Nghiên cứu chế tạo ZnO nanorod trên một số đế khác nhau bằng phương pháp điện phân

Khóa luận tốt nghiệp GVHD:PGS.TS Lê Văn Hiếu MỞ ĐẦU Ngay từ những ngày đầu xuất hiện, con người thời kỳ nguyên thủy đã “tự hỏi” chính bản thân họ rất nhiều câu hỏi về mọi vấn đề thường gặp nhất trong cuộc sống. Ví dụ như: lửa do đâu mà có? Tại sao họ không bay được trong khi chim bay được? Những câu hỏi mà bây giờ chúng ta xem như rất ngây ngô lại là thứ vô cùng ý nghĩa vào thời kỳ đó. Điều đó cho thấy rằng những mầm mống khoa học sơ đã khai hình thành. Xã hội ngày càng tiến bộ, những nhu cầu về vật chất và tinh thần cũng ngày càng tăng. Để có thể đáp ứng lại những đòi hỏi đó, hàng loạt những khám phá – phát minh kinh điển ra đời. Từ đây mặc cho những biến động lớn của xã hội loài người, khoa học đã chính thức được chào đời và phát triển mạnh mẽ hỗ trợ những ngành khác phát triển. Cũng giống như những ngành khác trong xã hội, khoa học rất đa dạng và phức tạp. Sự đào thải luôn luôn diễn ra hằng ngày, hằng giờ trong mọi lãnh vực, mà trong đó khoa học cũng không thể nào tránh khỏi. Những ngành khoa học cổ điển đang dần bị thay thế bởi những ngành khoa học hiện đại, những ngành có thể phần nào đáp ứng được những đòi hỏi khắc nghiệt của cuộc sống. Điển hình nhất là khoa học về vật liệu, năng lượng,… Vào thập niên 40 của thế kỷ trước, sự ra đời của pin mặt trời làm cho giới khoa học nghiên cứu về năng lượng xôn xao, vì sự vô tận của nguồn năng lượng mặt trời. Pin mặt trời thế hệ thứ nhất ra đời đáp ứng được nhu cầu hiện tại nhưng giá thành cao và khó lắp đặt. Do đó, đòi hỏi khoa học về vật liệu phải vào cuộc để lãnh đạo cuộc cách mạng công nghệ mang tính lịch sử. Trên quan điểm của các nhà khoa học , căn cứ vào kết cấu của vật liệu làm nên pin mặt trời họ chia thành 4 thế hệ: thế hệ 1 là dùng tinh thể silicon dạng đơn lớp (đơn tinh thể) theo tiếp xúc p-n, thế hệ thứ 2 vẫn là silicon màng mỏng và đa lớp theo tiếp xúc p-n, thế hệ thứ 3 là dùng những vật liệu polyme hay chất nhuộm màu ở kích thước SVTH:Nguyễn Thị Thái Thanh Trang 1 Khóa luận tốt nghiệp GVHD:PGS.TS Lê Văn Hiếu nano nhưng không theo tiếp xúc p-n, thế hệ thứ 4 sử dụng những vật liệu lai hóa giữa polymer và các hạt nano vô cơ (hybrid materials). Pin mặt trời thế hệ thứ tư sử dụng vật liệu lai hóa với những ưu điểm giá thành rẻ, dễ lắp đặt, thân thiện với môi trường đã mở ra một thời kỳ hứa hẹn cho nghành năng lượng. Cũng như vậy vật liệu lai hóa đã kết hợp được những tính chất độc đáo duy nhất của các hạt nano vô cơ với tính chất hình thành màng của các polymer mở ra cánh cửa dẫn đến việc chế tạo loại vật liệu thế hệ mới mà nó hoạt động như một lớp quang hoạt trong pin mặt trời. Trong các loại vô cơ bán dẫn thì ZnO nổi trội với độ rộng vùng cấm lớn, có nhiều trong tự nhiên, không độc hại, tinh thể nano có những tính chất tuyệt vời như phát sáng ở vùng tử ngoại ở nhiệt độ phòng. Đồng thời ZnO là một trong những vật liệu có thể tạo ra cấu trúc nano với nhiều hình thái nhất. Cấu trúc nano ZnO dạng “lược” hay “ bàn chông” được đưa vào góp phần làm lớp quang hoạt trong pin mặt trời thế hệ thứ tư. Yêu cầu làm thế nào để chế tạo được cấu trúc nano dạng “bàn chông” mọc đều, định hướng theo trục c trên đế là nhiệm vụ của các nhà khoa học trước khi đưa vào ứng dụng. Hiện nay các phương pháp chế tạo ZnO nanorod rất đa dạng, như phương pháp CVD, phương pháp hóa ướt, phương pháp phún xạ, phương pháp điện hóa. Tuy nhiên chọn ra một phương pháp có nhiều lợi điểm là vấn đề mà các nhà sản xuất chú ý đến. Từ những nhận định trên, trong phạm vi khóa luận này , chúng tôi tiến hành chế tạo ZnO nanorod trên một số đế khác nhau bằng phương pháp điện phân. ZnO nanorod chế tạo bằng phương pháp này có cấu trúc phù hợp cho cấu tạo tạo pin mặt trời lai hóa. Đây là phương pháp dễ thực hiện tại điều kiện bình thường, nhiệt độ không cao, giá thành rẻ, có thể tạo ra ZnO nanorod trên những đế có hình dạng theo ý muốn. SVTH:Nguyễn Thị Thái Thanh Trang 2 Khóa luận tốt nghiệp GVHD:PGS.TS Lê Văn Hiếu CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ PIN MẶT TRỜI 1.1 Khái niệm và lịch sử ra đời của pin mặt trời[1] 1.1.1 Khái niệm Pin mặt trời hoạt động dựa trên khả năng của chất bán dẫn biến đổi trực tiếp ánh sáng mặt trời thành điện năng gọi là hiệu ứng quang điện (Photovoltaic). Trong quá trình biến đổi này, năng lượng của chùm sáng tới tạo ra những hạt tải linh động trong bán dẫn sau đó những hạt mang điện này bị tách ra do cấu trúc của linh kiện bán dẫn và sinh ra dòng điện. Hiệu ứng quang điện của pin mặt trời sinh ra là nhờ lớp chuyển tiếp p – n. Đặc điểm quan trọng của tất cả các lớp chuyển tiếp p – n là đều chứa một điện trường tiếp xúc mạnh, chính điện trường này đem lại khả năng tách các hạt tải dẫn điện của linh kiện bán dẫn. Pin mặt trời hiện nay chủ yếu được chế tạo từ Silic. Từ vật liệu ban đầu là cát (SiO 2 ) người ta chế tạo ra Silic đơn chất rồi sau đó tạo ra Silic đa tinh thể hoặc ghép thành đơn tinh thể theo một công nghệ đặc biệt. Khi đã có khối vật liệu tinh thể, vật liệu được cưa, cắt bằng dao kim cương hay laser… thành các phiến tinh thể Silic dày khoảng 400µm. Qua các công đoạn này, Silic được tẩy sạch và xử lý hóa học. Sau đó, đến bước quan trọng là tạo ra nối p – n. Đây là bước đòi hỏi phải có sự chính xác cao vì bước này quyết định hiệu suất của pin mặt trời. Lớp Silic loại p có độ dày khoảng 300 – 500 µm, điện trở suất là ρ ≈ 1Ωm. Lớp Silic loại n được tạo thành bằng cách cho điện tử khuếch tán vào bề mặt Silic loại p có chiều sâu khoảng 0.25 – 0.7 µm tạo thành lớp mặt chuyển tiếp p – n. Tiếp theo các nhà công nghệ phải tạo một lớp tiếp xúc ở mặt trước và mặt sau để lấy điện ra tải mạch ngoài và phủ lên bề mặt một lớp màng chống phản xạ ở mặt trước. Lớp tiếp xúc ở mặt trước được làm dưới dạng một mạng rộng các dải kim loại mỏng (thường gọi là các “ngón tay”) hòa chung để cấp dòng đến tải rộng hơn nhằm chuyển dòng điện ra ngoài. Cấu trúc được tính toán để diện tích bề mặt hấp thụ là lớn nhất đồng thời điện trở nối tiếp của pin mặt trời là nhỏ nhất. Màng chống phản xạ ở mặt trước được làm từ một SVTH:Nguyễn Thị Thái Thanh Trang 3 Khóa luận tốt nghiệp GVHD:PGS.TS Lê Văn Hiếu lớp mỏng chất không dẫn điện để giảm sự phản xạ của photon, tăng lượng photon hấp thụ vào Silic. 1.1.2 Lịch sử phát triển Sự phát triển của pin mặt trời bắt nguồn từ nhà vật lý người pháp Antoine-César Becquerel năm 1893. Becquerel phát hiện ra quang điện khi thử nghiệm với một điện cực rắn trong điện phân, ông quan sát thấy rằng điện áp xuất hiện khi ánh sáng chiếu trên điện cực. Khoảng 50 năm sau, Charles Fritts chế tạo pin mặt trời đầu tiên bằng cách phủ một chất bán dẫn selen, gần như trong suốt lên hai điện cực. Hiệu suất của pin không cao vì chuyển đổi rất ít (< 1%) ánh sáng hấp thụ thành năng lượng điện. Năm 1927, người ta đã nghiên cứu đến đồng và các chất bán dẫn đồng oxit để làm các tế bào quang điện. Đến 1930 cả hai loại pin selen và đồng oxit đã được sử dụng trong các thiết bị nhạy quang, chẳng hạn như photometers, đế sử dụng trong nhiếp ảnh. Các pin mặt trời đầu tiên có hiệu suất chuyển đổi còn khá thấp, dưới 1%. Sự bế tắc này cuối cùng đã được khắc phục với sự phát triển của pin mặt trời silic do Russell tìm ra năm 1941. Năm 1941, ba người Mỹ, GL Pearson, Daryl Chapin và Calvin Fuller đã chứng minh pin mặt trời silic có khả năng chuyển đổi 6% năng lượng ánh sáng mặt trời khi chiếu trực tiếp thành năng lượng điện. Đến năm 1980 các loại pin silic, có hiệu suất chuyển đổi hơn 20% đã được chế tạo và đưa vào ứng dụng. 1.2 Nguyên tắc hoạt động SVTH:Nguyễn Thị Thái Thanh Trang 4 Khóa luận tốt nghiệp GVHD:PGS.TS Lê Văn Hiếu Hình 1.1: Cơ chế hoạt động của pin mặt trời. Pin mặt trời giống như là một diod bán dẫn có diện tích bề mặt rộng và có lớp n cực mỏng để ánh sáng có thể truyền qua. Khi chiếu ánh sáng vào pin mặt trời, sẽ có ba trường hợp xảy ra: • Photon có thể đi thẳng qua tinh thể silic, điều này chỉ xảy ra với photon có năng lượng thấp. • Photon có thể phản xạ trên bề mặt. • Photon có thể bị hấp thụ, nếu năng lượng photon lớn hơn giá trị vùng cấm của Silic. Điều này tạo ra cặp điện tử - lỗ trống. Khi chiếu chùm ánh sáng lên pin mặt trời, theo thuyết lượng tử ánh sáng, một dòng photon có năng lượng E ph (λ) = hc / λ đến pin mặt trời và chỉ có những photon nào có năng lượng lớn hơn độ rộng vùng cấm E g của vật liệu mới có thể được pin mặt trời chuyển thành điện năng. Khi những photon này xuyên sâu vào trong chất bán dẫn, chúng được hấp thụ và năng lượng đó truyền kích thích cho các điện tử từ vùng cấm nhảy lên vùng dẫn tạo ra cặp hạt dẫn: điện tử - lỗ trống. Điện trường trong vùng điện tích không gian chổ tiếp xúc sẽ đẩy các hạt mang điện tích đa số và hút các hạt mang điện tích thiểu số ở lớp đối diện (như thế lỗ trống ở lớp n sẽ bị hút sang lớp p và electron ở lớp p sẽ bị hút sang lớp n). Trong trường hợp này, cặp điện tử - lỗ trống bị phân li và một dòng quang điện chạy ra mạch ngoài. Các điện tích trong vùng điện tích không gian sẽ bị hút ngay lập tức vì sự hiện diện của điện trường ở đây. Các điện tích ở những vùng khác, đầu tiên phải khuếch tán đến vùng điện tích không gian trước khi bị phân li. SVTH:Nguyễn Thị Thái Thanh Trang 5 Khóa luận tốt nghiệp GVHD:PGS.TS Lê Văn Hiếu 1.2.1 Sự tách rời các hạt tải Có hai cơ chế cho sự tách rời hạt tải trong pin mặt trời: • Điện trường hình thành khi tiếp lúc hai lớp bán dẫn sẽ tách các hạt tải • Khuếch tán hạt tải do nhiệt cho tới khi chúng được giữ lại trong điện trường. Trong pin mặt trời có lớp quang hoạt dày thì sự tách rời hạt tải chủ yếu là sự khuếch tán. Trong pin mặt trời có lớp quang hoạt mỏng (như là silic vô định hình), độ dài khuếch tán thì thường ngắn hơn và nếu có sai hỏng thì dạng tách hạt tải sẽ là cuốn do điện trường của mối nối tồn tại trong pin mặt trời. 1.2.2 Mối nối p – n Khi cho mẫu bán dẫn khác loại tiếp xúc với nhau, do sự chênh lệch mức Fermi sẽ có một dòng khuếch tán các hạt tải điện (e-) từ bên n sang bên bán dẫn loại p và lỗ trống (h+) từ bên p sang bên n, kết quả là để lại hạt mang điện tích dương ở lớp chuyển tiếp của bán dẫn loại n và các điện tích âm bên bán dẫn p ở lớp chuyển tiếp. Sự tạo thành các lớp điện tích do khuếch tán loại này sẽ sinh ra điện trường trung hòa có điện thế xác định, hay nói cách khác điện trường trung hòa mới hình thành này sẽ ngăn cản sự khuếch tán tiếp tục của electron và lỗ trống. Và vùng gần mặt tiếp xúc nơi không có electron hay lỗ trống tự do gọi là vùng nghèo. Điện trường tạo ra ở bề mặt tiếp xúc chỉ cho phép dòng điện tử chạy theo một chiều, ở đây là từ bán dẫn p sang n, dòng điện tử sẽ không được phép chạy ngược lại. Trong quá trình hoạt động, mức năng lượng Fermi tách thành hai mức năng lượng E Fn và E Fp , mỗi mức cho electron và các lỗ trống, với thông lượng điện thông Ø n = - q / E Fn và Ø p = - q / E Fp . Gradient nồng độ nhỏ và sự phân tán của chúng bằng với điện thế quan sát tại mối nối. Khi áp điện thế hiệu dịch và dòng tối, thông lượng thống kê Δψ giữa hai mặt của mối nối và sự cân bằng trong điện thế trong V bi và điện thế V tại mối nối: Δψ = V bi - V qV bi = k B T )ln( 2 1 n NN AD SVTH:Nguyễn Thị Thái Thanh Trang 6 Khóa luận tốt nghiệp GVHD:PGS.TS Lê Văn Hiếu Trong đó N A và N D lần lượt là nồng độ của acceptor và donor trên phần p và n của mối nối. Bỏ qua sự mất điện trở. Chiều rộng của mối nối W j cho bởi công thức: Trong đó L D là chiều dài Debye Mạch tương đương trong pin mặt trời: Hình 1.2: Mạch tương đương trong pin mặt trời. Từ mạch tương đương ta có thể đưa ra phương trình sau: Trong đó: I: là dòng điện mạch ngoài (A) I L : (I PH ) là dòng mạch do photon tạo ra (A) I D : là dòng diod (A) I SH : là dòng điện shunt (A) Như thế tương ứng với phương trình điện thế: Trong đó: V j : điện thế giữa diod và điện trở (V) V: điện thế mạch ngoài (V) R S : điện trở nối tiếp (Ω) Phương trình diod Shockley là: Trong đó: I 0 : dòng ngược bảo hòa (A) n: với diod lý tưởng (=1) q: điện tích cơ bản (C) SVTH:Nguyễn Thị Thái Thanh Trang 7 Khóa luận tốt nghiệp GVHD:PGS.TS Lê Văn Hiếu k: hằng số Boltman T: nhiệt độ ở 25 0 C, kT/q ~ 0.0259V Định luật ôm cho điện trở shunt: Với R SH : điện trở Shunt 1.3 Các thế hệ pin mặt trời.[2] 1.3.1 Pin mặt trời thế hệ thứ nhất. Pin mặt trời ở thế hệ này có lớp quang hoạt là đơn tinh thể Silic, pin được chế tạo ở dạng khối. Pin này hoạt động dựa trên mô hình chuyển tiếp p – n, hiệu suất chuyển đổi theo lý thuyết là 31% nhưng thực tế hiện nay trên thị trường hiệu suất của các pin thế hệ này vẫn chỉ là 18%. Pin mặt trời thế hệ này có ưu điểm là phổ hấp thụ rộng, độ linh động hạt tải cao. Nhưng việc lắp đặt phải đòi hỏi kỹ thuật cao, và lớp silic phải có độ tinh khiết gần như tuyệt đối, do đó giá thành rất cao. 1.3.2 Pin mặt trời thế hệ thứ hai. Pin mặt trời thế hệ này vẫn hoạt động dựa trên cơ chế của pin thế hệ trước và được chế tạo theo công nghệ màng mỏng (màng đơn lớp và màng đa lớp), các loại vật liệu làm lớp quang hoạt phong phú hơn và giá thành rẻ hơn như amorphous silic (a-Si), Silic đa tinh thể (polycrystalline silic), vô định hình, cadimium telluride (CdTe), các loại hợp kim của CIGS (gồm đồng, indium, gallium và selen) và các loại bán dẫn màng mỏng khác. Hiệu suất chuyển đổi của thế hệ pin mặt trời này đạt 12-15%. Hiện nay trên thị trường loại pin này chiếm khoảng 10% – 20%. Ưu điểm: chi phí chế tạo ít tốn kém hơn so với pin thế hệ trước, khối lượng nhẹ, không cồng kềnh rất thuận lợi cho thiết kế, lắp đặt. SVTH:Nguyễn Thị Thái Thanh Trang 8 Khóa luận tốt nghiệp GVHD:PGS.TS Lê Văn Hiếu Bên cạnh đó thế hệ pin mặt trời thứ hai vẫn còn những khuyết điểm như hiệu suất chuyển đổi thấp hơn so với pin mặt trời thế hệ thứ nhất, độc tố trong pin nhiều hơn, một số vật liệu chế tạo pin không bền (amorphous silicon). 1.3.3 Pin mặt trời thế hệ thứ ba Đến thế hệ pin mặt trời này thì cơ chế hoạt động không còn dựa vào lớp chuyển tiếp p - n như truyền thống. Thế hệ pin mặt trời này bao gồm các loại: pin mặt trời dạng nano tinh thể (nanocrystal (quantum dot) solar cells), pin mặt trời quang-điện- hóa (PEC), pin mặt trời chất màu nhạy quang (dye-sensitized solar cells), và pin mặt trời hữu cơ. • Pin mặt trời dạng nano tinh thể: Cơ chế của pin mặt trời loại này dựa trên nền Silic với một lớp phủ các nano tinh thể (các hạt nhỏ tinh thể nano hay các chấm lượng tử) như hạt bán dẫn PbSe, CdTe… • Pin mặt trời quang điện hóa (PEC): Cơ chế: khi chiếu ánh sáng vào anode quang bán dẫn, dòng điện sinh ra trở thành nguồn cung cấp cho quá trình điện phân dung dịch muối sulphic/sulphur, K 3 Fe(CN) 6 /K 4 Fe(CN) 6 ; I/I 3 ; Fe(CN) 6 4- /Fe(CN) 6 3- với điện cực cathode là kim loại. Ưu điểm nổi bật của thế hệ pin mặt trời này giá thành rẻ hơn hẳn so với hai thế hệ trước, việc lắp đặt và vận chuyển dễ dàng, kích thước và hình dạng của hệ rất phong phú, có thể tùy chỉnh theo nhu cầu sử dụng. Tuy nhiên, hiệu suất thường không cao và quá trình chế tạo có thể gây ô nhiễm môi trường. • Pin mặt trời polymer: Cơ chế chủ yếu của pin này là một polymer/phân tử sẽ cho điện tử và một polymer/phân tử sẽ nhận điện tử, khi chiếu ánh sáng vào sự di chuyển điện tử giữa hai polymer/phân tử này sẽ tạo thành dòng điện. Hiệu suất chuyển đổi của pin này khoảng 5% - 6%. 1.3.4 Pin mặt trời thế hệ thứ tư (pin mặt trời lai hóa)[3] SVTH:Nguyễn Thị Thái Thanh Trang 9 Khóa luận tốt nghiệp GVHD:PGS.TS Lê Văn Hiếu Thế hệ pin mặt trời thứ tư này thân thiện với môi trường hơn và hiệu suất chuyển đổi cũng cao hơn thế hệ pin thứ ba. Pin mặt trời thế hệ này sử dụng vật liệu lai hóa làm lớp quang hoạt. Những vật liệu lai hóa này kết hợp được những tính chất duy nhất, độc đáo của một hoặc nhiều loại hạt nano vô cơ với tính chất hình thành màng của polymer. Hình 1.3: Sơ đồ cấu trúc của pin mặt trời thế hệ thứ tư (pin mặt trời lai hóa) Để phát triển pin mặt trời lai hóa thì mục tiêu cơ bản là phải tạo ra được vật liệu làm lớp quang hoạt cho pin bằng cách pha trộn các hạt nano vô cơ với polymer bán dẫn. Điều này được minh chứng bởi: • Bán dẫn vô cơ luôn có hệ số hấp thụ và hệ số quang dẫn cao hơn bán dẫn hữu cơ. Nếu pha trộn chúng vào nền polymer thì các hạt nano vô cơ này sẽ thể hiện tính chất dẫn điện như là các hạt tải hơn là một khối chất rắn. Hơn nữa, ta có thể điều chỉnh mức pha tạp loại n hoặc loại p của những bán dẫn có cấu trúc nano một cách dễ dàng trong quá trình tổng hợp. Vật liệu polymer có tính chất hình thành màng cao và giá thành rẻ. • Khi pha trộn hạt nano vô cơ với nồng độ cao vào trong nền polymer để hình thành một mạng lưới thâm nhập đều vào nhau thì các hạt nano vô cơ với cấu trúc dạng thanh sẽ thể hiện hiệu ứng dẫn trong pin mặt trời lai hóa. Các thanh ZnO đan xen tạo thành ma trận truyền dẫn trong hỗn hợp hữu cơ. Hỗn hợp này sẽ được sử dụng làm lớp quang hoạt trong pin mặt trời lai hóa SVTH:Nguyễn Thị Thái Thanh Trang 10 [...]... liệu, và dẫn đến việc thay đổi các tính chất điện, quang SVTH:Nguyễn Thị Thái Thanh Trang 19 Khóa luận tốt nghiệp GVHD:PGS.TS Lê Văn Hiếu Chương III :PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO ZnO NANOROD VÀ CÁC PHÉP PHÂN TÍCH MẪU 3.1 Các phương pháp chế tạo ZnO nanorod 3.1.1 Phương pháp CVD[9] • Cơ chế: là sự ngưng đọng của vật liệu rắn trên đế gia nhiệt từ phản ứng hóa học Chất phản ứng được đưa vào buồng bằng sự đối lưu... 3.9: Sơ đồ cấu tạo máy SEM Hình 3.10: Máy Jeol 6600 3.4 Phương pháp đo độ bám dính của ZnO nanorod Nếu ta dùng phương pháp đo độ bám dính thông thường thì khi cắt đế sẽ bị gãy nanorod, không thể đánh giá được độ bám dính chính xác Vì vậy trong luận văn này chúng tôi sử dùng ba phương pháp sau để đo độ bám dính của nanorod trên đế 3.1.1 Phương pháp dòng xoáy nước Khác với các phương pháp đo độ bám dính... Phương pháp điện hóa Đây là phương pháp thân thiện với môi trường nhất trong những phương pháp chế tạo nanorod, hơn nữa giá thành rẻ và được tiến hành dễ dàng ở nhiệt độ thấp, áp suất bình thường 3.2.1 Lý thuyết điện hóa Điện hóa là phương pháp dựa vào quá trình biến đổi hóa học diễn ra trong dung dịch muối chứa ion kim loại dưới tác dụng của dòng điện, dẫn đến phản ứng khử và phản ứng oxy hóa diễn ra trên. .. Bể chứa bằng thép, thép lót cao su, polypropylen, polyviinycorua, vật liệu chịu được dung dịch điện hóa - Nguồn điện một chiều, thường dùng chỉnh lưu 3.2.3 Nguyên lý hoạt động của quá trình điện phân Quá trình điện phân xảy ra theo hai quá trình: quá trình oxy hóa và quá trình khử xảy ra trên bề mặt các điện cực khi có dòng điện một chiều đi qua dung dịch chất điện li Trong quá trình điện phân, vật... Lê Văn Hiếu 3.1.2 Phương pháp phún xạ[10] • Cơ chế: Phún xạ là hiện tượng các nguyên tử ở một bề bia bất kì đứt do bị các ion hay nguyên tử khí có năng lượng đủ lớn bắn phá Phương pháp chế tạo màng mỏng dựa trên hiệu ứng này gọi là phương pháp phún xạ Cơ chế toàn phần phún xạ: o Trong buồng chân không catot là bia, đế là anot o Sự phóng điện plasma giữa anot vá catot làm những ion có điện tích dương... bám dính bằng dòng xoáy nước Dùng bình đựng nước cất và cá từ, cá từ quay sẽ tạo ra một dòng xoáy, sau đó đế chứa ZnO nanorod được nhúng vào trong bình nước dòng nước này sẽ tạo thành một lực cuốn Nếu ZnO nanorod có độ bám dính kém sẽ bị cuốn trôi và bóc ra khỏi đế SVTH:Nguyễn Thị Thái Thanh Trang 32 Khóa luận tốt nghiệp GVHD:PGS.TS Lê Văn Hiếu 3.1.2 Phương pháp đánh siêu âm Đây là phương pháp dùng... nhiệt bằng nước cất khoảng (1 giờ 1.5 giờ) trong nhiệt độ thích hợp Cuối cùng mang sấy khô • Ưu điểm:  Vật liệu chế tạo rất đa dạng như: vô cơ, hữu cơ, kim loại …  Giá thành thấp  Chế tạo một khối lượng lớn vật liệu • Nhược điểm:  Thời gian tiến hành rất lâu, ví dụ khi chế tạo ZnO nanorod trên đế thủy tinh đã phủ màng ZnO thì phải tiến hành ở nhiệt độ 800C  Phải trải qua rất nhiều công đoạn 3.2 Phương. .. vào cathode - Lớp mạ điện thường được tạo ra từ nguyên tố đơn kim loại, sự phủ cùng lúc hai hay nhiều hơn hai nguyên tố kim loại cũng có thể thực hiện dưới điều kiện thích hợp về thành phần dung dịch, điện thế, sự phân cực … 3.2.5 Quá trình hình thành ZnO nanorod trong khi điện phân[ 13] Nung nóng dung dịch Zn(NO3)2.6H2O trong bình điện phân đến một nhiệt độ nhất định, rồi cho dòng điện có cường độ ổn... hiển vi điện tử quét SEM (Scanning Electron Microsope) Kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope, là một loại kính hiển vi điện tử có thể tạo ra ảnh với độ phân giải cao của bề mặt mẫu vật bằng cách sử dụng một chùm điện tử (chùm các electron) hẹp quét trên bề mặt mẫu Việc tạo ảnh của mẫu vật được thực hiện thông qua việc ghi nhận và phân tích các bức xạ phát ra từ tương tác của chùm điện. .. các phần bám vào đế sẽ được tẩy sạch nanorod được bám trên đế giống như các phần tử bụi bẩn nên nó cũng sẽ bị sóng siêu âm tẩy khỏi bề mặt đế Sau đó đem mẫu rửa bằng nước cất rồi sấy khô ở 130 độ trong 30 phút rồi đem chụp SEM lại Lấy kết quả SEM trước khi đánh siêu âm và sau khi đánh siêu âm so sánh rồi đánh giá độ bám dính của nanorod trên đế 3.1.3 Phương pháp spin Đây là phương pháp dùng lực li . những nhận định trên, trong phạm vi khóa luận này , chúng tôi tiến hành chế tạo ZnO nanorod trên một số đế khác nhau bằng phương pháp điện phân. ZnO nanorod chế tạo bằng phương pháp này có cấu. Hiếu Chương III :PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO ZnO NANOROD VÀ CÁC PHÉP PHÂN TÍCH MẪU 3.1 Các phương pháp chế tạo ZnO nanorod 3.1.1 Phương pháp CVD[9] • Cơ chế: là sự ngưng đọng của vật liệu rắn trên đế gia nhiệt. dạng, như phương pháp CVD, phương pháp hóa ướt, phương pháp phún xạ, phương pháp điện hóa. Tuy nhiên chọn ra một phương pháp có nhiều lợi điểm là vấn đề mà các nhà sản xuất chú ý đến. Từ những