Chế tạo và nghiên cứu các đặc tính của dây nano si

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ THÚY CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TÍNH CỦA DÂY NANO Si LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU Hà Nội - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ THÚY CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TÍNH CỦA DÂY NANO Si Chuyên ngành: Vật liệu điện tử Mã số: 62440123 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS TS Nguyễn Đức Chiến PGS.TS Nguyễn Hữu Lâm Hà Nội - 2017 LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian thực luận án môn Vật liệu Điện tử - Viện Vật lí Kỹ thuật, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, nỗ lực thân, tác giả nhận nhiều giúp đỡ quý báu vật chất lẫn tinh thần Trước hết, tác giả xin bày tỏ tình cảm biết ơn sâu sắc đến tập thể cán hướng dẫn: GS.TS Nguyễn Đức Chiến PGS.TS Nguyễn Hữu Lâm, người thầy định hướng, giám sát khuyến khích, cung cấp tài liệu cần thiết tạo điều kiện thuận lợi suốt trình học tập nghiên cứu để hoàn thành luận án tiến sỹ chương trình đào tạo Tồn số liệu thí nghiệm luận án tiến hành phòng thí nghiệm mơn Vật liệu Điện tử, phòng thí nghiệm trọng điểm Quốc gia Vật liệu Linh kiện Điện tử, Viện AIST, Viện Vệ Sinh dịch tễ, Khoa Vật lí trường Đại học KHTN - Đại học Quốc gia Hà Nội, với giúp đỡ cán phòng thí nghiệm tác giả thực phép đo khảo sát ảnh vi hình thái SEM, HRTEM, phổ nhiễu xạ tia X, phổ tán xạ Raman, phổ EDX, phổ huỳnh quang Tác giả cám ơn tất cán lãnh đạo phòng thí nghiệm giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả suốt thời gian làm thí nghiệm Tác giả xin cảm ơn tới lãnh đạo Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên cử học tập sở đào tạo tạo điều kiện thuận lợi làm luận án nghiên cứu sinh Nhân dịp này, tác giả xin dành tình cảm chân thành sâu sắc tới gia đình chia sẻ khó khăn, thơng cảm, động viên Tác giả Nguyễn Thị Thúy LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tôi, kết nghiên cứu trình bày luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận án cám ơn, thơng tin trích dẫn luận án rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày 12 tháng năm 2017 Tập thể hướng dẫn Tác giả luận án GS.TS Nguyễn Đức Chiến Nguyễn Thị Thúy PGS.TS Nguyễn Hữu Lâm MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC MỘT CHIỀU TRÊN CƠ SỞ VẬT LIỆU Si 1.1 Cơ sở vật liệu có cấu trúc nano 1.1.1 Khái niệm vật liệu công nghệ nano 1.1.2 Phương pháp chế tạo vật liệu nano 1.2 Vật liệu silic 1.2.1 Cấu trúc tinh thể silic 1.2.2 Cấu trúc vùng lượng silic 11 1.3 Đặc tính dây nano silic 14 1.3.1 Tính chất quang dây nano silic 15 1.3.1.1 Phổ Raman dây nano silic 15 1.3.1.2 Phổ hấp thụ dây nano silic 16 1.3.1.3 Phổ huỳnh quang dây nano silic 17 1.3.2 Tính chất nhiệt dây nano silic 18 1.3.3 Tính chất dây nano silic 19 1.3.4 Tính chất điện tử dây nano silic 20 1.4 Một số ứng dụng dây nano silic 21 1.4.1 Pin mặt trời 21 1.4.2 Pin lithium sử dụng dây nano silic 22 1.4.3 Cải thiện hiệu suất cấu trúc FET 23 1.4.4 Cảm biến sở dây nano silic 24 1.5 Các phương pháp chế tạo 26 1.5.1 Phương pháp hoá học 26 1.5.2 Phương pháp laser 28 1.5.3 Phương pháp epitaxy chùm phân tử 29 1.5.4 Phương pháp phún xạ RF 30 1.5.5 Phương pháp bốc bay nhiệt từ nguồn rắn 31 1.6 Kết luận chương 33 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO SiNW BẰNG PHƯƠNG PHÁP BỐC BAY NHIỆT TỪ NGUỒN RẮN 34 2.1 Cơ chế hình thành VLS 34 2.2 Quy trình chế tạo SiNW đế Si phương pháp bốc bay nhiệt từ nguồn rắn 36 2.3 Hệ thiết bị thí nghiệm vật liệu hóa chất 37 2.4 Khảo sát hình thái SiNW kính hiển vi điện tử quét 39 2.5 Lựa chọn kim loại xúc tác 40 2.6 Ảnh hưởng điều kiện chế tạo lên cấu trúc SiNW đế Si 46 2.6.1 Vai trò hạt kim loại xúc tác 48 2.6.2 Ảnh hưởng nhiệt độ lên cấu trúc SiNW 51 2.6.3 Ảnh hưởng thời gian tổng hợp lên cấu trúc SiNW 55 2.6.4 Ảnh hưởng lưu lượng khí 56 2.6.5 Vai trò nguồn rắn 59 2.7 Kết luận chương 63 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT HUỲNH QUANG, CẤU TRÚC CỦA SiNW 64 3.1 Khảo sát hình thái kích thước SiNW kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 64 3.2 Huỳnh quang SiNW 70 3.2.1 Phương pháp phân tích huỳnh quang 70 3.2.2 Hiệu ứng lượng tử, sai hỏng trạng thái bề mặt SiNW 71 3.2.3 Ảnh hưởng nhiệt độ tổng hợp SiNW lên phổ huỳnh quang 73 3.2.4 Ảnh hưởng thời gian tổng hợp lên phổ huỳnh quang 75 3.2.5 Ảnh hưởng lưu lượng khí lên phổ huỳnh quang 77 3.2.6 Ảnh hưởng nguồn vật liệu lên phổ huỳnh quang 78 3.2.7 Ảnh hưởng độ dày lớp xúc tác kim loại Au lên phổ huỳnh quang 80 3.3 Phổ tán xạ Raman 81 3.4 Cấu trúc tinh thể thành phần pha SiNW 85 3.5 Kết luận chương 89 CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO SiNW BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÚN XẠ 90 4.1 Cơ chế phún xạ 91 4.2 Ưu điểm nhược điểm phương pháp phún xạ 92 4.3 Những yếu tố ảnh hưởng tới trình phún xạ 93 4.3.1 Hiệu suất phún xạ 93 4.3.2 Dòng 95 4.3.3 Áp suất 96 4.3.4 Nhiệt độ đế 97 4.3.5 Công suất nguồn phún xạ 98 4.3.6 Lưu lượng khí trơ đưa vào buồng phún xạ 98 4.4 Kim loại xúc tác 98 4.5 Khảo sát hình thái, kích thước SiNW kính hiển vi điện tử 100 4.6 Phổ huỳnh quang SiNW 104 4.7 Kết luận chương 106 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO 109 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 123 DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu MBE AFM Tiếng Anh Molecular Beam Epitaxy Atomic Force Microscope Tiếng Việt Epitaxy chùm phân tử Kính hiển vi lực nguyên tử FET Field Effect Transistor Transistor hiệu ứng trường IC Integrated Circuit Vi mạch-Mạch tích hợp IT Information Technology Công nghệ thông tin DNA DeoxyriboNucleic Acid ADN Field Emision Scanning Hiển vi điện tử quét phát xạ trường Electron Microscopy EDX/EDS Energy-dispertive X-ray spectroscopy Phổ tán sắc lượng tia X FESEM CVD VLS Chemical Vapor Deposition Vapor-Liquid-Solid Lắng đọng hóa học từ pha Hơi - Lỏng - Rắn SLS VS Solid- Liquid- Solid Vapor – Solid Rắn - Lỏng - Rắn Hơi - Rắn TEM PL PLE Blueshift PLD Transmision electron microscope Photoluminescence Photoluminescence excitation Blueshift Pulsed laser deposition MEMS FWHM Micro Electro Mechanical system Full width at half maximum Kính hiển vi điện tử truyền qua Quang huỳnh quang Phổ kích thích huỳnh quang Dịch phía sóng ngắn Lắng đọng chân khơng laser xung Hệ vi điện tử Độ bán rộng vạch phổ SiNW OAG XRD QCM LED GFC STM PECVD Silicon nanowire Oxide Assisted Growth X-ray diffraction Quartz Crystal Microbalance Light Emitting Diode Gas Mass Flow Controller Scanning Tunneling Microscopy Plasma enhanced chemical vapor deposition Dây nano silic Mọc với hỗ trợ ơxít Nhiễu xạ tia X Vi cân tinh thể thạch anh Điốt phát quang Bộ điều khiển dòng khí Kính hiển vi qt xun hầm Lắng đọng hố học từ pha có tăng cường plasma DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các tính chất bề mặt Si [110] 11 Bảng 1.2 So sánh thông số FET sử dụng SiNW SOI-FET [120] 24 Bảng 2.1 Danh mục hóa chất dùng thực nghiệm 39 Bảng 2.2 Bảng tổng hợp kim loại xúc tác sử dụng chế tạo SiNW [71] 41 Bảng 2.3 Các thông số trình chế tạo mẫu với nhiệt độ khác 51 Bảng 2.4 Các thông số trình chế tạo mẫu với lưu lượng khí khác 57 Bảng 2.5 Các thơng số q trình chế tạo mẫu với nguồn rắn xúc tác khác 60 Bảng 2.6 Hệ thống yếu tố ảnh hưởng trình tổng hợp SiNW 62 DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Cấu trúc tinh thể silic 10 Hình 1.2 Sơ đồ vùng lượng Si 12 Hình 1.3 Mơ hình cấu trúc vùng lượng SiNW [156] 12 Hình 1.4 Cấu trúc vùng lượng SiNW có đường kính khoảng nm theo định hướng (100), (110) (111) [35] 13 Hình 1.5 Sự thay đổi bề rộng vùng cấm theo đường kính SiNW theo phương (111), (100) (110) [9] 14 Hình 1.6 Phổ Raman SiNWs c-Si đo nhiệt độ phòng [61] 15 Hình 1.7 Phổ hấp thụ SiNW với đường kính khác [136] 16 Hình 1.8 Phổ huỳnh quang SiNW nhiệt độ khác [92] 17 Hình 1.9 Sự phụ thuộc độ dẫn nhiệt vào nhiệt độ SiNW với đường kính khác [63] 18 Hình 1.10 Q trình xác định đặc tính học SiNW [40] 20 Hình 1.11 Sơ đồ SiNW FET [21] 21 Hình 1.12 Pin mặt trời ứng dụng SiNW [114] 22 Hình 1.13 SiNW làm điện cực anốt pin Li [119] 23 Hình 1.14 Giản đồ cấu trúc FET sử dụng SiNW [119] 23 Hình 1.15 Sử dụng cảm biến sinh học kích thước nano để phát DNA [147] 24 Hình 1.16 Cảm biến đo độ ẩm tương đối khơng khí [24] 25 Hình 1.17 Sơ đồ minh họa hệ CVD tổng hợp SiNW [103] 27 Hình 1.18 Sơ đồ hệ chế tạo SiNW phương pháp laser [30] 28 Hình 1.19 SiNW mọc epitaxy chùm phân tử [103] 29 Hình 1.20 Sơ đồ hệ bốc bay nhiệt tổng hợp dây nano [124] 31 Hình 2.1 Sơ đồ mơ tả chế VLS mọc SiNW 35 Hình 2.2 Quy trình chế tạo SiNW đế Si phương pháp bốc bay nhiệt từ nguồn rắn 36 Hình 2.3 Hệ thống bốc bay chùm điện tử chân không 37 Hình 2.4 Hệ lò ngang để chế tạo SiNW 38 Hình 2.5 Sơ đồ khối kính hiển vi điện tử quét 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Nguyễn Năng Định Vật lý kỹ thuật màng mỏng (2005) Nhà xuất bách đại học quốc gia Hà Nội [2] Lương Trúc Quỳnh Ngân Chế tạo, nghiên cứu tính chất quang định hướng ứng dụng tán xạ Raman tăng cường bề mặt hệ dây nanô silic xếp thẳng hàng (Luận văn Tiến sĩ-2015) [3] Phùng Hồ, Phan Quốc Phô Vật liệu Bán dẫn (2008) Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [4] Phạm Văn Tuấn Nghiên cứu chế tạo số tính chất dây nano Si Si:Er3+(Luận văn Tiến sĩ-2015) TIẾNG ANH [5] Al-Ruqeishi MS, Nor RM, Amin YM, Al-Azri K (2013) Direct growth and photoluminescence of silicon nanowires without catalyst Arab J Chem, 1–7 [6] Anaya J, Torres A, Martín-Martín A, Martínez O, Prieto AC, Jiménez J, Rodríguez A, Sangrador J, Rodríguez T (2010) Raman spectroscopy study of group IV semiconductor nanowires Phys Procedia, 8, 78–83 [7] Anedda A, Bongiovanni G, Cannas M, Congiu F, Mura A, Martini M (1993) A 1.9 eV photoluminescence induced by eV photons in high-purity wet synthetic silica J Appl Phys, 74, 6993 [8] Baba Ahmed L, Naama S, Keffous A, Hassein-Bey A, Hadjersi T (2015) H2 Sensing properties of modified silicon nanowires Prog Nat Sci Mater Int, 25, 101–110 [9] Bandaru PR, Pichanusakorn P (2010) An outline of the synthesis and properties of silicon nanowires Semicond Sci Technol, 25, 1–16 [10] Bruno M, Palummo M, Ossicini S, Del Sole R (2007) First-principles optical properties of silicon and germanium nanowires Surf Sci, 601, 2707–2711 [11] Calaza C, Salleras M, Dávila D, Tarancón A, Morata A, Santos JD, Gadea G, Fonseca L (2015) Bottom-up Silicon Nanowire Arrays for Thermoelectric Harvesting Mater Today Proc, 2, 675–679 109 [12] Canham LT (1990) Silicon quantum wire array fabrication by electrochemical and chemical dissolution of wafers Appl Phys Lett, 57, 1046 [13] Chan CK, Peng H, Liu G, McIlwrath K, Zhang XF, Huggins R a, Cui Y (2008) High-performance lithium battery anodes using silicon nanowires Nat Nanotechnol, 3, 31–5 [14] Chen K, Huang Z, Huang J, Fang M, Liu Y, Ji H, Yin L (2013) Synthesis of SiC nanowires by thermal evaporation method without catalyst assistant Ceram Int, 39, 1957–1962 [15] Chen S, van den Berg A, Carlen ET (2015) Sensitivity and detection limit analysis of silicon nanowire bio(chemical) sensors Sensors Actuators B Chem, 209, 486–489 [16] Chen Y, Li J, Dai J (2001) Si and SiOx nanostructures formed via thermal evaporation Chem Phys Lett, 344, 450–456 [17] Chen YQ, Zhang K, Miao B, Wang B, Hou JG (2002) Temperature dependence of morphology and diameter of silicon nanowires synthesized by laser ablation Chem Phys Lett, 358, 396–400 [18] Choi Y-R, Zheng M, Bai F, Liu J, Tok E-S, Huang Z, Sow C-H (2014) Laserinduced Greenish-Blue Photoluminescence of Mesoporous Silicon Nanowires Sci Rep, 4, 4940 [19] Colli A, Hofmann S, Fasoli A, Ferrari AC, Ducati C, Dunin-Borkowski RE, Robertson J (2006) Synthesis and optical properties of silicon nanowires grown by different methods Appl Phys A, 85, 247–253 [20] Congli S, Hao H, Huanhuan F, Jingjing X, Yu C, Yong J, Zhifeng J, Xiaosong S (2013) Synthesis of porous silicon nano-wires and the emission of red luminescence Appl Surf Sci, 282, 259–263 [21] Congli S, Hao H, Liang Y, Xue B, Yumeng Y, Huanhuan F, Jingjing X (2012) Applied Surface Science Photoluminescence of silicon nanostructures prepared via hydrothermal growth progress Appl Surf Sci, 258, 8078–8082 [22] Cui Y, Zhong ZH, Wang DL, Wang WU, Lieber CM (2003) High performance silicon nanowire field effect transistors Nano Lett, 3, 149 [23] Cullis A G, Canham LT, Calcott PDJ (1997) The structural and luminescence 110 properties of porous silicon J Appl Phys, 82, 909 [24] Cullis AG, Canham LT (1991) Visible light emission due to quantum size effects in highly porous crystalline silicon Nature, 353, 335–338 [25] Demami F, Ni L, Rogel R, Salaun AC, Pichon L (2010) Silicon nanowires synthesis for chemical sensor applications Procedia Eng, 3–6 [26] Demichel O, Oehler F, Calvo V, Noé P, Pauc N, Gentile P, Ferret P, Baron T, Magnea N (2009) Photoluminescence of silicon nanowires obtained by epitaxial chemical vapor deposition Phys E Low-dimensional Syst Nanostructures, 41, 963–965 [27] Dhara S, Giri PK (2010) Self-catalytic growth of horizontal and straight Si nanowires on Si substrates using a sputter deposition technique Solid State Commun, 150, 1923–1927 [28] Dhara S, Giri PK (2011) Effect Of Growth Temperature On The Catalyst-Free Growth Of Long Silicon Nanowires Using Radio Frequency Magnetron Sputtering Int J Nanosci, 10, 13–17 [29] Elfström N, Linnros J (2008) Sensitivity of silicon nanowires in biosensor applications J Phys Conf Ser, 100, 52042 [30] Fatimah S, Rahman A, Yusof NA, Hashim U, Nor MN (2013) Design and Fabrication of Silicon Nanowire based Sensor Int J Electrochem Sci, 8, 10946–10960 [31] Fukata N, Oshima T, Okada N, Kizuka T, Tsurui T, Ito S, Murakami K (2006) Phonon confinement in silicon nanowires synthesized by laser ablation Phys B Condens Matter, 376–377, 864–867 [32] Gonchar KA, Zubairova AA, Schleusener A, Osminkina LA, Sivakov V (2016) Optical Properties of Silicon Nanowires Fabricated by Environment-Friendly Chemistry Nanoscale Res Lett, 11, 357 [33] Gundiah G, Deepak FL, Govindaraj a., Rao CNR (2003) Carbon-assisted synthesis of silicon nanowires Chem Phys Lett, 381, 579–583 [34] Guo-an C (2009) Fabrication and Electron Field Emission of Silicon Nanowires Synthesized by Chemical Etching J Korean Phys Soc, 55, 2681 [35] Hainey MF, Redwing JM (2016) Aluminum-catalyzed silicon nanowires: 111 Growth methods, properties, and applications Appl Phys Rev, 3, 40806 [36] Harris C, O’Reilly EP (2006) Nature of the band gap of silicon and germanium nanowires Phys E Low-dimensional Syst Nanostructures, 32, 341–345 [37] Hasan M, Huq MF, Mahmood ZH (2013) A review on electronic and optical properties of silicon nanowire and its different growth techniques Springerplus, 2, 151 [38] Heitsch AT, Fanfair DD, Tuan H, Korgel B a (2008) Solution−Liquid−Solid (SLS) Growth of Silicon Nanowires J Am Chem Soc, 130, 5436–5437 [39] Heon-Jin Choi (2012) Vapor–Liquid–Solid Growth of Semiconductor Nanowires Nanosci Technol doi: 10.1007/978-3-642-01495-6 [40] Hochbaum AI, Chen R, Delgado RD, Liang W, Garnett EC, Najarian M, Majumdar A, Yang P (2008) Enhanced thermoelectric performance of rough silicon nanowires Nature, 451, 163–167 [41] Hsin C-L, Mai W, Gu Y, Gao Y, Huang C-T, Liu Y, Chen L-J, Wang Z-L (2008) Elastic Properties and Buckling of Silicon Nanowires Adv Mater, 20, 3919–3923 [42] Huang M-J, Weng C-C, Chang T-M (2010) An investigation of the phonon properties of silicon nanowires Int J Therm Sci, 49, 1095–1102 [43] Hutagalung SD, Yaacob K a., Aziz AFA (2007) Oxide-assisted growth of silicon nanowires by carbothermal evaporation Appl Surf Sci, 254, 633–637 [44] Huy B, Binh PH, Diep BQ, Luong P Van (2003) Effect of ageing on the luminescence intensity and lifetime of porous silicon: roles of recombination centers Phys E Low-dimensional Syst Nanostructures, 17, 134–136 [45] Huy B, Hoi P Van, Khoi PH, Van DK, Binh PT, Cham TT (2009) Porous silicon as a low dimensional and optical material J Phys Conf Ser, 187, 12033 [46] J Barsotti R, Fischer JE, Lee CH, Mahmood J, Adu CKW, Eklund PC (2002) Imaging, structural, and chemical analysis of silicon nanowires Appl Phys Lett, 81, 2866 [47] Jeon M, Kamisako K (2009) Synthesis and characterization of silicon nanowires using tin catalyst for solar cells application Mater Lett, 63, 777–779 [48] Kamins TI, Williams SS, Hesjedal T, Harris JS (2002) Chemically vapor 112 deposited Si nanowires nucleated by self-assembled Ti islands on patterned and unpatterned Si substrates Phys E Low-Dimensional Syst Nanostructures, 13, 995–998 [49] Kanemitsu Y (1994) Luminescence properties of nanometer-sized Si crystallites: Core and surface states Phys Rev B, 49, 16845–16848 [50] Kanemitsu Y, Uto H, Masumoto Y, Matsumoto T, Futagi T, Mimura H (1993) Microstructure and optical properties of free-standing porous silicon films: Size dependence of absorption spectra in Si nanometer-sized crystallites Phys Rev B, 48, 2827–2830 [51] Kim R, Qin W, Wei G, Wang G, Wang L, Zhng D (2009) Synthesis of largescale SiC – SiO2 nanowires decorated with amorphous carbon nanoparticles and Raman and PL properties Chem Phys Lett, 475, 86–90 [52] Knezevic EBR and I (2008) Silicon nanowires as efficient thermoelectric materials Nature, 451, 168–71 [53] Koch F (1993) Models and mechanisms for the luminescence of porous Si Phys E16, 298, 319–329 [54] Koch F, Petrova-Koch V, Muschik T (1993) The luminescence of porous Si: the case for the surface state mechanism J Lumin, 57, 271–281 [55] Kolb FM, Hofmeister H, Scholz R, Zacharias M, Gösele U, Ma DD, Lee S-T (2004) Analysis of Silicon Nanowires Grown by Combining SiO Evaporation with the VLS Mechanism J Electrochem Soc, 151, G472 [56] Kwak DW, Cho HY, Yang W-C (2007) Dimensional evolution of silicon nanowires synthesized by Au–Si island-catalyzed chemical vapor deposition Phys E Low-dimensional Syst Nanostructures, 37, 153–157 [57] L T Q Ngan, C.T Anh DTC (2012) Fabrication of aligned silicon nanowire arrays via metal-assisted electrochemical etching Proc IWAMSN 2012, 104 – 107 [58] Lajvardi M, Eshghi H, Ghazi ME, Izadifard M, Goodarzi a (2015) Structural and optical properties of silicon nanowires synthesized by Ag-assisted chemical etching Mater Sci Semicond Process, 40, 556–563 [59] Ledoux G, Guillois O, Porterat D, Reynaud C, Huisken F, Kohn B, Paillard V (2000) Photoluminescence properties of silicon nanocrystals as a function of 113 their size Phys Rev B, 62, 15942–15951 [60] Leela S, Abirami T, Bhattacharya S, Ahmed N, Monika S, Priya RN (2016) Studies of Silicon Nanowires with Different Parameters — By PECVD Int J Nanosci, 15, 1660010 [61] Leveau L, Laïk B, Pereira-Ramos J-P, Gohier A, Tran-Van P, Cojocaru C-S (2015) Cycling strategies for optimizing silicon nanowires performance as negative electrode for lithium battery Electrochim Acta, 157, 218–224 [62] Li C, Fang G, Sheng S, Chen Z, Wang J, Ma S, Zhao X (2005) Raman spectroscopy and field electron emission properties of aligned silicon nanowire arrays Phys E Low-dimensional Syst Nanostructures, 30, 169–173 [63] Li C, Gu C, Liu Z, Mi J, Yang Y (2005) Iron-catalytic growth of prism-shaped single-crystal silicon nanowires by chemical vapor deposition of silane Chem Phys Lett, 411, 198–202 [64] Li D, Wu Y, Kim P, Shi L, Yang P, Majumdar A (2003) Thermal conductivity of individual silicon nanowires Appl Phys Lett, 83, 2934 [65] Li FJ, Zhang S, Lee J-W (2014) Rethinking of the silicon nanowire growth mechanism during thermal evaporation of Si-containing powders Thin Solid Films, 558, 75–85 [66] Lin J-S, Chen C-C, Diau EW-G, Liu T-F (2008) Fabrication and characterization of eutectic gold–silicon (Au–Si) nanowires J Mater Process Technol, 206, 425–430 [67] Lin J, Zhang LZ, Zhang BR, Zong BQ, Qin GG (1994) Stable blue light emission from oxidized porous silicon J Phys Condens Matter, 6, 565–568 [68] Liu J, Huang S-H, Chen L-P, He L (2015) Tin catalyzed silicon nanowires prepared by magnetron sputtering Mater Lett, 151, 122–125 [69] Liu J, Niu J, Yang D, Yan M, Sha J (2004) Raman spectrum of array-ordered crystalline silicon nanowires Phys E Low-dimensional Syst Nanostructures, 23, 221–225 [70] Liu Y, Huang K, Fan Y, Zhang Q, Sun F, Gao T, Yang L, Zhong J (2013) Electrochimica Acta Three-dimensional network current collectors supported Si nanowires for lithium-ion battery applications Electrochim Acta, 88, 766–771 114 [71] Lu M, Li MK, Kong LB, Guo XY, Li HL (2003) Silicon quantum-wires arrays synthesized by chemical vapor deposition and its micro-structural properties Chem Phys Lett, 374, 542–547 [72] Mahamad AM, Mamidipudi GK (2012) Metal induced crystallization Cryst Sci Technol, 461–480 [73] Maiolo JR, Kayes BM, Filler MA, Putnam MC, Kelzenberg MD, Atwater HA, Lewis NS (2007) High aspect ratio silicon wire array photoelectrochemical cells J Am Chem Soc, 129, 12346–+ [74] Malakkal L, Szpunar B, Siripurapu RK, Szpunar JA (2017) Thermal conductivity of bulk and nanowire of cubic-SiC from ab initio calculations Comput Mater Sci, 128, 249–256 [75] Manh Chu H, Van Nguyen M, Ngoc Vu H, Hane K (2015) Fabrication of single-crystal silicon nanowires based on surface wet adhesion Mater Lett, 152, 94–97 [76] Morales, A.M and Lieber CM (1998) A laser ablation method for the synthesis of crystalline semiconductor nanowires Science, 279, 208–11 [77] Nebol’sin V a., Shchetinin a a (2003) Role of Surface Energy in the Vapor – Liquid – Solid Growth of Silicon Inorg Mater, 39, 899–903 [78] Niu J-J, Wang J-N (2008) A study in the growth mechanism of silicon nanowires with or without metal catalyst Mater Lett, 62, 767–771 [79] Niu J, Sha J, Yang D (2004) Silicon nanowires fabricated by thermal evaporation of silicon monoxide Phys E Low-dimensional Syst Nanostructures, 23, 131–134 [80] Niu J, Sha J, Yang D (2004) Silicon nanowires fabricated by thermal evaporation of silicon monoxide Phys E Low-dimensional Syst Nanostructures, 23, 131–134 [81] Niu J, Sha J, Yang D (2004) Sulfide-assisted growth of silicon nano-wires by thermal evaporation of sulfur powders Phys E Low-dimensional Syst Nanostructures, 24, 278–281 [82] O’Dwyer C, McSweeney W, Collins G (2016) Quantum Confined Intense Red Luminescence from Large Area Monolithic Arrays of Mesoporous and 115 Nanocrystal-Decorated Silicon Nanowires for Luminescent Devices ECS J Solid State Sci Technol, 5, R3059–R3066 [83] Pan H, Lim S, Poh C, Sun H, Wu X, Feng Y, Lin J (2005) Growth of Si nanowires by thermal evaporation Nanotechnology, 16, 417–421 [84] Pan ZW, Dai ZR, Xu L, Lee ST, Wang ZL (2001) Temperature-Controlled Growth of Silicon-Based Nanostructures by Thermal Evaporation of SiO Powders J Phys Chem B, 105, 2507–2514 [85] Park I, Li Z, Pisano AP, Williams RS (2010) Top-down fabricated silicon nanowire sensors for real-time chemical detection Nanotechnology, 21, 15501 [86] Peng K, Jie J, Zhang W, Lee S-T (2008) Silicon nanowires for rechargeable lithium-ion battery anodes Appl Phys Lett, 93, 33105 [87] Peters CH, Guichard a R, Hryciw a C, Brongersma ML, McGehee MD (2009) Energy transfer in nanowire solar cells with photon-harvesting shells J Appl Phys, 105, 124509 [88] Petrova-Koch, T.Muschik, D.I.Kovalev, F.Koch VL (1993) Fast photoluminescence from porous silicon Mater Res Soclety, 283, 179–184 [89] Pham VT, Le VN, Chu AT, Pham TT, Tran NK, Pham HD, Pham TH (2011) Silicon nanowires prepared by thermal evaporation and their photoluminescence properties measured at low temperatures Adv Nat Sci Nanosci Nanotechnol, 2, 15016 [90] Pinilla S, Mollá G, Pau JL, Morant C (2016) Impact of the oxide layer on the electrical properties of silicon nanowires fabricated by metal-assisted chemical etching Phys status solidi, 213, 2884–2889 [91] Piscanec S, Ferrari AC, Cantoro M, Hofmann S, Zapien JA, Lifshitz Y, Lee ST, Robertson J (2003) Raman Spectrum of silicon nanowires Mater Sci Eng C, 23, 931–934 [92] Ponomareva I, Srivastava D, Menon M (2007) Thermal conductivity in thin silicon nanowires: Phonon confinement effect Nano Lett, 7, 1155–1159 [93] Qi J, White JM, Belcher AM, Masumoto Y (2003) Optical spectroscopy of silicon nanowires Chem Phys Lett, 372, 763–766 [94] Qi X, Liang J, Yu C, Ma S, Liu X, Xu B (2014) Facile synthesis of interconnected 116 SiC nanowire networks on silicon substrate Mater Lett, 116, 68–70 [95] Read AJ, Needs RJ, Nash KJ, Canham LT, Calcott PDJ, Qteish A (1992) Firstprinciples calculations of the electronic properties of silicon quantum wires Phys Rev …, 69, 1232–1235 [96] Review P (1994) Blue Emission In Porous Silicon -Oxygen-Related Photoluminescence Phys Rev B, 49, 7821–7824 [97] Rose J, Auffan M, Proux O, Niviere V, Bottero JY (2012) Encyclopedia of Nanotechnology doi: 10.1007/978-90-481-9751-4 [98] Rurali R (2010) Colloquium: Structural, electronic, and transport properties of silicon nanowires Rev Mod Phys, 82, 427–449 [99] S Botti, R Ciardi, R Larciprete, A Goldoni , L Gregoratti , B Kaulichb MK (2003) Silicon nanowires grown on Si (100) substrates via thermal reactions with carbon nanoparticles Chem Phys Lett 371, 371, 394–400 [100] Salh R (2011) Defect Related Luminescence in Silicon Dioxide Network: A Review In: Cryst Silicon - Prop Uses InTech, pp 135–172 [101] Saron KMA, Hashim MR (2013) Superlattices and Microstructures Broad visible emission from GaN nanowires grown on n-Si (111) substrate by PVD for solar cell application Superlattices Microstruct, 56, 55–63 [102] Scheel H, Reich S, Thomsen C (2005) Electronic band structure of high-index silicon nanowires Phys status solidi, 242, 2474–2479 [103] Schmidt V, Wittemann J V, Gosele U (2010) Growth, Thermodynamics, and Electrical Properties of Silicon Nanowires Chem Rev, 110, 361–388 [104] Schmidt V, Wittemann J V, Gösele U (2010) Growth, thermodynamics, and electrical properties of silicon nanowires Chem Rev, 110, 361–88 [105] Shao M, Ma DDD, Lee S-T (2010) Silicon Nanowires - Synthesis, Properties, and Applications Eur J Inorg Chem, 2010, 4264–4278 [106] Sharma SN, Sharma RK, Lakshmikumar ST (2005) Role of an electrolyte and substrate on the stability of porous silicon Phys E Low-dimensional Syst Nanostructures, 28, 264–272 [107] Sierra-Sastre Y, Dayeh S a., Picraux ST, Batt C a (2010) Epitaxy of Ge nanowires grown from biotemplated Au nanoparticle catalysts ACS Nano, 4, 1209–1217 117 [108] Sivakov V, Andrä G, Gawlik a., Berger a., Plentz J, Falk F, Christiansen SH (2009) Silicon nanowire-based solar cells on glass: Synthesis, optical properties, and cell parameters Nano Lett, 9, 1549–1554 [109] Sivakov VA, Voigt F, Berger A, Bauer G, Christiansen SH (2010) Roughness of silicon nanowire sidewalls and room temperature photoluminescence Phys Rev B, 82, 125446 [110] Srivastava SK, Singh PK, Singh VN, Sood KN, Haranath D, Kumar V (2009) Large-scale synthesis, characterization and photoluminescence properties of amorphous silica nanowires by thermal evaporation of silicon monoxide Phys E Low-dimensional Syst Nanostructures, 41, 1545–1549 [111] Suzuki H, Araki H, Tosa M, Noda T (2009) Electrical conductivity measurement of silicon wire prepared by CVD Chem Phys Lett, 468, 211–215 [112] Swain BS, Swain BP, Lee SS, Hwang NM (2012) Microstructure and Optical Properties of Oxygen-Annealed c-Si/a-SiO2 Core–Shell Silicon Nanowires J Phys Chem C, 116, 22036–22042 [113] Tang YH, Zhang YF, Peng HY, Wang N, Lee CS, Lee ST (1999) Si nanowires synthesized by laser ablation of mixed SiC and SiO/ powders Chem Phys Lett 314, 16–20 [114] Tang YH, Zheng YF, Lee CS, Lee ST (2000) A simple route to annihilate defects in silicon nanowires Chem Phys Lett 328, 328, 346–349 [115] Tian B, Zheng X, Kempa TJ, Fang Y, Yu N, Yu G, Huang J, Lieber CM (2007) Coaxial silicon nanowires as solar cells and nanoelectronic power sources Nature, 449, 885–889 [116] Van Tuan P, Anh Tuan C, Thanh Thuy T, Binh Nam V, Toan Thang P, Hong Duong P, Thanh Huy P (2014) Layered structure in core-shell silicon nanowires J Lumin, 154, 46–50 [117] Veprek S, Veprek-Heijman MGJ (2015) Photoluminescence from nanocrystalline silicon nc-Si, nc-Si/SiO2 nanocomposites, and nc-Si oxidized in O2 and treated in H2O J Vac Sci Technol A Vacuum, Surfaces, Film, 33, 43001 [118] Vo TTM, Williamson AJ, Lordi V, Galli G (2008) Atomistic Design of Thermoelectric Properties of Silicon Nanowires Nano Lett, 8, 1111 118 [119] Wagner RS, Ellis WC (1964) Vapor-Liquid-Solid Mechanism Of Single Crystal Growth Appl Phys Lett, 4, 89–90 [120] Wan Y, Sha J, Chen B, Fang Y, Wang Z, Wang Y (2009) Nanodevices based on silicon nanowires Recent Pat Nanotechnol, 3, 1–9 [121] Wang F, Gao X, Ma L, Li T, Yuan C (2016) Sustainability Analysis of Silicon Nanowire Fabrication for High Performance Lithium Ion Battery Anode Procedia Manuf, 7, 151–156 [122] Wang J, Wang H, Zhang B, Wang Y, Lu S, Zhang X (2015) A Stable Flexible Silicon Nanowire Array as Anode for High-Performance Lithium-ion Batteries Electrochim Acta, 176, 321–326 [123] Wang J, Wang JS (2007) Dimensional crossover of thermal conductance in nanowires Appl Phys Lett, 90, 1–4 [124] Wang K, Chung SY, Kim D (2004) Morphology of Si nanowires fabricated by laser ablation using gold catalysts Appl Phys A, 79, 895–897 [125] Wang N, Cai Y, Zhang RQ (2008) Growth of nanowires Mater Sci Eng R Reports, 60, 1–51 [126] Wang N, Tang YH, Zhang YF, Lee CS, Lee ST (1998) Nucleation and growth of Si nanowires from silicon oxide Phys Rev B, 58, R16024–R16026 [127] Wang XJ, Dong B, Zhou Z (2009) Preparation and photoluminescence of high density SiOx nanowires with Fe3O4 nanoparticles catalyst Mater Lett, 63, 1149–1152 [128] Wang Y, Schmidt V, Senz S, Gösele U (2006) Epitaxial growth of silicon nanowires using an aluminium catalyst Nat Nanotechnol, 1, 186–189 [129] Wang ZL, Bao JK, Wan YT, Xia WW, Wang YW, Sha J (2012) Synthesis, Characterization and Kinetics of Epitaxial-Oriented Silicon Nanowire Arrays on Si Substrates Phys Procedia, 32, 444–449 [130] Wen C-Y, Reuter MC, Tersoff J, Stach EA, Ross FM (2010) Structure, Growth Kinetics, and Ledge Flow during Vapor−Solid−Solid Growth of CopperCatalyzed Silicon Nanowires Nano Lett, 10, 514–519 [131] Wu H, Jiang X, Li W, Wang J, Zeng Y, Ming Y (2017) Silicon nanowires prepared by hydrogen-assisted rf-magnetron sputtering on bismuth-coated 119 ITO glass Mater Lett, 188, 312–315 [132] Wu MH, Mu R, Ueda A, Henderson DO, Vlahovic B (2005) Production of silicon quantum dots for photovoltaic applications by picosecond pulsed laser ablation Mater Sci Eng B, 116, 273–277 [133] Xiaoge Gregory Zhang (2004) Electrochemistry of Silicon and Its Oxide 1–499 [134] Xie M, Yuan Z, Qian B, Pavesi L (2009) Silicon nanocrystals to enable silicon photonics Invited Paper Chinese Opt Lett, 7, 319–324 [135] Xing YJ, Yu DP, Xi ZH, Xue ZQ (2003) Silicon nanowires grown from Aucoated Si substrate Appl Phys A Mater Sci Process, 76, 551–553 [136] Xiong Y, Wu XL, Xiong SJ, Zhang ZY, Siu GG, Chu PK (2008) Origin of the 745 nm photoluminescence from small diameter silicon nanowires Solid State Commun, 148, 182–185 [137] Xu T, Lambert Y, Krzeminski C, Grandidier B, Stiévenard D, Lévêque G, Akjouj A, Pennec Y, Djafari-Rouhani B (2012) Optical absorption of silicon nanowires J Appl Phys, 112, 33506 [138] Yan J, Yang L, Chou MY (2007) Size and orientation dependence in the electronic properties of silicon nanowires Phys Rev B, 76, 115319 [139] Yi G-C (2012) Semiconductor Nanostructures for Optoelectronic Devices doi: 10.1007/978-3-642-22480-5 [140] Ying-Cai P, Zhi-Dong F, Zhen-Hua B, Xin-Wei Z, Jian-Zhong L, Xu C (2010) Blue Luminescent Properties of Silicon Nanowires Grown by a Solid-LiquidSolid Method Chinese Phys Lett, 27, 57305 [141] Yoshihiko Kanemitsu, Tetsuo Ogawa, Kenji Shiraishi and KT (1993) Visible photoluminescence from oxidized Si nanometer-sized spheres: Exciton confinement on a spherical shell Phys Rev B, 48, 4883–4886 [142] Yu D., Xing Y., Hang Q., Yan H., Xu J, Xi Z., Feng S (2001) Controlled growth of oriented amorphous silicon nanowires via a solid–liquid–solid (SLS) mechanism Phys E Low-dimensional Syst Nanostructures, 9, 305–309 [143] Yu J, Sha J, Wang L, Yang Q, Yang D (2006) One-dimensional silicon nanostructures fabricated by thermal evaporation Mater Sci Eng C, 26, 800–804 [144] Yu P, Wu J, Liu S, Xiong J, Jagadish C, Wang ZM (2016) Design and 120 fabrication of silicon nanowires towards efficient solar cells Nano Today, 11, 704–737 [145] Zakharov N, Werner P, Sokolov L, Gösele U (2007) Growth of Si whiskers by MBE: Mechanism and peculiarities Phys E Low-Dimensional Syst Nanostructures, 37, 148–152 [146] Zhang E, Tang Y, Zhang Y, Guo C (2009) Synthesis and photoluminescence property of silicon carbon nanowires synthesized by the thermal evaporation method Phys E Low-dimensional Syst Nanostructures, 41, 655–659 [147] Zhang G-J, Luo ZHH, Huang MJ, Tay GKI, Lim E-JA (2010) Morpholinofunctionalized silicon nanowire biosensor for sequence-specific label-free detection of DNA Biosens Bioelectron, 25, 2447–53 [148] Zhang G-J, Zhang L, Huang MJ, Luo ZHH, Tay GKI, Lim E-JA, Kang TG, Chen Y (2010) Silicon nanowire biosensor for highly sensitive and rapid detection of Dengue virus Sensors Actuators B Chem, 146, 138–144 [149] Zhang G, Ning Y (2012) Analytica Chimica Acta Silicon nanowire biosensor and its applications in disease diagnostics : A review Anal Chim Acta, 749, 1–15 [150] Zhang RQ, Lifshitz Y, Lee ST (2003) Oxide-Assisted Growth of Semiconducting Nanowires Adv Mater, 15, 635–640 [151] Zhang YF, Tang YH, Peng HY, Wang N, Lee CS, Bello I, Lee ST (1999) Diameter modification of silicon nanowires by ambient gas Appl Phys Lett, 75, 1842 [152] Zhang YF, Tang YH, Wang N, Yu DP, Lee CS, Bello I, Lee ST (1998) Silicon nanowires prepared by laser ablation at high temperature Appl Phys Lett, 72, 1835–1837 [153] Zhang YF, Tang YH, Zhang Y, Lee CS, Bello I, Lee ST (2000) Deposition of carbon nanotubes on Si nanowires by chemical vapor deposition Chem Phys Lett 330, 330, 48–52 [154] Zhang Z, Fan XH, Xu L, Lee CS, Lee ST (2001) Morphology and growth mechanism study of self-assembled silicon nanowires synthesized by thermal evaporation Chem Phys Lett 337, 337, 18–24 [155] Zhao XW, Yang FY (2008) Synthesis of epitaxial silicon nanowires on Si(111) 121 substrates using ultrahigh vacuum magnetron sputtering J Vac Sci Technol B Microelectron Nanom Struct, 26, 675 [156] Zheng G, Xu M (2014) Growth and characterization of semiconducting silicon nanowires for biomedical applications In: Semicond Silicon Nanowires Biomed Appl Elsevier, pp 8–25 [157] Zheng Y, Rivas C, Lake R, Member S, Alam K, Boykin TB, Klimeck G (2005) Electronic Properties of Silicon Nanowires IEEE Trans Electron Devices, 52, 1097–1103 [158] Zhu J, Cui Y (2010) Photovoltaics: More solar cells for less Nat Mater, 9, 183–184 122 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Nguyen Thi Thuy, Vuong Xuan Anh, Ha Viet Anh, Nguyen Duc Chien, Nguyen Huu Lam (2011), Nghiên cứu chế tạo dây nano silic phương pháp bốc bay nhiệt phương pháp phún xạ catốt Tuyển tập báo cáo hội nghị Vật lí Chất rắn Khoa học Vật liệu toàn quốc lần thứ 7, tr.112-117 Thuy Nguyen Thi, Tuan Hoang Nguyen, Tu Nguyen, Chien Duc Nguyen, Lam Huu Nguyen (2012), Characterization of silicon nanowires grown by sputering method International Conferrence on Advanced Materials and Nanotechnology (ICAMN2012), tr.28-32 Nguyễn Thị Thúy, Phạm Viết Văn, Hoàng Quang Sơn, Vương Xuân Anh, Nguyễn Hoàng Tuấn, Nguyễn Đức Chiến, Nguyễn Hữu Lâm (2012), Chế tạo dây nano silic phương pháp bốc bay nhiệt Tạp chí Khoa học & Công nghệ trường Đại học Kỹ thuật số 90-2012, tr.114-118 Nguyễn Thị Thúy, Nguyễn Hoàng Tuấn, Nguyễn Duy Hùng, Nguyễn Đức Chiến, Nguyễn Hữu Lâm (2013), Ảnh hưởng nguồn rắn trình hình thành dây nano silic phương pháp bốc bay nhiệt Hội nghị Vật lý Chất rắn Khoa học Vật liệu toàn quốc lần thứ (SPMS-2013), tr 289-292 Thuy Thi Nguyen, Anh Xuan Vuong, Luan Duc Mai, Tuan Hoang Nguyen, Tu Nguyen, ChienDuc Nguyen, Lam Huu Nguyen (2013), Growth of silicon nanowires by sputtering and evaporation methods Physica Status Solidi a (PSSa) 210, No.7, pp1429-1432, IF=1,648 Nguyễn Thị Thúy, Đỗ Đức Chính, Nguyễn Cơng Tú, Đặng Đức Vượng, Nguyễn Đức Chiến, Nguyễn Hữu Lâm (2015), Chế tạo nghiên cứu hiệu ứng giam giữ lượng tử dây nano silic mọc định hướng thẳng Hội nghị Vật lý Chất rắn Khoa học Vật liệu toàn quốc lần thứ (SPMS-2015), tr 259-262 Nguyen Thi Thuy, Do Duc Tho, Nguyen Cong Tu, Dang Duc Vuong, Nguyen Duc Chien, Nguyen Huu Lam (2016), Structural and Optical Properties of SiCore/SiOx-Shell Nanowires Journal of Electronic Materials, Doi: 10.1007/s1 1664-016-5237-3 123 ... chung công nghệ chế tạo tính chất vật liệu nano Si nghiên cứu sinh thực nội dung luận án Chế tạo nghiên cứu đặc tính dây nano Si - Mục tiêu nghiên cứu luận án: Tổng hợp SiNW đế Si hai phương... thụ dây nano silic 16 1.3.1.3 Phổ huỳnh quang dây nano silic 17 1.3.2 Tính chất nhiệt dây nano silic 18 1.3.3 Tính chất dây nano silic 19 1.3.4 Tính chất điện tử dây nano. .. tìm hiểu nghiên cứu sâu dây nano Si tổng hợp theo chế VLS, thay đổi cơng nghệ chế tạo cấu trúc, tính chất SiNW thay đổi nào? Chính vậy, tác giả định chọn dây nano Si làm đối tượng nghiên cứu luận