở Td th p sang

u trú gần nh i n t (h t to) ở Td ao h n Phép đo phổ t n x Raman ho th y màng hế

t o ó ph ng th dao động kh nhau (2T , TO-TA, Sb-S , TO, và LO) ph thuộ vào

Td Phép đo phổ hồng ngo i iến đổi Fourier (FTIR) ho th y ó s giảm năng ng v ng

m theo Td

Từ khóa: Bán dẫn A3B5; màng mỏng InSb; laser xung; tính chất quang của bán dẫn

1 Giới thiệu

Vật iệu n d n đ sử d ng rộng rãi trong thiết ị điện tử nhờ đặ tính ti u

th điện năng th p, tố độ truy xu t ớn Do vậy, inh kiện n d n đ sử d ng nhiều trong hệ thống t ng t và số để xử ý dữ iệu, hình ảnh, ảm iến hay thiết ị di động và vệ tinh [1] InS à một trong những vật iệu n d n đ hú ý do tính thân thiện (ít độ so với vật iệu ó v ng m rộng), năng ng huyển tiếp

tr tiếp v ng m hẹp ~0,18 eV ở nhiệt độ phòng và ó ng ỡng ớ sóng h p th h n

3 µm [2] Màng vật iệu InS thông th ờng đ hế t o ng ph ng ph p ố ay

h m phân tử (Mo e u ar Beam Epitaxy), tuy nhi n ph ng ph p này đòi hỏi đế sử

d ng ó h ng số m ng gần với tinh thể InS , ví d đế đ n tinh thể CdTe, do đó àm tăng

gi thành hế t o [3-6] Để nâng ao hiệu quả kinh tế, việ hế t o màng InS tr n

đế tinh thể thông d ng ó gi thành rẻ h n thu hút đ s quan tâm ủa nhà sản

xu t và nghi n u [7-9] Một h tiếp ận đ n giản và hiệu quả h n trong việ hế t o màng InSb à sử d ng ph ng ph p phún x magnetron hoặ ng đ ng aser xung (PLD) Ph ng ph p này ho phép kiểm so t tốt độ dày, thành phần ho h ũng nh

u trú màng vật iệu InS [10, 11] Tính h t ủa màng InS ph thuộ vào nhiệt độ,

p su t, đế sử d ng hế t o m u ũng nh thông số kh [12-15] Màng vật iệu

*

Email: thinpv@lqdtu.edu.vn https://doi.org/10.56651/lqdtu.jst.v17.n02.304

InS t o ởi ph ng ph p phún x magnetron đã đ khảo s t kỹ, tuy nhi n, ph ng

ph p này th ờng sử d ng nhiều ia vật iệu để t o ở hế độ phún đồng thời hoặ xếp

ớp Điều này sẽ àm qu trình t o màng InS trở n n ph t p h n do phải kiểm so t tốt thời gian, độ dày ủa m u,… Ng i, màng InS hế t o ởi ph ng ph p PLD h a thu đ s quan tâm phổ iến [16] PLD ó u điểm à t o màng vật iệu đa thành phần

dễ dàng do tính huyển đổi tỉ ệ t ng đ ng (stoi hiometri transfer) từ ia vật iệu đến

đế H n nữa, việ điều khiển tính h t quang hay năng ng v ng m đóng vai trò quan tr ng và ần thiết trong việ hế t o, điều khiển vật iệu thiết ị d a tr n vật iệu n d n nói hung và vật iệu InS nói ri ng [17-20] Nh m nghi n u, hế t o

ảm iến hồng ngo i d a tr n vật iệu InS một h ó hệ thống, trong bài báo này, nhóm t giả trình ày ảnh h ởng ủa u trú tinh thể, vi mô ề mặt n tính h t

quang và điện tử ủa màng InS tr n đế c-sapphire, t o ởi ph ng ph p PLD sử d ng

một ia vật iệu InS Phép đo nhiễu x tia X (XRD), kính hiển vi nguy n tử ( FM), kính hiển vi điện tử quét (SEM), quang phổ Raman và quang phổ hồng ngo i iến đổi Fourier (FTIR), ho phép khảo s t ảnh h ởng ủa nhiệt độ khi t o m u n đặ tính u trú , tính h t ủa màng InS

2 Thực nghiệm

Hình 1 Sơ đồ cấu tạo đơn giản của hệ lắng đọng laser xung PLD (a); Cấu trúc vi mô độ phân giải thấp và cao của bia InSb sau khi bị chùm tia laser tác dụng với mật độ năng lượng bốc bay

của chùm tia laser trên bia là 2 J.cm -2

, và trong 60000 xung (b và c)

C u trú màng 1 µm - InS đ n ớp đ hế t o tr n đế c-sapphire (0001) ở

nhiệt độ kh nhau (trong môi tr ờng khí r 2×10-2

m ar) Hệ PLD đ sử d ng trong

ài o, ủa hãng LightMa hinery IPEX 742, ó ớ sóng n m trong v ng tử ngo i

λ = 248 nm, độ rộng xung 25 ns M u màng đ t o với hệ PLD ở tần số ặp i ủa

laser là 10 Hz, khoảng h giữa ia vật iệu và đế à 4 m và mật độ năng ng ố

ay ủa h m tia aser tr n ia à 2 J.cm-2 Do tính huyển đổi tỉ ệ t ng đ ng từ ia vật iệu đến đế, ia vật iệu hai thành phần InS ó độ tinh khiết ao đ sử d ng (99,999% ung p ởi Ney o, Ph p) B ng h điều hỉnh mật độ năng ng ố ay

ủa h m tia aser tr n ia hoặ p su t khí khi t o m u, thành phần ho h ủa màng InS ó thể đ điều hỉnh t ng ng Trong qu trình t o m u, nhiệt độ đế (hay nhiệt

độ t o m u Td) đ điều hỉnh trong khoảng nhiệt 250°C đến 400°C ởi một đèn

ha ogen đặt phía sau Áp su t sở tr ớ khi đốt nóng ~5×10-8 m ar, tuy nhi n p su t

tr ớ khi t o màng sẽ tăng n ỡ 5×10-7 m ar do qu trình trao đổi nhiệt giữa đèn

ha ogen và uồng hân không Ch m tia aser đ ho đi qua một hệ quang h (aperture) ó t d ng h n v ng tia aser ó năng ng đồng đều Sau đó, h m tia này

đ đi vào trong uồng hân không khí thông qua một th u kính hội t Vị trí ủa th u kính này ó t d ng àm tăng giảm diện tí h t ng t ủa aser n ia vật iệu, qua đó

àm thay đổi mật độ năng ng ố ay ủa h m tia aser tr n ia Để tăng ờng tính đồng nh t ho màng InS , ũng nh àm giảm hiện t ng hình thành gi t (drop et) tr n màng InSb [21], ia và đế vật iệu đ ho quay trong qu trình t o m u (Hình 1a)

Th m vào đó, để tr nh hiện t ng già ho ủa ia do ị tia aser t d ng nhiều ần,

g ng phản x đ g n vào một hệ dao động điều hoà i n độ nhỏ, sao ho trong qu trình t o m u, diện tí h mà h m tia aser quét đ tr n ia à tối đa Hình 1b và 1c mô

tả ảnh u trú vi mô ó độ phân giải th p và ao ủa ia vật iệu InS sau khi ị h m tia laser tác d ng 60000 xung

3 Kết quả và thảo luận

M u InS đ t o ra t i Td kh nhau tr n đế c-sapphire, t i p su t 2×10-2 mbar trong môi tr ờng khí r Phổ t n s năng ng (EDS) ho năm m u ( hế t o t i 250°C)

hỉ ra r ng, d ia sử d ng ó tỉ ệ In S à 1 và tính huyển đổi tỉ ệ t ng đ ng từ ia đến màng trong hệ PLD, m u màng hế t o ó d thành phần S , thể tỉ ệ In S ~0,93

S kh iệt này ó thể đ giải thí h khi xét đến s kh iệt giữa điểm nóng hảy sôi

ủa hai nguy n tố In và S In ó điểm nóng hảy sôi th p h n à ~156°C, trong khi gi trị này ủa S ớn h n g p 4 ần, ~631°C Lú đầu, ia vật iệu ó s đồng nh t về thành phần

In và S , tuy nhi n, sau khi tia aser t ng t với ia vật iệu để t o ra h m p asma h a vật h t ao gồm h p h t InS , In, và S Một phần nguy n tử, phân tử này đi đến đế

c-sapphire đ đặt ở phía đối diện t o ra màng InS , một phần ị phún x ng trở i ia

(re-sputtering effect) [8, 22] Kết quả, sẽ gây n n s t đồng nh t về thành phần In và S Khi h m aser quét i tr n ề mặt ia vật iệu (Hình 1b và 1 ), h m p asma đ t o ra,

ó s t đồng nh t giữa tỉ ệ In và S Do vậy, màng đ hế t o ó d thành phần S [23, 24]

Hình 2a hỉ ra giản đồ nhiễu x tia X (XRD) ủa màng InS nh một hàm ủa Td

trong khoảng 250°C đến 400°C Trong ốn m u đ khảo s t, n nh đỉnh nhiễu x

từ đế c-sapphire, đỉnh nhiễu x từ màng InS với u trú tinh thể giả kẽm (zin ende) ũng đ quan s t và hỉ ra Trong dải Td, các (250°C-400°C) đỉnh nhiễu x (111), (220), (311), (511) và (440) xu t hiện ở t t ả màng InS , trong đó, ờng độ đỉnh nhiễu x

ủa (111) ớn h n so với đỉnh òn i Ở Td th p (≤ 350°C) xu t hiện th m đỉnh

nhiễu x (400), (331) và (422) Ng i, ở Td = 400°C, s hiếm u thế ủa đỉnh nhiễu

x (111) và (511) ( ng h nhiễu x ) so với đỉnh nhiễu x kh , ũng nh s suy

giảm số ng đỉnh nhiễu x so với m u hế t o t i Td ≤ 350°C, h ng tỏ màng InSb kết tinh tốt h n với u trú gần nh đ n tinh thể giả kẽm tr n đế đ n tinh thể

c-sapphire, thay vì kết tinh với u trú đa tinh thể nh m u hế t o Td th p h n Trong giản đồ XRD, đỉnh nhiễu x S (012) ũng đ hỉ ra ở t t ả màng InS Điều này ph h p với quan s t về tỉ ệ h p phần ủa màng InS trong phép phân tí h

EDS, ó d S đã đ hỉ ra ở tr n Khi Td tr n 300°C, tr n giản đồ XRD, ó s xu t hiện đỉnh nhiễu x ủa h p h t ôxit In2O3, với đỉnh (222) và (400) S hình thành h p

ch t ôxit à điều không mong muốn khi hế t o màng n d n InS

Hình 2 a) Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) của các mẫu màng mỏng InSb trên đế c-sapphire trong môi trường khí Ar, ở áp suất 2×10 -2 mbar, tại các Td khác nhau; b) Biểu đồ Scherrer của hai mẫu chế tạo tại 250°C và 350°C tương ứng tại các đỉnh nhiễu xạ được chỉ ra, và kích thước

tinh thể trung bình D tb như một hàm của Td

Khi hế t o màng mỏng trong hân không, một trong thông số quan tr ng ần

đ kể đến đó à tỉ ệ va h m (impingement rate) Tỉ ệ va h m này ho iết số ng

h t đi đến một đ n vị diện tí h ề mặt trong một đ n vị thời gian ở một p su t ố định Khi đó, thời gian trung ình hình thành một ớp nguy n phân tử vật h t đ ho ởi [25]:

 

15

10 2 B /

trong đó 1015 à mật độ nguy n phân tử trung ình ó tr n một ề mặt, s - hệ số kết dính ủa phân tử tr n ề mặt ( y ng 1), m - khối ng phân tử, P - p su t ri ng phần ủa nguy n phân tử ó khối ng m xu t hiện trong uồng hế t o m u, kB - h ng số Bo tzman,

T - nhiệt độ t o m u

Xét về s hình thành h p h p ôxit In2O3, oi trong uồng t o m u ó thành phần giống với không khí (O2 hiếm 20% về thể tí h), p su t sau khi đốt nóng ~5×10-7 mbar, do

đó p su t O2 ri ng phần à 1×10-7 m ar Ở 400°C, thời gian hình thành một ớp phân tử O2

tr n ề mặt m u ~80 s Nh vậy, trong thời gian hế t o một màng InS ó ít nh t 40 ớp phân tử O2 hình thành tr n màng InS Nhiệt độ nóng hảy sôi ủa In th p àm tăng khả năng t ng t giữa In và O2 Do vậy, s hình thành pha ôxit In2O3 à không thể tr nh khỏi

Để h n hế s hình thành In2O3, ng ời ta th ờng t o màng trong điều kiện hân không si u cao ~10-10 m ar (ở ng điều kiện, hỉ ó một ớp O2 hình thành) hay tăng tố độ t o màng Tăng tố độ t o màng ần giảm khoảng h giữa ia vật iệu và đế, hay tăng mật độ năng

ng ố ay ủa h m tia aser tr n ia, tuy nhi n điều này sẽ gây n n s hình thành gi t

tr n màng ũng nh s t đồng nh t về hiều dày thành phần ủa màng đ hế t o Trong phép đo nhiễu x tia X, đỉnh nhiễu x th ờng ị mở rộng ra trong tinh thể so với th tế do hiệu ng kí h th ớ , hiệu ng ng su t, và mở rộng do thiết ị đo

Độ mở rộng do thiết ị ó thể đ hiệu hỉnh thông qua ph ng trình sau [26]:

trong đó: βm - độ mở rộng đo đ , βi - độ mở rộng do thiết ị, βc - độ mở rộng sau hiệu hỉnh Trong ài o này, si i on ti u huẩn (không ị kết tinh hoặ không ó ng su t

mở rộng) đ sử d ng để hiệu hỉnh vị trí và o i trừ độ mở rộng do thiết ị Thêm vào

đó, đỉnh nhiễu x đ so s nh (fit) với hàm Voigt C gi trị độ mở rộng, β,

th ờng đ y à gi trị i_breath (integra reath) khi fit với hàm Voigt để y thông số i n quan ( ờng độ đỉnh nhiễu x , i- reath, diện tí h đỉnh, độ rộng ở nửa

đ i FWHM,…) Kết h p với ph ng trình S herrer, kí h th ớ tinh thể trung ình đ

ho ởi [26,27]:

cos

tb

c

với λ à ớ sóng x hiếu tới, Dtb à kí h th ớ tinh thể trung ình S p xếp i

ph ng trình tr n, vẽ iểu đồ gi trị ủa osθ theo 1/βc ( iểu đồ S herrer), kí h th ớ tinh

thể trung ình, Dtb, ó thể đ tính từ độ dố ủa đồ thị Hình 2 thể hiện iểu đồ S herrer

ho hai m u màng InS đ hế t o ở Td = 250°C và 350°C C đỉnh nhiễu x t ng ng

với gi trị ủa iểu đồ ủa từng m u màng ũng đ hỉ ra Rõ ràng, gi trị osθ giảm

t ng ng với đỉnh ó gó nhiễu x ớn, và độ mở rộng t i đỉnh nhiễu x βc (hoặ

FWHM) giảm ng với gó nhiễu x nhỏ Từ đ ờng fitted, kí h th ớ tinh thể trung ình Dtb

đ vẽ nh hàm ủa Td Kích thích Dtb tăng n khi Td tăng, thể, Dtb tăng n h n hai ần

từ kí h th ớ ~148 nm, ho m u hế t o t i 400°C S gia tăng về kí h th ớ Dtb ph h p

với s ải thiện về s kết tinh ủa màng InS ở Td ao, nh đ hỉ ra phía tr n Kí h thí h

Dtb ngo i suy từ giản đồ XRD ũng ph h p với phép đo nhiễu x th hiện theo ph ng

vuông gó với màng (Dtb < hiều dày màng)

S thay đổi u trú vi mô ủa màng InS ng với Td kh nhau đ hỉ ra trong hình 3Hình 3 (phía tr n) Với nhiệt độ t o m u - Td thay đổi, u trú vi mô thay đổi từ d ng

u trú vi h t (d ới 400°C) sang u trú gần nh i n t (h t to, t i 400°C) Rõ ràng các

h t ó hình d ng ng u nhi n và h t này ó kí h th ớ trung ình tăng n theo Td, thể

d ới 100 nm đối với m u hế t o t i 250°C n đến 300 nm đối với m u hế t o t i 350°C

và trên 500 nm đối với m u hế t o t i 350°C So s nh với kí h th ớ tinh thể trung ình

Dtb, dễ th y r ng h t này ao gồm một hoặ nhiều tinh thể InS S ph t triển về kí h

th ớ h t ó i n quan m nh mẽ tới hế Ostwa d Ripening [28] Trong hế này, khi phân tử InS đi đến đế, húng sẽ s p xếp t i vị trí ó năng ng tiểu C phân tử đến sau đó sẽ xếp n phân tử tr ớ đó để t o thành h t ó kí h th ớ ớn h n Tuy

nhiên, do Td ớn (so với điểm nóng hảy ủa vật iệu InS ), phân tử này sẽ dao động

m nh h n để tìm những vị trí ó năng ng tiểu toàn Kết quả à h t ớn sẽ trở

n n ớn h n, òn h t nhỏ sẽ trở n n nhỏ h n Khi phân tí h với u trú mặt t ngang

ủa m u, không ó s kh iệt ớn nào giữa m u đ tìm th y C m u màng đều ó hung một u trú xếp hặt, gần nh i n t (h t to) khi quan s t theo mặt t ủa m u

nh hình 3 (phía d ới)

Hình 3 Cấu trúc vi mô bề mặt của các mẫu chế tạo ở các nhiệt độ khác nhau (phía trên)

và cấu trúc vi mô mặt cắt ngang của mẫu chế tạo tại 300°C (phía dưới)

Phép đo FM th hiện tr n ề mặt m u màng InS (Hình 4) ho s ph h p với

u trú vi mô ề mặt quan s t ởi SEM Dữ iệu FM hỉ ra r ng, độ nh m ăn quân

ph ng ề mặt (rms) ủa m u màng tăng n theo Td, thể, độ nh m tăng từ 3,65 nm (m u hế t o t i 250°C) n 25,3 nm (m u hế t o t i 350°C) và sau đó giảm xuống

~23 nm (m u hế t o t i 400°C)

Hình 4 Ảnh AFM của các mẫu chế tạo ở các Td khác nhau

Ở Td th p, d h a số ng ớn vi h t, s thay đổi về kí h th ớ , hiều ao

h t à không đ ng kể, do vậy độ nh m ề mặt nhỏ S suy giảm độ nh m ho m u hế

t o t i 400°C so với m u t i 350°C, ó thể đ giải thí h ng h xét tr n ng một diện tí h mà đầu dò FM khảo s t, khi kí h th ớ h t ớn h n, v ng diện tí h này h a một số ng h t hữu h n h t mà mỗi h t ó tính đồng nh t, do vậy độ nh m ề mặt rms

sẽ giảm C phép đo u trú vi mô (SEM, FM) ph h p kết quả phân tí h phép đo XRD ở tr n

D ới t d ng ủa nguồn kí h thí h à aser, nguy n tử phân tử này dao động

d n đến khoảng h t ng đối giữa húng thay đổi, và do đó thu đ phổ t n x Raman Phổ t n x Raman trong thí nghiệm này đ đo ở nhiệt độ phòng, với nguồn laser kích thích ó ớ sóng 785 nm Trong v ng khảo s t đ vẽ ra ở hình 5, đế

c-sapphire ho phổ t n x Raman à một đ ờng thẳng C m u màng InS ho ốn

đỉnh t n x Raman, khi hế t o m u ở Td từ 250°C đến 350°C, m u màng InS hế t o

t i Td = 400°C ho một đỉnh t n x Phổ t n x Raman ủa màng vật iệu kết tinh hoặ vật iệu khối InS đ đặ tr ng ởi hai ph ng th dao động phonon ngang TO (transverse optical) ~180 cm-1 và phonon d LO ( ongitudina opti a )

~191 cm-1 [29, 30] Hai dao động phonon TO và LO này t ng ng với t n x Raman

ậ 1, i n quan tới năng ng v ng m 1,9 eV và 2,4 eV, ị phân t h ởi t ng t spin-quỹ đ o (năng ng v ng m tr tiếp ~1,8 eV phân tách thành 1,9 eV và 2,4 eV) Trong khi đó, vật iệu InS vô định hình, ó phổ Raman với một đỉnh mở rộng

ở số sóng th p, tập trung xung quanh khoảng ∼144 cm-1 Đỉnh ở gi trị th p này đ

ho à do mật độ ao ủa i n kết đồng S -S , th ờng tồn t i trong vật iệu vô định

hình [31] Nhiệt độ t o m u Td = 250°C đ ho à h a đủ để kết tinh toàn ộ màng InS , điều này ph h p với việ d thành phần S , nh đã phân tí h ở phép đo EDS

Hình 5 Phổ tán xạ Raman của mẫu InSb được chế tạo tại các Td khác nhau

B n nh đỉnh phổ quan s t đ từ giản đồ t n x Raman, ó hai đỉnh ở vị trí

153 cm-1 và ~110 cm-1, đặ tr ng ho dao động TO-T và 2T Hai dao động TO-TA và 2T này i n quan tới t n x Raman ậ 2 [30] S dị h huyển phổ t n x Raman ~8 cm-1

quan s t đ t i vị trí đỉnh t n x - 2T khi so s nh màng InS hế t o t i 250°C và 300°C, không phải do s giam giữ phonon, mà ó thể do s kh iết về ng InS kết tinh trong màng đ ải thiện, do đó gây n n s kh iệt về ng su t nội t i trong màng [32] C ờng độ đỉnh ủa hai dao động phonon TO và LO, ớn h n so với đỉnh òn i

hỉ ra r ng: (i) ông th h p phần ủa màng InS ó d S (đã đ hỉ ra ở giản đồ nhiễu

x tia X ũng nh phép đo EDS-SEM); (ii) thành phần InS kết tinh nhiều h n thành phần InSb vô định hình trong màng đ hế t o; (iii) và m u hế t o t i 400°C h a ng ớn thành phần kết tinh InS

Độ rộng v ng m ủa m u màng InS đ đ nh gi thông qua quang phổ hồng ngo i iến đối Fourier (FTIR) Trong phép đo này, khi kí h th ớ h t ớn h n so với ớ sóng ủa x , định uật t n x Ray eigh không òn đ p d ng nữa D a vào vật ý

x , Kude ka và Munk đã đề xu t một mô hình mới d a tr n đ i ng tr quang ó thể đo đ [33]:

  

với R à phần trăm nh s ng phản x , α à hệ số h p th , ho phép tính năng ng v ng

m tr tiếp

Hàm Kubelka-Munk đ iến đổi thành  ( ) p   

g

li n hệ giữa năng ng ủa x hiếu tới (hν) và năng ng v ng m quang h (Eg), trong đó A à h ng số ph thuộ vào x su t huyển tiếp, và p à hỉ số ông su t

ó i n quan đến qu trình h p th quang h Thông th ờng, p = 2 ho h t n d n ó huyển tiếp tr tiếp và p = 0,5 đối với h t ó huyển tiếp gi n tiếp [34] Do vật iệu InS ó huyển tiếp tr tiếp n n hỉ số p đ h n ng 2 Đồ thị ủa hàm

F R h( ) p theo hν, th ờng iết đến với t n g i giản đồ Tau Hình 6 à giản đồ Tau ủa các màng InSb t o m u ở Td = 250°C, 300°C, 350°C và 400°C, ho th y s ph thuộ

ủa năng ng v ng m vào Td ( ủa vật iệu ó huyển tiếp tr tiếp InS ) ó s suy

giảm năng ng v ng m (~0,02 eV) tr n dải Td = 250°C đến Td = 400°C

Hình 6 Biểu đồ Tauc và năng lượng vùng cấm E g được ngoại suy từ giản đồ Tauc

4 Kết luận

Màng InS đ hế t o tr n đế sapphire (0001) ng ph ng ph p ng đ ng aser xung (PLD), trong môi tr ờng khí r t i 2×10-2

m ar, và pha r n kết tinh với

u trú đa hoặ gần nh đ n tinh thể kh nhau ph thuộ vào Td trong dải 250°C đến 400°C Quá trình kết tinh và yếu tố ảnh h ởng đến tính h t màng InS đã đ hỉ

ra trong ài o Kí h th ớ h t trung ình ủa màng n m trong khoảng 100 nm đến

h n 500 nm Quang phổ t n x Raman và quang phổ hồng ngo i iến đổi Fourier ph

h p với u trú tinh thể và u trú vi mô ủa màng đ hế t o Kết quả nghi n u giúp hiểu rõ h n tính h t màng InS đ hế t o theo ph ng ph p PLD, nh m đa

d ng ho việ ph t triển và ng d ng màng InS trong t ng ai

Tài liệu tham khảo

[1] B.R Bennett, R Magno, J.B Boos, W Kruppa, M.G Ancona, "Antimonide-based

compound semiconductors for electronic devices: A review," Solid-State Electronics 49,

2005, pp 1875–1895 https://doi.org/10.1016/j.sse.2005.09.008

[2] K E Hnida, S Bäß er, J Me h, K Sza iłowski, R P Socha, M Gajewska, K Nielsch,

M Przybylski, G D Sulka, "Electrochemically deposited nanocrystalline InSb thin films

and their electrical properties," Journal of Materials Chemistry C 4, 2016, pp 1345-1350

https://doi.org/10.1039/C5TC03656A

[3] B.W Jia, K.H Tan, W.K Loke, S Wicaksono, S.F Yoon, "Growth and characterization

of an InSb infrared photoconductor on Si via an AlSb/GaSb buffer," Journal of Crystal

Growth 490, 2018, pp 97-103 https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2018.03.026

[4] S Thainoi, S Kiravittaya, T Poempool, Zon, N Nuntawong, S Sopitpan, S Kanjanachuchai, S Ratanathammaphan, S Panyakeow, "Molecular beam epitaxy growth

of InSb/GaAs quantum nanostructures," Journal of Crystal Growth 477, 2017, pp 30-33

https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2017.01.011

[5] M.B Lassise, T.T McCarthy, B.D Tracy, D.J Smith, Y.-H Zhang, "Molecular beam epitaxial growth and structural properties of hetero-crystalline and heterovalent

PbTe/CdTe/InSb structures," Journal of Applied Physics 126, 2019, p 045708

https://doi.org/10.1063/1.5097276

[6] D.N Talwar, N Lu, I.T Ferguson, Z.C Feng, "High resolution synchrotron extended x-ray absorption fine structure and infrared spectroscopy analysis of MBE grown

CdTe/InSb epifilms," Journal of Vacuum Science & Technology A 39, 2021, p 063401

https://doi.org/10.1116/6.0001145

[7] L Wang, X Chen, W Lu, Y Huang, J Zhao, "Optical properties of amorphous III–V

compound semiconductors from first principles study," Solid State Communications 149,

2009, pp 638-640 https://doi.org/10.1016/j.ssc.2009.01.022

[8] E.M Anderson, J.M Millunchick, "The atomistic mechanism for Sb segregation and As

displacement of Sb in InSb(001) surfaces," Surface Science 667, 2018, pp 45-53

https://doi.org/10.1016/j.susc.2017.09.014

[9] B.W Jia, K.H Tan, W.K Loke, S Wicaksono, S.F Yoon, "Growth and characterization

of InSb on (100) Si for mid-infrared application," Applied Surface Science 440, 2018,

pp 939-945 https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.01.219

[10] P.J Kelly, R.D Arnell, "Magnetron sputtering: A review of recent developments and applications," Vacuum 56, 2000, pp 159-172 https://doi.org/10.1016/S0042-207X(99)00189-X

[11] E Trynkiewicz, B.R Jany, D Wrana, F Krok, "Thermally controlled growth of surface

nanostructures on ion-modified AIII-BV semiconductor crystals," Applied Surface

Science 427, 2018, pp 349-356 https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.08.240

[12] J.E Greene, C.E Wickersham, "Structural and electrical characteristics of InSb thin films

grown by rf sputtering," Journal of Applied Physics 47, 1976, pp 3630-3639

https://doi.org/10.1063/1.323170