NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU CeO2/TiO2 NANO ỐNG VÀ HOẠT TÍNH XÚC TÁC PHÂN HỦY QUANG HÓA TRONG VÙNG KHẢ KIẾN

lớn các mức n ng lƣợng với khoảng cách đủ gần để có thể đƣợc xem nhƣ là một
vùng liên tục của các mức n ng lƣợng. Khoảng cách của một vùng n ng lƣợng chỉ
phụ thuộc vào sự tƣơng tác của các vùng lân cận, trong khi số mức n ng lƣợng
trong vùng phụ thuộc vào tổng số cấu tử tƣơng tác (và số các nguyên tử trong tinh
thể). Nhìn chung, một chất r n có một số lƣợng đáng kể các vùng n ng lƣợng cho
phép từ các mức n ng lƣợng nguyên tử khác nhau. Khoảng cách n ng lƣợng E g giữa
các vùng n ng lƣợng cho phép đƣợc gọi là n ng lƣợng vùng cấm bởi vì các electron
không đƣợc phép tồn tại ở đó [182]. Khi đƣợc kích thích, các electron từ vùng VB
nhảy sang vùng CB qua khoảng trống n ng lƣợng làm cho vật liệu dẫn điện tạo ra
các l và các electron trong m i vùng tƣơng ứng.
Có hai loại chất bán dẫn: chất bán dẫn nguyên tố (elemental semiconductors)
nhƣ silic hay gecmani đƣợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp điện tử và hợp chất
bán dẫn (semiconductor compounds) nhƣ các oxit kim loại hay các chalcogenide
thƣ ng đƣợc sử dụng trong l nh vực quang xúc tác. Một tinh thể bán dẫn tinh khiết
chỉ chứa một nguyên tố hay một hợp chất đƣợc gọi là chất bán dẫn nội tại (intrinsic
semiconductor) thể hiện nhƣ là chất cách điện ở 0 K. Trong chất bán dẫn nội tại, số
electron dẫn và l trống bằng nhau, mức Fermi nằm ở chính giữa vùng hóa trị và
vùng dẫn. Các vật liệu bán dẫn không dẫn điện tốt và có giới hạn tại trạng thái thuần
khiết, do số lƣợng rất ít các điện tử tự do trong vùng dẫn và l trống trong vùng hóa
trị. Do đó, tính chất của các chất bán dẫn này phải đƣợc cải thiện bằng cách gia t ng
lƣợng điện tử tự do hay l trống để gia t ng tính dẫn tạo thành các linh kiện điện tử
hữu ích. Một chất bán dẫn đƣợc tạo thành khi thêm tạp chất vào vật liệu thuần khiết
đƣợc gọi là chất bán dẫn pha tạp (extrinsic semiconductor). Khi thêm tạp chất vào
thì cấu trúc vùng bị thay đổi, các tạp chất trong chất bán dẫn gây ra các mức n ng
lƣợng riêng biệt gọi là mức tạp chất. Có thể giải thích một cách đơn giản về bán dẫn
pha tạp nh vào l thuyết vùng n ng lƣợng nhƣ sau: Khi pha tạp, s xuất hiện các
mức pha tạp nằm trong vùng cấm, chính các mức này khiến cho electron dễ dàng
chuyển lên vùng dẫn hoặc l trống dễ dàng di chuyển xuống vùng hóa trị để tạo nên
tính dẫn của vật liệu. Vì thế, chỉ cần pha tạp với hàm lƣợng rất nh c ng làm thay
đổi lớn tính chất dẫn điện của chất bán dẫn. Khi một chất bán dẫn đƣợc pha tạp với
6