Nghiên cứu, chế tạo và khảo sát lớp chức năng có cấu trúc nano nhằm tăng hiệu suất lượng tử của linh kiện quang điện (tt)

Ngoài ra, AgNWs còn có thể chịu được hơn 1000 chu kì biến dạng uốn mà điện trở vẫn không thay đổi trong khi ITO không chịu được quá 15 chu kì [8,10,23-24]; hạt nano bạc với tính chất pla

LỜI MỞ ĐẦU

Linh kiện quang điện (LED, pin mặt trời…) đã và đang đóng một vai trò quan trọng trong đời sống của xã hội văn minh, hiện đại Chúng tham gia vào mọi sinh hoạt thực tiễn của con người từ cung cấp năng lượng cũng như hiển thị ch o… và dần trở thành một thành tố không thể thiếu được trong sinh hoạt cộng đồng Đó là lý do, hiện nay c c nhà khoa học vẫn đang tiếp tục nghiên cứu để cải tiến tối đa hiệu suất của linh kiện quang điện (LKQĐ) cũng như tìm kiếm nhiều chủng loại vật liệu mới từ

vô cơ đến hữu cơ và tổ hợp lai giữa chúng để thay thế c c vật liệu truyền thống nh m giảm gi thành của sản phẩm [1-7] Bên cạnh đó, để tăng khả năng ứng dụng trên nhiều dạng thù hình kh c nhau, những LKQĐ dễ uốn cong, trải rộng, dễ lắp đặt và di chuyển là một khuynh hướng nghiên cứu ứng dụng rất phổ iến hiện nay, ví dụ như các loại điện thoại, ti vi màn hình cong, pin mặt trời dẻo đã và đang được nghiên cứu mạnh mẽ [8-10]

Theo xu hướng “dẻo” hóa đó, các vật liệu truyền thống như ITO, FTO hay ZnO hầu như không thể đ p ứng được tiêu chí này [14-16] Vì vậy, hiện nay giới khoa học vẫn không ngừng nghiên cứu để tìm kiếm những loại vật liệu mới: trong suốt, đa chức năng (dẫn điện, truyền, tách, khóa …hạt tải) có các tính chất có thể so sánh với vật liệu truyền thống và có khả năng dẻo hóa May mắn thay, sự ra đời của vật liệu nano dường như đã giải quyết được ài to n khó khăn này Cụ thể, dây nano bạc (AgNWs)

có điện trở 10,2 Ω/□, độ truyền qua 90%, hệ số phẩm chất đạt 339 [12] Đây là một ước tiến mới trong việc dùng công nghệ nano để biến vật liệu dẫn điện truyền thống không truyền qua trong vùng khả kiến (kim loại) thành vật liệu dẫn điện trong suốt Ngoài ra, AgNWs còn có thể chịu được hơn 1000 chu kì biến dạng uốn mà điện trở vẫn không thay đổi trong khi ITO không chịu được quá 15 chu kì [8,10,23-24]; hạt nano bạc với tính chất plasmonic [2,30]; graphene (rGO) với khả năng truyền lỗ trống [26]; tổ hợp lai giữa nano bạc với vật liệu graphene có khả năng điều ch nh công thoát [36] hay các chấm lượng tử graphene với độ rộng vùng cấm thay đổi theo kích thước [78]…sẽ là những vật liệu mới đầy triển vọng trong việc ứng dụng làm các lớp chức năng cấu trúc nano nh m tăng hiệu suất lượng tử của linh kiện quang điện

2

Ý nghĩa khoa học của luận án: trong luận án này, chúng tôi tập trung nghiên cứu

một số vật liệu cấu trúc nano (0D, 1D, 2D) định hướng ứng dụng làm lớp chức năng cấu trúc nano bao gồm: điện cực dẫn điện trong suốt, các lớp truyền điện tử, truyền lỗ trống, hoặc tách lỗ trống…nh m tăng hiệu suất cho các linh kiện quang điện dạng

dẻo Chủ đề này được thể hiện với tên Luận n: “Nghiên cứu, chế tạo và khảo sát lớp chức năng có cấu trúc nano nhằm tăng hiệu suất lượng tử của linh kiện quang điện”

Bố cục của luận án: luận n chia làm 3 phần: tổng quan (2 chương), thực nghiệm

(3 chương) và phần kết luận chung được trình ày như sau:

Chương 1 Vật liệu nano – Lớp chức năng cấu trúc nano: giới thiệu tổng quan về

vật liệu nano, vai trò và ứng dụng lớp chức năng cấu trúc nano trong linh kiện quang điện

Chương 2 Các vật liệu nano cấu trúc 0D, 1D, 2D: giới thiệu về các tính chất nổi bật

và phương ph p chế tạo vật liệu nano 0D, 1D, 2D Đặc biệt, tập trung vào các vật liệu graphene (rGO), dây nano bạc và chấm lượng tử graphene (GQDs) điển hình cho mỗi loại hình thái Các ứng dụng tiêu biểu của các vật liệu này và các tổ hợp lai giữa chúng vào linh kiện quang điện được đề cập chi tiết và bám sát nội dung thực nghiệm của luận án

Chương 3,4,5 Nghiên cứu chế tạo và khảo sát một số tính chất đặc trưng của nano bạc (0D, 1D), graphene (0D, 2D), tổ hợp lai graphene/nano bạc - ứng dụng trong linh kiện quang điện: các thông số chế tạo ảnh hưởng đến hình thái cấu trúc, tính chất

quang và điện của vật liệu được nghiên cứu chi tiết để chế tạo vật liệu theo cấu trúc mong muốn Trên cơ sở đó, ứng dụng c c vật liệu này ( g, rGO và tổ hợp lai giữa chúng) với c c hình th i học kh c nhau (hạt, d y, mảng) vào làm lớp chức năng như lớp truyền lỗ trống, tách lỗ trống, điện cực dẫn điện trong suốt…trong linh kiện quang điện

Phần kết luận chung: nêu bật được những kết quả đạt được, tính mới và tính cấp

thiết của đề tài cũng như c c hạn chế mà đề tài chưa giải quyết được để làm định hướng nghiên cứu phát triển

1.2 LỚP CHỨC NĂNG (CẤU TRÚC NANO) TRONG LINH KIỆN QUANG ĐIỆN

Các linh kiện quang điện bán dẫn ra đời từ những năm 1950 Ban đầu, chúng đơn giản ch là một chuyển tiếp p-n và 2 điện cực cơ ản (Hình 1.2a) do đó hiệu suất làm việc của linh kiện chưa cao (hiệu suất hình thành exciton thấp, phát xạ cạnh do sử dụng điện cực kim loại cho cả anode và cathode) Ngày nay, cùng với sự phát triển vượt bậc của công nghệ nano, các lớp đệm đã được thêm vào cấu trúc linh kiện với các chức năng như (t ch, truyền, khóa hạt tải Hình 1.2b) làm tăng đ ng kể hiệu suất lượng tử của linh kiện Do đó, theo quan điểm của người viết, vật liệu cấu trúc nano xét một cách tổng quát có thể đóng nhiều chức năng kh c nhau trong LKQĐ, được liệt kê ngắn gọn như sau: anode, lớp phun/truyền lỗ trống (HIL/HTL), lớp khóa hạt tải (điện tử hay lỗ trống), lớp phun/truyền điện tử (EIL/ETL), cathode

Hình 1.2 OLED phát xạ cạnh có cấu trúc đơn giản, phát xạ mặt với cấu trúc

LỚP PHÁT QUANG LỚP TRUYỀN ĐIỆN TỬ LỚP TRUYỀN LỖ TRỐNG DẪN ĐIỆN TRONG SUỐT

ĐẾ THỦY TINH ÁNH SÁNG PHÁT QUANG

CATHODE

lớp chức năng

4

Tùy thuộc vào từng vị trí cụ thể mà các lớp chức năng phải thỏa một số điều kiện như công tho t, tính trong suốt và dẫn điện Ví dụ cụ thể, đối với một màng dẫn điện trong suốt, khi tăng độ truyền qua thì độ dẫn điện lại giảm và ngược lại Do đó để cân đối giữa độ dẫn điện và độ truyền qua người ta thường đ nh gi dựa trên t số σDC/σOP

[12], gọi là hệ số phẩm chất của màng, được tính theo công thức 1.10 [50]

(1.10)

Hệ số phẩm chất dùng để đ nh gi khả năng ứng dụng của màng dẫn điện trong suốt Hệ số phẩm chất phải lớn hơn 35 với bề dày màng nhỏ hơn 200 nm để có thể ứng dụng trong các LKQĐ

CHƯƠNG 2: CÁC VẬT LIỆU NANO CẤU TRÚC 0D, 1D, 2D

2.1 DÂY NANO BẠC (AgNWs - 1D)

Định nghĩa dây nano bạc

Dây nano bạc là vật liệu nano kim loại, thuộc loại vật liệu nano dị hướng, một chiều (1D), là sự nhân hạt nano bạc theo chiều dài tạo thành d y lượng tử bạc (Hình 2.1)

Một số tính chất đặc trưng của dây nano bạc

Đối với cấu trúc nano một chiều – dây nano

bạc, thì số nguyên tử trong cấu trúc ít hơn hay xấp

x b ng số nguyên tử ở bề mặt của cấu trúc Điều

này dẫn tới hình thành một đ m m y điện tử bao

xung quanh cấu trúc dây nano bạc Chính vì có

tính chất đặc trưng này, dây nano bạc có các tính

chất khác biệt so với vật liệu khối như: hiệu ứng

plasmon bề mặt, khả năng quang xúc t c

mạnh…[1,2,8] Bên cạnh đó, do có cấu trúc một chiều, các electron của dây nano bạc chuyển động nhanh hơn và ít va chạm trong chuyển động trôi Nhờ đó d y nano bạc ít toả nhiệt hơn khi dẫn điện so với vật liệu khối, mở ra nhiều khả năng ứng dụng trong linh kiện điện tử, vi mạch…[10,21,25,26,55]

Hình 2.1 Ảnh SEM của sợi

nano bạc

Một số tính chất quang và điện của dây nano bạc (khi được chế tạo thành màng) vượt trội hơn so với điện cực ITO truyền thống như: độ truyền qua của màng AgNWs gần như không đổi trong vùng ánh sáng nhìn thấy và vùng hồng ngoại gần (400 nm –

1300 nm) trong khi ITO giảm khi ước sóng lớn hơn 1100 nm Vùng phổ truyền qua rộng này thực sự rất có ý nghĩa trong công nghệ chế tạo LKQĐ vì chúng trùng với vùng phổ năng lượng cao của mặt trời Tính chất cơ học của gNWs cũng vượt trội hơn hẳn so với các oxit kim loại như ITO, ZnO, FTO về độ đàn hồi AgNWs có thể

ổn định qua hàng nghìn chu kì biến dạng như gập, xoắn, bẻ trong khi ITO không chịu nổi quá 15 chu kì Điều này thực sự rất quan trọng trong việc chế tạo các linh kiện dạng dẻo

Phương pháp điều chế dây nano bạc

Dây nano bạc được điều chế b ng phương ph p Polyol - sử dụng các phản ứng hóa học để tạo mầm sau đó định hướng cho mầm bạc phát triển dị hướng một chiều theo mặt (111) Phương ph p polyol được xem như một phương ph p thuận lợi

và có nhiều ưu việt hơn so với c c phương ph p khuôn mềm, khuôn cứng, điện hóa để

có thể chế tạo dây nano bạc ở tầm sản phẩm quy mô lớn Tuy nhiên, để tổng hợp được các dây nano bạc với độ đồng đều cao, cần kiểm soát tốt hình thái của mầm an đầu cũng như kiểm so t được quá trình phát triển dị hướng của dây nano bạc

2.2 GRAPHENE

2.2.1 Graphene 2D

Định nghĩa và ph n loại vật liệu:

graphene là một mặt phẳng đơn lớp của

những nguyên tử cac on được sắp xếp chặt

chẽ trong mạng tinh thể hình tổ ong hai

chiều (2D) như minh họa trong hình 2.14

Trong màng graphene mỗi nguyên tử cacbon

liên kết với ba nguyên tử cacbon gần nhất b ng liên kết tạo thành bởi sự xen phủ của c c v n đạo lai s-p, tương ứng với trạng thái lai hoá sp2 Khoảng cách giữa các nguyên tử carbon gần nhất là a = 0,142 nm [75]

Hình 2.14 Mô hình mạng Graphene

cấu trúc tổ ong 2D

6

Các tính chất đặc trưng của vật liệu graphene 2D

Graphene có độ truyền qua cao từ vùng ánh sáng nhìn thấy đến vùng hồng ngoại (từ ước sóng 500 nm đến 2000 nm) với hệ số truyền qua hoàn hảo là 97,7%, độ tán

xạ không đ ng kể Các tài liệu tổng hợp đăng trên c c tạp chí Advances Materials [3]

và Condensed Matter Physics [75] đã công ố c c đặc tính nổi bật của graphene như:

diện tích bề mặt lớn (2630 m2g-1), độ linh động cao (lên đến 200000 cm2

.v-1.s-1), mật

độ hạt tải lớn (~ 1012

hạt/cm2).Graphene đã được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau (màn hình hiển thị, transistor tần số cao, pin mặt trời chuyển tiếp dị thể…) Trong mỗi ứng dụng, vật liệu này đều đã đạt được những kết quả đ ng kể khi so sánh với các vật liệu đang sử dụng và được cho là kéo dài tuổi thọ của linh kiện hơn so với các vật liệu truyền thống [52,53] Tuy nhiên, một nhược điểm của graphene là độ rộng vùng cấm b ng không, khó có thể ứng dụng trong các linh kiện cần có độ rộng vùng cấm phù hợp Nỗ lực nghiên cứu của các nhà khoa học cho ra đời vật liệu graphene không chiều (graphene quantum dots) đã góp phần giải quyết được vấn đề này

2.2.2 Chấm lượng tử graphene (0D)

Chấm lượng tử Graphene (GQDs) với kích thước nhỏ, độ linh động cao, tính phân tán tốt trong nước, và độ rộng vùng cấm có thể thay đổi được theo kích thước, tính trơ hóa học và không độc hại trong điều kiện sinh học, chúng đang là ứng cử viên tiềm năng nh m thay thế cho CdS, CdSe trong các ứng dụng y sinh hoặc các LKQĐ [39,78-79]

2.3 CÁC TỔ HỢP LAI CỦA GRAPHENE VỚI NANO KIM LOẠI VÀ CÁCH ĐIỀU CHỈNH CÔNG THOÁT

Tùy thuộc vào hình th i của nano kim loại mà tổ hợp lai giữa chúng với graphene

có khả năng điều ch nh được công thoát và cải tiến độ dẫn điện của màng graphene lên rất nhiều lần [2,36,64] Để thay đổi công tho t của màng graphene thì c c nhà khoa học thường sử dụng hạt nano kim loại 36], nhưng ứng dụng cải tiến độ dẫn điện của màng graphene thì dây nano kim loại với cấu trúc một chiều sẽ là sự lựa chọn hiệu quả hơn do c c d y nano kim loại sẽ tạo một mạng lưới liên kết giữa c c đảo graphene, làm tăng đ ng kể tính dẫn điện của màng [18-19,22,47]

PHẦN B: THỰC NGHIỆM

MỤC ĐÍCH THỰC NGHIỆM

Hướng đến mục tiêu đa dạng ứng dụng vật liệu cấu trúc nano làm lớp chức năng trong các LKQĐ, chúng tôi tập trung nghiên cứu, chế tạo các lớp chức năng “cấu trúc nano” nh m đ p ứng các tiêu chí như: vật liệu dẫn điện tốt, độ trong suốt cao, thay đổi được công thoát, phương ph p chế tạo đơn giản, chi phí thấp…và đặc biệt có khả năng “dẻo hóa”, có thể sản xuất hàng loạt thúc đẩy ứng dụng thực tế

NỘI DUNG THỰC NGHIỆM CỦA LUẬN ÁN

Trên cơ sở mục đích của đề tài, nội dung thực nghiệm được chia thành hai phần cụ thể:

 Chế tạo và nghiên cứu tính chất của vật liệu nano kim loại bạc và graphene 0D, 1D, 2D và tổ hợp lai của chúng

 Nghiên cứu vai trò lớp chức năng“cấu trúc nano”đến hiệu suất lượng tử của linh kiện quang điện

và được minh họa theo lưu đồ thực nghiệm tổng quát:

Lưu đồ thực nghiệm tổng quát

8

Từ lưu đồ này, hai loại vật liệu chính là nano bạc (0D, 1D), graphene (0D, 2D) và

tổ hợp lai giữa graphene - nano bạc đã được chế tạo và định hướng ứng dụng vào làm lớp chức năng “cấu trúc nano” cho các linh kiện quang điện khác nhau

THIẾT BỊ THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT (phần phụ lục)

Các thiết bị hỗ trợ: lò sấy chân

không, máy khuấy từ, lò nung ủ

nhiệt, máy rửa siêu âm, túi lọc

dialysic

Các thiết bị xây dựng phục vụ

cho đề tài: tủ hút khí độc, máy quay

li tâm, hệ thống phun nhiệt phân,

máy phủ quay, hệ glove box liên

hoàn được x y dựng phục vụ cho

việc chế tạo vật liệu và linh kiện

Các phương pháp khảo sát vật liệu: phổ FTIR, phổ EDS, phổ XPS, phép đo

UPS, phổ nhiễu xạ tia X, phổ Raman, phổ hấp thụ UV-Vis, phép đo ốn mũi dò, hệ

đo I-V, ảnh SEM, AFM, TEM trên c c hệ đo chuẩn trong và ngoài nước

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT MỘT SỐ TÍNH CHẤT ĐẶC TRƯNG CỦA NANO BẠC (0D, 1D) - ỨNG DỤNG TRONG LINH KIỆN QUANG ĐIỆN

3.1 QUY TRÌNH CHẾ TẠO DÂY NANO BẠC (PHƯƠNG PHÁP POLYOL)

Quá trình chế tạo dây nano bạc thông qua ba quy trình chính như: tạo mầm - phát triển dây nano bạc, tách sản phẩm phụ, ly tâm tách lấy dây nano bạc

Ban đầu 20 mg AgNO3 được cho vào lọ để phản ứng với 17 mg AgNO3 Ion Ag+

sẽ được khử thành nguyên tử Ago dưới tác dụng của dung môi ethylene glycol Phản ứng khử này cần được diễn ra với tốc độ chậm nên NaCl đã được cho thêm vào môi trường tổng hợp, với mục đích tạo nên phản ứng duy trì giữa Cl-

và Ag+ theo phương trình (3.1), sau đó AgCl sẽ được khử dần dưới tác dụng của dung môi ethylene glycol

Hình PL.3 Hệ glove-box được xây dựng tại

PTN-VLCR

và nhiệt độ để cung cấp lại một cách có trật tự các nguyên tử bạc vào môi trường để xảy ra các phản ứng tiếp theo

NaCl + AgNO3 = AgCl + NaNO3 (3.1)

HO – CH2 –CH2 – HO = CH3CHO + H2O (3.2) 2HO – CH2 –CH2 – HO + O2 = 2HO – CH2 CHO + 2H2O (3.3) 2CH3CHO + 2AgCl = CH3CO – COCH3 + 2Ag +2HCl (3.4) Các chất PVP được thêm vào trong phản ứng có tác dụng bao phủ mặt (100) làm thụ động hóa mặt này và ch cho các mầm bạc phát triển dị hướng theo mặt (111), lượng KBr được thêm vào trong phản ứng có tác dụng làm phản ứng diễn ra một cách trật tự hơn, là tác nhân bề mặt chống sự rối loạn giúp các dây nano phát triển với đường kính đồng đều hơn

3.2 CẤU TRÚC, HÌNH THÁI HỌC VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA DÂY NANO BẠC – SỰ TƯƠNG QUAN GIỮA SEM, XRD VÀ UV-VIS

Cấu trúc, hình thái học và tính chất quang của dây

nano bạc được khảo sát thông qua a phép đo chính

SEM, UV-VIS, XRD Phổ hấp thụ của mẫu AgNWs

được minh họa trên hình 3.7 gồm 2 đ nh hấp thụ trong

đó đ nh thứ nhất ở 355 nm và đ nh thứ hai ở 375nm

Theo một số tác giả như Yugang Sun [109], Quoc Anh

[68] đ nh thứ nhất và đ nh thứ hai tương ứng với sự

hấp thụ gây ra bởi các dây nano bạc Đ nh thứ hai dịch

về phía ước sóng dài trong mẫu xuất hiện nhiều hạt

nano Ảnh SEM (Hình 3.5) cho thấy số lượng dây

nano bạc trong mẫu AgNWs nhiều, kh đồng đều và

tách rời nhau với đường kính trung bình khoảng 50 –

100 nm, số lượng hạt còn lại trong mẫu ít và có đường

kính vào khoảng 30 – 100 nm Tuy nhiên hình ảnh

SEM ch mang tính chất cục bộ do kích thước quét

ảnh tương đối nhỏ (khoảng 10x10 μm), chúng tôi sử

Hình 3.7 Phổ hấp thụ UV -

Vis của mẫu dây nano bạc

Hình 3.5 Hình SEM của

sợi nano bạc

10

dụng thêm giản đồ XRD để tái khẳng định các nhận

xét trên ở diện rộng (vết chụp XRD trung bình vào

khoảng 1x5 mm2), đồng thời x c định chính xác các

định hướng phát triển dây nano bạc Phổ XRD cho

thấy có hai đ nh nhiễu xạ đặc trưng cho mặt (111) và

(200) của dây nano bạc tại các vị trí 2θ vào khoảng

37,8o và 44o Chúng tôi gọi t số cường độ giữa mặt

(111) và mặt (200) là W/P (wire/particle), t số này càng lớn thì dây nano có chiều dài càng vượt trội hơn so với đường kính dây Ba phép đo trên đều cho kết quả tương đồng và ổ trợ nhau, do đó chúng tôi ch sử dụng ba phép đo này là ba phép đo chính dùng để khảo sát các thông số chế tạo ảnh hưởng đến hình thái học và cấu trúc của dây nano bạc

3.3 KHẢO SÁT MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG MẠNH ĐẾN HÌNH THÁI HỌC VÀ CẤU TRÚC CỦA DÂY NANO BẠC

Hình thái và cấu trúc của dây nano bạc bị ảnh hưởng mạnh bởi các tác nhân tạo mầm như NaCl, t c nh n chống rối loạn KBr (giúp d y nano ph t triển với đường kính đồng đều) và tác nhân

bề mặt như PVP (giúp d y

nano ph t triển định

hướng) Các khảo sát này

đã được trình bày chi tiết

trong luận án Do giới hạn của bản tóm tắt chúng tôi sẽ ch trình bày các kết quả khảo

s t đối với tác nhân tạo mầm NaCl là tác nhân ảnh hưởng rõ rệt nhất đến hình thái học của dây nano bạc Bảng 3.3 thống kê các thông số chế tạo mẫu AgNWs

Giản đồ XRD (Hình 3.8) cho thấy khi không sử dụng NaCl t số cường độ giữa hai mặt (111) và (200) gần b ng 1, trong khi có NaCl thì t số này lớn hơn nhiều, chứng tỏ trong sản phẩm tạo thành chứa một lượng lớn các dây nano bạc Điều này cũng đã được kiểm chứng thông qua phổ hấp thụ Đ nh 375 nm bị dịch về 443 nm khi

Mẫu khảo sát

EG (ml)

AgNO 3 (mg)

NaCl (mg)

KBr (mg)

PVP (mg)

Bảng 3.3 Hàm lượng hóa chất sử dụng trong quá

trình k hảo sát vai trò của NaCl

Hình 3.6 Phổ nhiễu xạ XRD

của dây nano bạc

a) 0mg-NaCl b) 17mg-NaCl

Hình 3.9 Ảnh SEM của mẫu 0mg-NaCl (a) và 17mg-NaCl (b)

Hình 3.8 Giản đồ nhiễu xạ XRD và phổ hấp thụ của

AgNWs k hi có và k hông có NaCl

không có sự tham gia của NaCl (Hình 3.8) và ảnh SEM (Hình 3.9) sản phẩm ch gồm các hạt bạc khi không có NaCl

Như vậy, NaCl là tác nhân tạo mầm đóng vai trò quyết định cấu trúc hình thái học của dây nano bạc Khi không có NaCl, sản phẩm ch bao gồm các hạt nano bạc, khi thêm NaCl vào phản ứng, thì các dây nano mới được tạo thành Hai tác nhân còn lại là KBr và PVP cũng được khảo sát trong quy trình chế tạo sợi nano bạc theo c ch thức: giữ nguyên c c điều kiện chế tạo tối ưu trong từng khảo s t, lần lượt thay đổi hàm lượng KBr (0 mg, 3mg, 5mg) hoặc PVP (0 mg, 100 mg, 300 mg, 600 mg)

Qua các khảo sát trên, các thông số chế tạo tối ưu trong luận n thu được: NaCl =

17 mg, AgNO3 = 270 mg, EG = 40 ml, KBr = 5 mg, PVP = 300 mg hiệu suất tạo sợi nano bạc cao, đường kính dây nhỏ  50 nm, chiều dài khoảng 10 µm - 25 µm, t số chiều dài/đường kính (hình thái) từ 200 - 500 Các thông số này khá tốt khi so với các thông số của c c thương phẩm về gNWs đang được bán trên thế giới như Blue Nano [71] đường kính 35 nm, chiều dài 10 µm (L/D = 286), 90 nm x 25 µm (L/D = 278), Nano Gap [12] 108 nm x 11 µm (L/D = 102)

12

3.4 CHẾ TẠO ĐIỆN CỰC AgNWs KHẢO SÁT CÁC TÍNH CHẤT ĐIỆN VÀ QUANG

Tính chất điện và quang của màng được

đ nh gi thông qua hệ số phẩm chất như đã

trình ày trong chương 2 Hệ số phẩm chất

càng cao, tính chất điện và quang của màng

càng tốt Màng gNWs được chế tạo b ng

phương ph p phun nhiệt phân trên đế thủy

tinh và đế PET Trong đó 3 thông số chế tạo

chính như nhiệt độ đế, nồng độ dung dịch

phun và thể tích dung dịch phun ảnh hưởng

rất lớn đến hệ số phẩm chất của màng

Khoảng khảo sát nhiệt độ đế từ 80oC –

140oC (Bảng 3.6) cho thấy hệ số phẩm chất

tốt nhất của màng đạt được ở nhiệt độ 120oC,

giữ nguyên nhiệt độ này, tiếp tục khảo sát theo nồng độ dung dịch phun (2 mg/ml – 8 mg/ml) (Bảng 3.7), hệ số phẩm chất tốt nhất đạt được ở nồng độ 6 mg/ml Giữ nguyên

c c điều kiện tối ưu trên, khảo sát theo thể tích dung dịch phun (0,2 ml – 1,0 ml), hệ

số phẩm chất tốt nhất đạt được là 180 tương ứng với độ truyền qua là 82% và điện trở

mặt là 10 Ω/□, thỏa mãn c c điều kiện cần thiết của một màng dẫn điện trong suốt

Đặc biệt, trên đế dẻo PET thì hệ số phẩm chất đạt được là 217 tương ứng với độ truyền qua là 70% và điện trở mặt là 7 Ω/□ (Bảng 3.8)

Bảng 3.8 Hệ số phẩm chất của AgNWs theo thể tích phủ (trên đế PET và đế thủy tinh)

(0,2 ml)

Mẫu2 (0,4 ml)

Mẫu 3 (0,6 ml)

Mẫu 4 (0,8 ml)

Mẫu 5 (1 ml)

Bảng 3.6 Điện trở, độ truyền qua của

màng AgNWs(1 mg/ml) theo nhiệt độ đế