Oxide (ZnO) - Tìm hiểu về chất bán dẫn đa năng cho thiết bị quang điện hiện đại!

Oxide (ZnO) - Tìm hiểu về chất bán dẫn đa năng cho thiết bị quang điện hiện đại!

Oxide kẽm (ZnO), thường được gọi đơn giản là ZnO, là một chất bán dẫn II-VI với cấu trúc tinh thể wurtzite. Nó được biết đến với khả năng quang học và điện outstanding, khiến nó trở thành ứng viên hấp dẫn cho các ứng dụng trong lĩnh vực thiết bị optoelectronics hiện đại.

Tính chất của Oxide kẽm (ZnO)

ZnO sở hữu một dải gap năng lượng rộng (khoảng 3.37 eV) và hằng số hấp thụ ánh sáng cao, cho phép nó hấp thụ mạnh ánh sáng tử ngoại và ánh sáng khả kiến. Nó cũng là một vật liệu piezoelectricity tuyệt vời, có nghĩa là nó tạo ra điện áp khi bị ứng suất cơ học,

Tính chất Giá trị
Dải gap năng lượng (eV) 3.37
Hằng số hấp thụ ánh sáng (cm⁻¹) ~10⁵
Độ dẫn điện phụ thuộc vào tạp chất và nhiệt độ
Điểm nóng chảy (°C) 1975

Ứng dụng của Oxide kẽm (ZnO)

ZnO được sử dụng trong một loạt các ứng dụng, bao gồm:

  • Diode phát sáng: ZnO là vật liệu lý tưởng cho diode phát sáng (LEDs) phát ra ánh sáng xanh tím và cực tím.

  • Màn hình LCD: Lớp mỏng ZnO được sử dụng như màng dẫn điện trong màn hình LCD, giúp điều khiển dòng điện và tạo ra hình ảnh.

  • Cảm biến khí: Khả năng hấp phụ của ZnO đối với các phân tử khí nhất định làm cho nó trở thành ứng viên lý tưởng cho cảm biến khí, đặc biệt là CO, H2S và O2.

  • Pin mặt trời: ZnO được sử dụng trong pin mặt trời thin-film, nơi nó đóng vai trò như lớp window (cửa sổ) để cho phép ánh sáng đi qua đến lớp hấp thụ ánh sáng.

  • Phôi laser: ZnO có thể được sử dụng để chế tạo phôi laser hoạt động trong vùng tử ngoại và khả kiến.

Sản xuất Oxide kẽm (ZnO)

ZnO được sản xuất bằng nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm:

  • Phương pháp nhiệt độ cao: ZnO được tạo ra bằng cách nung nóng zinc oxide tinh khiết ở nhiệt độ cao trong một môi trường oxy hóa.

  • Phản ứng giữa zinc và oxy gen: ZnO được tạo ra từ phản ứng của zinc kim loại với oxy gen ở nhiệt độ cao.

  • Phương pháp lắng đọng hóa học: ZnO nano-sized có thể được sản xuất bằng phương pháp lắng đọng hóa học như sputtering, CVD (Chemical Vapor Deposition)

Lợi thế và nhược điểm của Oxide kẽm (ZnO)

Lợi thế:

  • Dải gap năng lượng rộng cho phép hấp thụ ánh sáng trong vùng tử ngoại và khả kiến

  • Khả năng piezoelectricity cao

  • Chi phí sản xuất tương đối thấp

Nhược điểm:

  • Độ bền cơ học của ZnO có thể bị hạn chế

  • Phản ứng dễ dàng với các môi trường ẩm ướt, cần xử lý bề mặt để bảo vệ

Tương lai của Oxide kẽm (ZnO)

ZnO được coi là một vật liệu đầy hứa hẹn trong lĩnh vực optoelectronics và có tiềm năng lớn cho các ứng dụng trong tương lai. Nghiên cứu hiện nay tập trung vào việc cải thiện độ bền cơ học của ZnO, tối ưu hóa tính chất quang điện của nó và khám phá các ứng dụng mới như:

  • Pin mặt trời thế hệ mới: ZnO được sử dụng trong pin perovskite-based, là loại pin mặt trời có hiệu suất cao hơn so với silicon thông thường.
  • Thiết bị optoelectronics linh hoạt: ZnO được tích hợp vào các thiết bị optoelectronics linh hoạt và 투명, mở ra khả năng ứng dụng trong các màn hình gập và thiết bị cảm ứng

Với những đặc tính ưu việt và tiềm năng lớn của mình, Oxide kẽm chắc chắn sẽ đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển công nghệ trong tương lai.