Nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất vật lý của dây nano si bằng phương pháp bốc bay nhiệt

LI CM N Li u tiờn em xin chõn thnh cm n thy hng dn TS Ngụ Ngc H Lun ca em s khụng th thc hin c nu thiu s ch bo v kin thc ca thy Em cng xin gi li cm n ti PGS TS Nguyn Hu Lõm (Vin Vt lý K thut, Trng H Bỏch Khoa H Ni) ó cho phộp em c tip cn v s dng cỏc thit b nghiờn cu ca Vin, NCS Nguyn Trng Giang (Vin ITIMS), NCS Nguyn Th Thỳy (Vin Khoa hc Vt liu, Hc vin Khoa hc Vit Nam) vỡ ó khụng qun thi gian h tr em thi gian thc hin lun ỏn Em mun gi li cm n ti ban lónh o cựng ton th cỏc thy cụ Vin ITIMS, nhng ngi ó ch bo, ging dy v to nhng iu kin tt nht cho em c nghiờn cu hc ti Vin Xin c cm n tt c cỏc thnh viờn nhúm quang in t Vin ITIMS vỡ ó sỏt cỏnh cựng em thi gian lm lun ny, nhng tho lun v gii ỏp thc mc ca ton th mi ngi giỳp em gii quyt nhiu quỏ trỡnh nghiờn cu Em khụng th khụng gi li cm n ti gia ỡnh ó luụn bờn cnh h tr v ng h em sut quỏ trỡnh hc v nghiờn cu khoa hc Tỏc gi Nguyn Vn Kiờn i Tụi xin cam oan ni dung bn lun ny l nhng gỡ chớnh tụi ó nghiờn cu sut thi gian hc thc s, cỏc s liu v kt qu l trung thc cha c cụng b cụng trỡnh no hoc c s no khỏc di dng lun Ngi cam oan Nguyn Vn Kiờn ii MC LC LI CM N i ii MC LC iii DANH MC BNG BIU v DANH MC HèNH V vi M U CHNG I: TNG QUAN 1.1 Tớnh cht quang ca vt liu bỏn dn 1.1.1 c im cu trỳc vựng nng lng ca cht bỏn dn 1.1.2 Cỏc quỏ trỡnh phỏt quang xy vt liu bỏn dn 1.2 Vt liu Silic tinh th 1.2.1 Gii thiu chung 1.2.2 Cu trỳc vựng nng lng v tớnh cht quang ca silic tinh th 11 1.3 Vt liu silic cu trỳc nano 12 1.3.1 Cỏc cu trỳc thp chiu ca vt liu silic 12 1.3.2 Dõy nano silic 15 1.4 C ch VLS 18 CHNG 2: THC NGHIM 20 2.1 Ch to dõy nano silic 20 2.1.1 Phng phỏp bc bay nhit 20 2.1.2 Cỏc mu ó ch to 21 2.2 Cỏc phng phỏp phõn tớch tớnh cht ca vt liu 23 2.2.1 Phng phỏp nhiu x tia X (XRD) 23 2.2.2 Phng phỏp hin vi in t quột (SEM) 25 2.2.3 Ph tỏn x nng lng tia X (EDX) 27 2.2.4 Ph hunh quang (PL) 28 CHNG 3: KT QU V THO LUN 30 iii 3.1 Kho sỏt s nh hng ca dy lp xỳc tỏc mng ph vng n hỡnh thỏi cu trỳc ca quỏ trỡnh hỡnh thnh dõy nano silic 30 3.2 nh hng ca thi gian bc bay v tc thi khớ n hỡnh thỏi v cu trỳc ca vt liu 33 3.3 Kho sỏt tớnh cht hunh quang ca cỏc mu ó ch to 40 KT LUN 44 TI LIU THAM KHO 45 iv DANH MC BNG BIU STT Tờn bng Trang Bng 2.1: Cỏc mu ó ch to 22 Bng 3.1: T l % nguyờn t gia oxi v silic mu 33 K340 ti cỏc v trớ kho sỏt khỏc Bng 3.2: T l % nguyờn t gia oxi v silic mu 36 K140, K150 Bng 3.3: So sỏnh t l % nguyờn t gia oxi v silic cỏc mu ó ch to v 38 DANH MC HèNH V STT Tờn hỡnh v Trang Hỡnh 1.1: Cu trỳc vựng nng lng ca cht bỏn dn Hỡnh 1.2: Mụ hỡnh tỏi hp chuyn mc thng Hỡnh 1.3: Mụ hỡnh tỏi hp chuyn mc xiờn Hỡnh 1.4: Mụ hỡnh tỏi hp thụng qua trng thỏi exciton Hỡnh 1.5: Mụ hỡnh tỏi hp thụng qua cỏc donor v acceptor Hỡnh 1.6: Mụ t cu trỳc tinh th ca silic 10 Hỡnh 1.7: Mụ t vựng Brillouin th nht ca silic 10 Hỡnh 1.8: Cu trỳc vựng nng lng ca silic 11 Hỡnh 1.9: Mụ t cỏc cu trỳc thp chiu ca silic 13 10 Hỡnh 1.10: S ph thuc rng vựng cm vo kớch thc 15 ca dõy nano silic 11 Hỡnh 1.11: Ph hunh quang ca dõy nano Si vi ng kớnh 16 nm, nm, v nm 12 Hỡnh 1.12: Ph hunh quang ca dõy nano silic vi ng 17 kớnh 18 nm, o nhit thp, kớch thớch vi bc súng 325 nm 13 Hỡnh 1.13: Ph hunh quang ca dõy nano Si vi ng kớnh 18 15 nm 14 Hỡnh 1.14: Cỏc quỏ trỡnh mc dõy nano Si theo c ch VLS 19 15 Hỡnh 1.15: Gin pha hai nguyờn Au-Si 19 vi 16 Hỡnh 2.1a: Mụ hỡnh h bc bay nhit 21 17 Hỡnh 2.1b: Quy trỡnh nõng nhit 22 18 Hỡnh 2.2: Nguyờn lý hot ng ca thit b o ph nhiu x 23 tia X 19 Hỡnh 2.3: Mt phn x Bragg 24 20 Hỡnh 2.4: Kớnh hin vi in t quột (SEM) 25 21 Hỡnh 2.5: Thit b o ph hunh quang 28 22 Hỡnh 3.1: nh hin vi in t SEM ca mu cú (a) dy 30 mng xỳc tỏc Au 1nm (K140); v (b) dy mng xỳc tỏc Au 3nm (K340) 23 Hỡnh 3.2: Ph tỏn x nng lng ca mu K340 ti cỏc v trớ 32 khỏc c ỏnh du ln lt l (a) Spectrum 3; (b) Spectrum 4; v (c) Spectrum 24 Hỡnh 3.3: nh hin vi in t SEM ca mu cú (a) thi gian 34 bc bay 20 phỳt (K120); (b) thi gian bc bay 30 phỳt (K130); (c) thi gian bc bay 40 phỳt (K140) v (d) thi gian bc bay 50 phỳt (K150) 25 Hỡnh 3.4: Kt qu phõn tớch EDX cỏc mu (a): Thi gian bc 35 bay 40 phỳt (K140); (b): Thi gian bc bay 50 phỳt (K150) 26 Hỡnh 3.5: Kt qu chp XRD cỏc mu vi thi gian bc bay 36 khỏc t 20 n 50 phỳt 27 Hỡnh 3.6: nh SEM mu C315 37 28 Hỡnh 3.7: Kt qu chp EDX mu C315 38 vii 29 Hỡnh 3.8: Kt qu chp XRD mu C315 39 30 Hỡnh 3.9: Ph hunh quang mu bc bay 30 phỳt (K130), bc 40 bay 40 phỳt (K140) v bc bay 50 phỳt (K150) 31 Hỡnh 3.10: Kt qu chp ph tỏn x hunh quang mu C315 41 32 Hỡnh 3.11: Cỏc loi hỡnh thỏi ca dõy Si ó c ch to (a) 42 dõy Si b oxi húa mnh; (b) cỏc dõy Si ớt b oxi húa viii M U S phỏt trin mnh m ca cỏc ngnh cụng ngh thụng tin v khoa hc mỏy tớnh ũi hi cỏc thit b linh kin vi in t trờn c s Si cú kớch thc nh hn, tc truyn ti v x lý tớn hiu nhanh hn Cỏc yờu cu trờn ang nhanh a loi vt liu ny tip cn n cỏc gii hn v cụng ngh Cỏc yu t vt lý mi nh quang t v lng t ang c nghiờn cu nhm ch to cỏc thit b cú tớnh nng vt tri c bit, vic nghiờn cu tng hp ch to cỏc vt liu Si cú cu trỳc nano ng dng cụng ngh ch to cỏc thit b quang in t, thit b quang in v hunh quang ó nhn c nhiu s quan tõm ca cỏc nhúm nghiờn cu v ngoi nc iu ny c khớch l bng vic phỏt hin kh nng phỏt quang tt vựng ỏnh sỏng ca nano Si ca Canham [6] Kh nng phỏt quang ca vt liu nano Si ó khc phc c nhc im yu nht ca vt liu silic ú l kh nng phỏt quang yu, ng thi vic nghiờn cu ch to thnh cụng vt liu Si cú cu trỳc nano phỏt quang vựng ỏnh sỏng nhỡn thy s to c mt bc nhy t bin vic tớch hp quang in t Nhiu kt qu nghiờn cu ch to v ng dng thnh cụng vt liu Si cu trỳc nano ó c cụng b cỏc khoa hc cụng ngh uy tớn Trong nhng nm gn õy phi k n cỏc cụng trỡnh tỏc gi: L.T Canham [6], A Irrera [12], nc ta, vic nghiờn cu vt liu Si cú cu trỳc nano cng c quan tõm ti nhiu nhúm nghiờn cu nh nhúm nghiờn cu ca GS Phan Hng Khụi v GS Phm Vn Hi ti Vin Khoa hc Vt liu thuc Vin Hn lõm Khoa hc v Cụng ngh Vit Nam; nhúm nghiờn cu ca PGS Phm Thnh Huy, TS Trn Ngc Khiờm v PGS Nguyn Hu Lõm ti cỏc vin: Vin o to Quc t v Khoa hc Vt liu (ITIMS), Vin Tiờn tin Khoa hc v Cụng ngh (AIST), Vin Vt lớ k thut thuc trng i hc Bỏch Khoa H Ni [3, 4, 10, 11] Vi mc tiờu l ch to thnh cụng vt liu Si cú cu trỳc nano v kho sỏt mt s tớnh cht vt lý ca vt liu nhm phc v cho cỏc nghiờn cu c bn, nh hng ng dng, em ó la chn ti lun vn: Nghiờn cu ch to v kho sỏt tớnh cht vt lý ca dõy nano Si bng phng phỏp bc bay nhit Lun ó nghiờn cu, ch to dõy nano Si bng phng phỏp bc bay nhit, ng thi kho sỏt cỏc yu t nh hng n quỏ trỡnh hỡnh thnh dõy, nghiờn cu ci tin n nh cụng ngh ch to Lun ó thu c cỏc kt qu sau: - ó chng t dy lp mng ph vng xỳc tỏc cú nh hng n hỡnh thỏi cu trỳc ca dõy nano silic - ó ch c thi gian bc bay nh hng n hỡnh thỏi, cu trỳc ca dõy nano Si C th õy l thi gian bc bay cng di thỡ dõy mc cng nhiu - ó ch c nguyờn nhõn ca s suy gim cht lng dõy Si thụng qua tc thi khớ Ar - ó thy c hi Si lng ng d hng, u tiờn theo hng (113) ca Si cu trỳc lp phng tõm mt v ó a c gi ý v nguyờn nhõn ca s mc d hng ny - ó a c ph hunh quang c trng cho vt liu Si cu trỳc nano ng thi liờn h cỏc phỏt x hunh quang ny vi hiu ng giam cm lng t vt liu a S ph thuc vo thi gian bc bay: Cỏc mu ch to vi cỏc iu kin ging v dy mng xỳc tỏc Au = 1nm, nhit bc bay T = 1200oC, tc thi khớ S = 250 sccm, c bc bay khong thi gian khỏc ln lt l 20, 30, 40 v 50 phỳt c kho sỏt Cỏc mu c kớ hiu ln lt l K120, K130, K140 v K150 tng ng cỏc thi gian bc bay 20, 30, 40 v 50 phỳt Sau bc bay, hỡnh nh b mt ca cỏc mu c kho sỏt trờn kớnh hin vi in t quột SEM Hỡnh 3.3 trỡnh by nh SEM ca cỏc mu (a) K120, (b) K130, (c) K140 v (d) K150 Hỡnh 3.3: nh hin vi in t SEM ca mu cú (a) thi gian bc bay 20 phỳt (K120); (b) thi gian bc bay 30 phỳt (K130); (c) thi gian bc bay 40 phỳt (K140) v (d) thi gian bc bay 50 phỳt (K150) 34 Kt qu cho thy dõy vi chiu di c vi chc micromet, cỏc dõy b un cong v an xen lờn hỡnh thnh trờn tt c cỏc mu Kớch thc cỏc dõy nm khong t 50-100 nm cú s lng tng dn t mu K120 n mu K150 iu ny c gii thớch l tng thi gian , lng silic c bc bay nhiu hn, qua ú lng silic kt tinh trờn b mt hỡnh thnh lờn dõy nano silic cng nhiu lờn Do cỏc dõy mc d hng nờn chỳng cú xu hng an xen vo to thnh cỏc bỳi dõy Thnh phn ca dõy c nghiờn cu trờn ph EDX Hỡnh 3.4 trỡnh by ph EDX ca cỏc mu K140 (hỡnh (a)) v K150 (hỡnh (b)) Kt qu cho thy cú s thay i nh t l phn trm cỏc nguyờn t O v Si (kt qu c tng hp trờn bng 3.2) C th vi thi gian bc bay ln hn, t phn O mu tng nh so vi Si Hỡnh 3.4: Kt qu phõn tớch EDX cỏc mu (a): Thi gian bc bay 40 phỳt (K140); (b): Thi gian bc bay 50 phỳt (K150) Bng 3.2 tng hp t l % nguyờn t gia oxi v silic cỏc mu K140 v K150 cú thi gian bc bay ln lt l 40 v 50 phỳt 35 Bng 3.2: T l % nguyờn t gia oxi v silic mu K140, K150 Tờn mu % nguyờn t O % nguyờn t Si Quy i K140 (Spectrum 2) 63,8 36,2 1,76 : K150 (Spectrum 1) 64,5 35,5 1,81 : Theo bng 3.2, t l phn trm nguyờn t ca oxi v ca silic hai mu K140 v K150 u xp x t l 2:1 Chng t cỏc dõy to thnh a phn l dõy SiO2 iu ny cú th l h bc bay thi khớ liờn tc, mt lng ln khớ oxi lt vo ng lũ gõy s tng hm lng SiO2 quỏ trỡnh lng ng, cng nh oxi húa cỏc dõy nano Si ang hỡnh thnh iu ny cng c ch hm lng SiO2 ca mu ln hn thi gian bc bay lõu hn S hỡnh thnh pha tinh th ca cỏc mu K120, K130, K140 v K150 c phõn tớch trờn ph XRD v c trỡnh by trờn hỡnh 3.5 C-ờng độ (đơn vị tùy ý) Si 50 phỳt (K150) 40 phỳt (K140) 30 phỳt (K130) 20 phỳt (K120) 20 30 40 50 60 Góc nhiễu xạ 2-Theta (độ) Hỡnh 3.5: Kt qu chp XRD cỏc mu vi thi gian bc bay khỏc t 20 n 50 phỳt; vch phớa di tng ng vi cỏc nh ph nhiu x ca tinh th Si lp phng tõm mt 36 Kt qu cho thy c mu kho sỏt u khụng xut hin nh ca Si iu ny chng t cỏc dõy to thnh cha l dõy Si hoc cỏc dõy Si to thnh u b oxi húa thnh dõy SiO b S ph thuc vo tc thi khớ: Vi mong mun gim bt lng oxi lt vo ng lũ, thớ nghim tip theo, chỳng tụi tng tc thi khớ quỏ trỡnh ch to mu Mu c ch to nhit bc bay l 1200 oC, thi gian bc bay l 15 phỳt, dy mng Au ph l nm, tc thi khớ l 420 sccm v c kớ hiu l C315 Sau bc bay, hỡnh nh b mt mu c kho sỏt trờn hin vi in t quột SEM Hỡnh 3.6 trỡnh by nh SEM ca mu C315 Hỡnh 3.6: nh SEM mu C315 Kt qu cho thy, mu C315 ó hỡnh thnh dõy, cỏc dõy tng i ng u vi kớch thc khong 100 150 nm, chiu di c vi micromet Thnh phn ca dõy c nghiờn cu trờn ph EDX Hỡnh 3.7 trỡnh by ph EDX ca mu C315 Kt qu cho thy mu ch xut hin cỏc vch ph c trng ca silic v oxi, t l phn trm 37 nguyờn t gia silic v oxi khong 1:1 Cỏc thnh phn phn trm nguyờn t gia silic v oxi cỏc mu ó ch to c tng hp v trỡnh by bng 3.3 Hỡnh 3.7: Kt qu chp EDX mu C315; hỡnh nh l ph EDX ti v trớ cú tờn l Spectrum Bng 3.3: So sỏnh t l % nguyờn t gia oxi v silic cỏc mu ó ch to Tờn mu % nguyờn t O % nguyờn t Si Quy i K140 63,8 36,2 1,76 : K150 64,5 35,5 1,81 : K340 62,0 38,0 1,63 : C315 50,5 49,5 1:1 Bng 3.3 cho thy, so vi cỏc mu ó ch to trc ú, mu C315 cú t l phn trm nguyờn t gia silic v oxi l cao hn c iu ny chng t vic tng tc khớ t 250 sccm lờn 420 sccm gúp phn gim bt c lng khớ 38 oxi vo h Tuy nhiờn, iu kin thớ nghim cũn nhiu hn ch, h bc bay nhit khụng kớn hon ton nờn lng khớ oxi b lt qua cỏc khe h vo bung phn ng Hn na, tc thi khớ lm nh hng ln n s khng ch nhit cng nh n nh dũng khớ mang quỏ trỡnh bc bay iu ny dn n vic gim tớnh n nh ca vic ch to mu S hỡnh thnh pha tinh th ca mu C315 c phõn tớch trờn ph XRD v c trỡnh by trờn hỡnh 3.8 C315 cubic Si C-ờng độ (đ.v.t.ý) (113) (111) (022) 20 40 60 Góc nhiễu xạ 2-Theta (độ) Hỡnh 3.8: Kt qu chp XRD mu C315; vch phớa di tng ng vi cỏc nh ph nhiu x ca tinh th Si lp phng tõm mt Kt qu cho thy xut hin cỏc nh nhiu x ti gúc nhiu x 2-Theta bng 56 , tng ng vi nh nhiu x t mt (113) ca Si tinh th cu trỳc lp phng tõm mt iu ny chng t ó to thnh dõy Si v dõy Si u tiờn mc theo mt (113) Nguyờn nhõn ca s nh hng ny theo chỳng tụi cú th xut phỏt t cu trỳc ca lp xỳc tỏc ban u nm rừ hn v 39 ny, cỏc kho sỏt sõu hn v c ch mc dõy cn c tin hnh Kớch thc trung bỡnh ca nano tinh th Si hỡnh thnh mu c tớnh toỏn da theo cụng thc Debye Scherrer nh ó trỡnh by phn gii thiu Kt qu tớnh toỏn nhn c kớch thc trung bỡnh ca nano tinh th Si hỡnh thnh mu D nm Tham chiu vi th hỡnh 1.10, nh hunh quang cho mu ny s nm vựng 850 900 nm Nh vy, qua vic kho sỏt cỏc mu K120, K130, K140, K150, C315, chỳng tụi cú th rỳt mt s kt qu sau: - Thi gian bc bay cú nh hng n hỡnh thỏi, cu trỳc ca dõy nano Si Thi gian bc bay cng di thỡ dõy mc cng nhiu v kớch thc ca dõy cng ln - Tc thi khớ cng nh hng n hỡnh thỏi, cu trỳc ca dõy nano Si Vi vic tng tc thi khớ lờn gn gp ln (mu C315), cỏc dõy mc ng u hn v lng oxi lt vo bung phn ng cng gim ỏng k - Kớch thc tinh th nano Si hỡnh thnh tớnh theo cụng thc Debye Scherrer l D nm 3.3 Kho sỏt tớnh cht hunh quang ca cỏc mu ó ch to kho sỏt tớnh cht hunh quang, cỏc mu ch to ó c em i chp ph phỏt x hunh quang Hỡnh 3.9 trỡnh by cỏc ph phỏt x hunh quang ca cỏc mu K130, K140 v K150 s dng bc súng kớch thớch liờn tc c nh ti 325 nm 40 K130 K140 K150 70 60 C-ờng độ (au) 50 40 x 10 30 20 10 400 500 600 800 900 B-ớc sóng (nm) Hỡnh 3.9: Ph hunh quang mu bc bay 30 phỳt (K130), bc bay 40 phỳt (K140) v bc bay 50 phỳt (K150) Kt qu cho thy cỏc mu u cú di phỏt x mnh ti di bc súng t 350 n 600 nm vi hai nh phỏt x ti 400 v 500 nm Ngun gc phỏt quang ca vựng ny dõy nano silic cú th l cỏc sai hng SiO2 v mt phõn cỏch Si/SiO [23] Di phỏt x yu di bc súng t 750 n 900 nm tng ng vi phỏt x tỏi hp exciton ca cỏc nano tinh th Si i chiu vi ti liu tham kho [29], chỳng tụi d oỏn di phỏt x ny tng ng vi cỏc nano Si cú kớch thc khong t 2,4 nm n nm Hỡnh 3.10 trỡnh by ph phỏt x hunh quang ca mu C315 ng vi tc thi khớ ln (420 sccm), ng vi s hỡnh thnh ca dõy nano Si l rừ rng nht Bc súng kớch thớch c gi nguyờn ti 325 nm Kt qu cho thy mu cú di phỏt x rng t di bc súng hng ngoi gn (950 nm) ti vựng mu xanh (550 nm) Cỏc nh phỏt x ti bc súng 880, 790 v 660 nm trờn nn ph phỏt x rng cú th quan sỏt thy rừ rng Chỳng tụi cho rng cỏc nh phỏt x ny cú ngun gc t cỏc nano tinh th cú kớch thc khỏc Trong vựng phỏt x rng xut phỏt t hỡnh thỏi ca dõy nano Si 41 1800 C315 700 600 C-ờng độ (đ.v.t.y.) 500 400 1200 300 200 780 800 820 840 860 880 900 920 940 960 600 600 700 800 900 B-ớc sóng (nm) Hỡnh 3.10: Kt qu chp ph tỏn x hunh quang mu C315; Hỡnh nh l phn phúng i ca ph hunh quang di bc súng t 740 n 940 nm, vi ng fit theo hm Gauss mu xanh Hỡnh 3.11 mụ t cỏc loi hỡnh thỏi ca dõy Si ó c ch to (a) dõy Si b oxi húa mnh; (b) cỏc dõy Si ớt b oxi húa Vi cỏc dõy Si b oxy húa mnh, cu trỳc dõy ca Si cú th ó b bin mt mt phn ca dõy ó b oxy húa to nờn cỏc vỏch SiO Gi thit c a da trờn cỏc quan sỏt tng t ti liu tham kho [4], ú dõy nano Si gm cỏc nano tinh th Si c to vi cỏc cu trỳc lừi v v c ngn cỏch bi cỏc lp SiO2 i vi cỏc mu ớt b oxy húa, c th õy l mu C315, ph phỏt x ca mu l tng hp ca quỏ trỡnh giam cm lng t theo cỏc chiu khỏc ca dõy nano Si ng vi cỏc chiu khỏc nhau, kớch thc lng t ca mi chiu s khỏc dn ti ph phỏt x ca chỳng cú bc súng khỏc 42 SiO2 d Si (a) d1 Si d2 d3 (b) d Hỡnh 3.11: Cỏc loi hỡnh thỏi ca dõy Si ó c ch to (a) dõy Si b oxi húa mnh; (b) cỏc dõy Si ớt b oxi húa 43 KT LUN Lun ó thu c cỏc kt qu sau: - ó chng t dy lp mng ph vng xỳc tỏc cú nh hng n hỡnh thỏi cu trỳc ca dõy nano silic ó thy c dy lp ph vng cng ln thỡ hỡnh thnh dõy vi kớch thc cng ln - ó ch c thi gian bc bay nh hng n hỡnh thỏi, cu trỳc ca dõy nano Si C th õy l thi gian bc bay cng di thỡ dõy mc cng nhiu Tuy nhiờn, thi gian bc bay cng di thỡ s oxi húa ca dõy nano Si ó ch to cng ln - ó ch c nguyờn nhõn ca s suy gim cht lng ca dõy Si thụng qua tc thi khớ Ar C th l tc thi khớ cng ln, lng oxi tham gia quỏ trỡnh oxi húa dõy nano Si gim, dn ti cht lng dõy nano Si tng - ó thy c hi Si lng ng d hng, u tiờn theo hng (113) ca Si cu trỳc lp phng tõm mt v ó a c gi ý v nguyờn nhõn ca s mc d hng ny - ó a c ph hunh quang c trng cho vt liu Si cu trỳc nano ng thi liờn h cỏc phỏt x hunh quang ny vi hiu ng giam cm lng t vt liu 44 TI LIU THAM KHO Ting Vit: Phựng H, Phan Quc Phụ (2001), Giỏo trỡnh vt lý bỏn dn, NXB Khoa hc v K thut, H Ni Nguyn Hong Ngh (2003), Cỏc phng phỏp thc nghim phõn tớch cu trỳc, NXB Giỏo dc, H Ni V Vn Thỳ (2008), Nghiờn cu ch to nano tinh th silic mng SiO2 v ng dng ch to linh kin in hunh quang, Lun ỏn tin s chuyờn ngnh Cụng ngh vt liu in t, trng i hc Bỏch Khoa H Ni Phm Vn Tun (2015), Nghiờn cu ch to v mt s tớnh cht ca dõy nano Si v Si:Er3+, Lun ỏn tin s chuyờn ngnh Cụng ngh vt liu in t, Vin ITIMS, trng i hc Bỏch Khoa H Ni Ting Anh: C Andrea, M Faro, P Musumeci, B Fazio, F Iacona, G Franzũ, P Gucciardi, C Vasi, F Priolo (2014), "Silicon nanowires: synthesis, optical properties and applications", Physica Status Solidi C, In press L T Canham (1990), "Silicon quantum wire array fabrication by electrochemical and chemical dissolution of wafers", Applied Physics Letters, (57), 1046 B D Cullity (1978), "Elements of X-Ray diffraction", 2nd edition, Addison - Wesley, Reading, MA K A Gonchar, L A Osminkina, R A Galkin, M B Gongalsky (2012), "Growth, Structure and Optical Properties of Silicon Nanowires Formed by Metal-Assisted Chemical Etching", Nanoelectronics and Optoelectronics (7), 602 45 Journal of F Hippert, E Geissler, J L Hodeau, E Lelievre, J Regnard (2006), "Neutron and X-Ray Spectroscopy", Springer 10 B Huy, P H Binh, B Q Diep, P V Luong (2003), "Effect of ageing on the luminescence intensity and lifetime of porous silicon: roles of recombination centers", Physica E, (17), 134 11 B Huy, P V Hoi, P H Khoi, D K Van, P T Binh, T T Cham (2009), "Porous silicon as a low dimensional and optical material", Journal of Physics: Conference Series, (187), 012033 12 A Irrera, P Artoni, F Iacona, E Pecora, G Franzũ, M Galli, B Fazio, S Boninelli, F Priolo (2012), "Quantum confinement and electroluminescence in ultrathin silicon nanowires fabricated by a maskless etching technique", Nanotechnology, (23), 075204 13 A Irrera, D Pacifici, M Miritello, G Franzu, F Priolo, F Iacona, D Sanfilippo, G Di Stefano, P G Fallica (2003), "Light emitting devices based on silicon nanostructures", NATO Science Series II: Mathematics, Physics and Chemistry, (93) 14 F M Kolb, H Hofmeister, R Scholz, M Zacharias, U Gửsele, D Ma, S T Lee (2004), "Analysis of Silicon Nanowires Grown by Combining SiO Evaporation with the VLS Mechanism", Journal of The Electrochemical Society, (151), G472 15 I Leontis, A Othonos, G Nassiopoulou (2013), "Structure, morphology, and photoluminescence of porous silicon nanowires: effect of different chemical treatments", Nanoscale Research Letters, (8), 383 16 Y Ma, X Guo, X Wu, L Dai, L Tong (2013), "Semiconductor nanowire lasers", Advances in Optics and Photonics, (5), 216 46 17 J J Niu, J N Wang, (2008), "A study in the growth mechanism of silicon nanowires with or without metal catalyst", Materials Letters, (62), 767 18 W Pan, R Dai, L Xu, S Lee, Z Wang (2001), "TemperatureControlled Growth of Silicon-Based Nanostructures by Thermal Evaporation of SiO Powders", The Journal of Physical Chemistry B, (105), 2507 19 J I Pankove (1971), "Optical Properties in Semiconductors", Dover Publications, New York 20 L Pavesi (2005), "Photonics applications of nano-silicon", Dipartimento di Fisica, Universita di Trento 21 H Y Peng, Z Pan, L Xu, H Fan, N Wang, S Lee (2001), "Temperature Dependence of Si Nanowire Morphology", Advanced Materials, (13), 317 22 F Priolo, T Gregorkiewicz, M Galli, F Krauss (2014), "Silicon nanostructures for photonics and photovoltaics", Nature Nanotechnology (9), 19 23 J Qi, M White, M Belcher, Y Masumoto (2003), "Optical spectroscopy of silicon nanowires", Chemical Physics Letters, (372), 763 24 K D Sattler (2010), "Handbook of Nanophysics: Nanoelectronics and Nanophotonics, Chapter 25: Photoluminescence from Silicon Nanostructure", CRC Press 25 K Seeger (1991), "Semiconductor Physics", 5the edition, (Springer Verlag) 47 26 F Shi, J Lin, Y Huang, J Zhang, C Tang (2009), "Fabrication and photoluminescence properties of silicon nanowires with thin surface oxide layers", Materials Chemistry and Physics, (118), 125 27 W Shi, H Peng, Y Zheng, N Wang, N Shang, Z Pan, C Lee (2000), "Synthesis of Large Areas of Highly Oriented, Very Long Silicon Nanowires", Advanced Materials (12), 1343 28 Y Shi, Q Hu, H Araki, H Suzuki, H Gao, W Yang, T Noda (2005), "Long Si nanowires with millimeter-scale length by modified thermal evaporation from Si powder", Applied Physics A, (80), 1733 29 T Takagahara, K Takeda (1992), "Theory of the quantum confinement effect on excitons in quantum dots", Phys Rev B, (46), 15578 30 B K Teo, X H Sun (2007), "Silicon-Based Low-Dimensional Nanomaterials and Nanodevices", Chemical Reviews, (107), 1454 31 R S Wagner, W C Ellis (1964), "Vapor Liquid Solid mechanism of single crystal growth", Applied Physics Letters, (4), 89 32 N Wang, Y Tang, Y Zhang, C Lee, I Bello (1999), "Si nanowires grown from silicon oxide", Chemical Physics Letters, (299), 237 33 J Yu, J Sha, L Wang, Q Yang (2006), "One-dimensional silicon nanostructures fabricated by thermal evaporation", Materials Science Engineering C, (26), 800 34 C Zhang, C Li, Z Liu, J Zheng, C Xue, Y Zuo, B Cheng, Q Wang (2013), "Enhanced photoluminescence from porous silicon nanowire arrays", Nanoscale Research Letters, (8), 277 48 ... sát tính chất vật lý dây nano Si phương pháp bốc bay nhiệt Luận văn nghiên cứu, chế tạo dây nano Si phƣơng pháp bốc bay nhiệt, đồng thời khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến trình hình thành dây, nghiên. .. tiêu chế tạo thành công vật liệu Si có cấu trúc nano khảo sát số tính chất vật lý vật liệu nhằm phục vụ cho nghiên cứu bản, định hƣớng ứng dụng, em lựa chọn đề tài luận văn: Nghiên cứu chế tạo khảo. .. trình mọc dây nano Si theo chế VLS [16] Hình 1.15: Giản đồ pha hai nguyên Au -Si [17] 19 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1 Chế tạo dây nano silic 2.1.1 Phƣơng pháp bốc bay nhiệt Phƣơng pháp bốc bay nhiệt