NUYỄN TRỌNG QUANG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN TRỌNG QUANG VẬT LIỆU ĐIỆN TỬ CHẾ TẠO, TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU HÌNH THÁI CỨU CẤU TRÚC BỀ MẶT VÀ ĐẶC TRƯNG CỦA HỆ VI ĐIỆN CỰC CẤU TRÚC BỞI CuO VÀ CARBON NANOTUBES BIẾN TÍNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT VẬT LIỆU ĐIỆN TỬ 2009 Hà Nội – Năm 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN TRỌNG QUANG CHẾ TẠO, TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU HÌNH THÁI CỨU CẤU TRÚC BỀ MẶT VÀ ĐẶC TRƯNG CỦA HỆ VI ĐIỆN CỰC CẤU TRÚC BỞI CuO VÀ CARBON NANOTUBES BIẾN TÍNH Chuyên ngành : Vật liệu điện tử LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT VẬT LIỆU ĐIỆN TỬ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS Trần Trung Hà Nội – Năm 2011 Ministry of education and Training Hanoi university of technology - NGUYEN TRONG QUANG SYNTHESIS AND STUDY OF SURFARE STRUCTURE AND PROPERTIES OF MICROELECTRODE SYSTEM BY CuO AND CARBON NANOTUBES MODIFICATION Master thesis of material Science SUPERVISOR : Prof Dr Tran Trung Ha noi – 2011 Luận văn cao học Itims Mở ĐầU Gần đây, dây nano ống nano oxit kim loại liệu mơ ước phát triển lĩnh vực điện, quang cảm biến Trong phương pháp chế tạo, người ta đà chứng minh tạo dây nano CuO từ bề mặt màng Cu chế tạo từ hệ phún xạ) Mà phải dùng hệ điện hóa điện phân Cu lên bề mặt Pt, xếp chặt chẽ, nên oxi hóa Cu điều kiện thích hợp tạo CuO dạng dây nano Hệ vi điện cực chế tạo từ CuO có độ nhạy khí cao, có thêm thành phần CNTs hệ vi điện cực đặc trưng nhạy lĩnh vực ứng dụng làm cảm biến khí Gần vật liệu dựa CNTs thu hút ý làm cảm biến sinh học, khí Do khuôn khổ đề tài Chế tạo, tổng hợp nghiên cứu hình thái cấu trúc bề mặt đặc trưng hệ vi điện cực cÊu tróc bëi CuO vµ carbon nanotubes biÕn tÝnhl”, chóng nghiên cứu hình thái cấu trúc dây CuO tạo thành theo phương pháp điện hóa Mục đích nghiên cứu luận văn là: + Đưa quy trình tổng hợp dây nano CuO + Phân tích hình thái cấu trúc sản phẩm thu + Phân tích thành phần dây nano thu + Đưa kết luận kiến nghị Đối tượng nghiên cứu: Dây CuO Phạm vi nghiên cứu: Trong phòng thí nghiệm Luận văn bao gồm: + Chương 1: Tổng quan + Chương 2: Thực nghiệm phương pháp nghiên cứu + Chương 3: Kết thảo luận + Chương 4: Kết luận Phương pháp nghiên cứu: + Phương pháp quét vòng + Phương pháp chụp SEM Nguyễn Trọng Quang Luận văn cao học Itims + Phương pháp phổ X-RAY Nguyễn Trọng Quang Luận văn cao học Itims Chương 1: Tổng quan vật liệu CuO, Cácbon nanotube, vi điện cực Pt I Cấu trúc tính chất vật liệu CuO I.1 Những cấu trúc CuO Đồng (II) oxit (CuO) hay có tên gọi cupric oxit, tự nhiên tồn quặng tenorite Là chất rắn màu đen với cấu trúc tinh thể ion nóng chảy 1200oC hình thành từ trình oxi hóa Cu P P Cu + O → CuO R CuO R Khèi lượng riêng t nc 6.31/cm2 1201 oC ts R P R P P 2000oC P P CuO cã cÊu tróc tinh thể đơn tà, thông số mạng « tinh thĨ lµ a = 4,6837, b = 3,4226, c = 5,1288 α = 90 °, β = 99,54 , = 90 Trong mặt phẳng gần vuông, nguyên tử Cu liên kết với nguyên tử O xung quanh Hình Mô cấu trúc tinh thể, ô sở CuO Nguyễn Trọng Quang Luận văn cao học Itims I.2 Khái quát lý thuyết bán dẫn CuO I.2.1 Đặc tính dẫn điện bán dẫn CuO CuO xem loại bán dẫn loại p với bề rộng lượng vùng cm E g (vựng trng) tng i hp c 1,2-1,4 eV R R Hình Đồ thị mô tả vùng lượng vật liệu bán dẫn nhiệt độ khác độ dẫn CuO khác nhau, mà thay đổi nhiệt độ c¸c electron (e) di chun tíi c¸c vïng, ë nhiƯt độ thích hợp điện tử chuyển động (vượt qua mức 1,2-1,4 eV) CuO trở thành chất dẫn điện Vì lượng vùng cấm cỡ 1,2 1,4 eV nên điều kiện thích hợp CuO trở nên dẫn điện CuO coi loại bán dẫn loại p Hình Sơ đồ mô tả bán loại p Dẫn điện chủ yếu lỗ trống, có nhiều trung tâm tích điện dương Nguyễn Trọng Quang Luận văn cao học Itims Khi chất bán dẫn CuO có nồng độ tạp chất lớn 1020 nguyên tử/cm3 gọi bán P P P P dÉn suy biÕn vµ cã tÝnh chÊt gièng nh kim loại dẫn điện tốt, lượng hạt dẫn tự chất bán dẫn suy biến không phụ thuộc vào nhiệt độ CuO dạng khác cho thông số độ dẫn khác ë cïng mét ®iỊu kiƯn, CuO cã thĨ tån dạng bột, dây, que dạng màng mỏng Trong luận văn nghiên cứu đến vật liệu CuO dạng dây que, có kích thước micromet nanomet I.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng ®Õn tÝnh dÉn ®iƯn cđa CuO - Ảnh hëng cđa nhiệt độ CuO tuân theo quy luật loại bán dẫn khác, Chất bán dẫn hoạt động chất cách điện nhiệt độ không dẫn điện nhiệt độ khác, lý giải lý thuyết vùng lượng ã độ K tuyệt đối CuO không dẫn điện mức fermi vùng cấm, có nghĩa tất điện tử tồn vùng hóa trị, chất bán dẫn không dẫn điện Khi tăng dần nhiệt độ, điện tử nhận lượng nhiệt (k B T víi k B lµ h»ng sè R R R R Boltzmann) lượng chưa đủ để điện tử vượt qua vùng cấm nên điện tử vùng hóa trị ã Khi tăng nhiệt độ ®Õn møc ®đ cao, sÏ cã mét sè ®iƯn tư nhận lượng lớn lượng vùng cấm nhảy lên vùng dẫn chất rắn trở thành dẫn điện Khi nhiệt độ tăng lên, mật độ điện tử vùng dẫn tăng lên, đó, tính dẫn điện chất bán dẫn CuO tăng dần theo nhiệt độ (hay điện trở suất giảm dần theo nhiệt độ) Một cách gần đúng, viết phụ thuộc điện trở chất bán dẫn vào nhiệt độ sau: với: R số, E g độ rộng vùng cấm R R R R Ngoài ra, tính dẫn chất bán dẫn CuO thay đổi nhờ kích thích lượng khác, ví dụ ánh sáng Khi chiếu sáng, điện tử hấp thu Nguyễn Trọng Quang Luận văn cao học Itims lượng từ photon, nhảy lên vùng dẫn lượng đủ lớn Đây nguyên nhân dẫn đến thay đổi tính chất chất bán dẫn CuO díi t¸c dơng cđa ¸nh s¸ng (quang-b¸n dÉn) - Ảnh hưởng nồng độ tạp chất CuO trạng thái tinh khiết bán dẫn loại p Nhưng chất bán dẫn bị thay đổi lớn độ dẫn bị pha tạp lượng chất pha tạp, chất pha tạp chủ yếu nguyên tố nhóm III nguyên tố nhóm V II Đặc điểm tính chất dẫn điện dây CuO kết hợp ứng dụng làm vi điện cực II.1 Lý thuyết trình mạ Cu hình thành dây CuO - C s lý thuyt v quỏ trỡnh m Cu [2] Cu kim loại dẻo màu hồng, trọng lượng riêng d= 8,96g/cm2 nhiệt độ nóng P P chảy 1083oC, điện trở riêng 20oC 1,68.10-8 m Độ dẫn điện dẫn nhiệt gấp P P P P P P 6-7 lÇn Fe, gÊp 1,5 lần Al, Cu dùng làm cầu catot, anot cho bể điện phân, làm khung treo vật mạ, làm dây dẫn điện Đồng có hóa trị + +2 đương lượng điện hóa Cu+ 2,372g/Ah, cđa Cu2+ P P P P lµ 1,186 g/ Ah Điện tiêu chuẩn Cu/Cu2+ 0,34V, Cu/Cu+ lµ 0,52 v, cđa P P P P Cu+/Cu2+ 0,15V đồng có điện dương Fe,Zn nên lớp mạ Cu P P P P chúng phải phủ kín có tác dụng bảo vệ, lớp mạ Cu mỏng, nhiều lỗ thủng lớp an mòn chúng có mạnh không mạ §é cøng cđa líp m¹ Cu 500-1500 Mpa (51-53 kg/mm2), mà dung dịch sunfat cho độ cứng thấp P P xyanua Đồng dễ đánh bóng đến độ đánh bóng cao, dễ tác dụng với ẩm, chất xâm thực không khí mau chóng bị mờ đi, bị phủ lớp CuS màu xám, nâu phủ lớp CuCO màu xanh Cu tan mạnh HNO H SO đặc, R R R R R R R R nãng vµ H CrO Đồng không bền NH OH, kiỊm Cu kh¸ bỊn R R R R R R H SO 4lo·ng , HCl R R R R Lớp mạ Cu dùng vào lĩnh vực: dày 6-30 m Mạ lãt díi líp m¹ kỊm Ngun Träng Quang Ln văn cao học Itims dày 48-50 m Mạ chống thấm than cục Mạ tăng độ dẫn điện dày 10-70 m Mạ lên kim loại đen dày 10-200 m Mạ lên kim loại đen dày 5-15 m Mạ lên kim loại màu dày 6-30 m ã Dung dịch mạ Cu Có hai nhóm dung dịch để mạ Cu - Dung dịch axit đơn - Dung dịch kiềm phức Trong điều kiện luận văn này, tác giả chọn dung dịch phù hợp mạ Cu dung dịch axit đơn - Dung dịch axit đơn Gồm dung dịch sunfat, floborat, nitrat, flosilicat, sunfatnat clorua; thành phần đơn giản, làm việc ổn định, sử dụng dòng điện cao, khuấy tăng nhiệt dung dịch hiệu suất dòng điện cao, gần 100% Thành phần muối đồng axit tương ứng cđa nã Cu phãng ®iƯn tõ Cu2+ ë ®iƯn thÕ P P dương thay đổi theo mật độ dòng điện, dung dịch sunfat Lớp mạ gồm tinh thể thô to kín Nhược điểm chung dung dịch axit khả phân tán không mạ trực tiếp nên sắt thép, hợp kim kẽm kim loại có điện âm Cu Vì nhúng kim loại vào dung dịch axit mạ Cu chưa nối điện đà xảy phản ứng tiếp xúc, ion đồng bị đẩy khỏi muối thành lớp xốp gắn Bảng Tốc độ mạ Cu dung dịch ( àm / h ) Hiệu suất dòng (H %) Dung dịch axit 95 96 97 Ngun Träng Quang Mật độ dịng 0.5 10 20 12,5 12,6 12,7 25,0 25,2 25,4 37,5 37,8 38,1 50,0 50,4 54,8 62,5 63,0 63,5 125 126 127 250 252 254 Luận văn cao häc Itims §èi víi vËt liƯu hÊp phơ khÝ cã tăng điện trở: S(%) = (R s R t )/R t 100% R R R R R R §èi víi vËt liƯu hÊp phơ khÝ cã sù gi¶m ®iÖn trë: S(%) = (R t – R s )/R s 100% R R R R R R R t : ®iƯn trë tríc hÊp phơ khÝ R R R s : ®iƯn trë sau hÊp phơ khÝ R R - Công thức xác định độ hồi phục Độ hồi phục khả trở lại trạng thái ban đầu thông số cảm biến mẫu sau nhả khí Khả trở lại trạng thái ban đầu phụ thuộc vào chất màng, tính chất hấp phụ khí thời gian sau nhả khí khỏi môi trường mẫu Độ hồi phục lớn để thời gian xả lâu Độ hồi phục xác định theo công thức sau: R(%) = (1 - ∆R ms / R ms ).100% R R R R R ms điện trở sau hồi phục mẫu R R R ms giá trị hiệu điện trở mẫu trước sau nhả khí R R - Các kết đạt Độ nhạy hệ vi điện cực CuO tạo với khí H theo nồng độ khác R Nguyễn Trọng Quang 55 R Luận văn cao học Itims Độ nhạy từ 15% đến 45% nhiệt độ 300oC, tõ 12,5% ®Õn 28% P Ngun Träng Quang P 56 Luận văn cao học Itims Chương Kết thảo luận I Các kết phân tích vật liệu I.1 Phổ phân tích XRD Đặc trưng cấu trúc Hình 29 XRD mẫu M4D3U4 ủ không khí 400oC 8h, tèc ®é nãng P 8oC/phót P Ngun Trọng Quang P 57 P Luận văn cao học Itims Hình 30 XRD mẫu CuO M2D3U2 ủ không khí 400oC, tốc độ nóng 8oC P P P P Những kết đà nghiên cứu với vật liệu CuO đà công bố cho thấy nhiệt độ ủ o 400 C cấu trúc tinh thể chủ yếu dạng đơn tà, Kết phân tích phổ P P o XRD (hình I.1.1) rõ mẫu dây CuO 400 C nhờ hai peak có đặc trưng(có P P đỉnh cực đại vị trí góc 36,56; 41,93 gần với peak đặc trưng) vật liệu CuO chuẩn, có cấu trúc tinh thể đơn tà với kích thớc hạt tinh thể nhỏ (cỡ - 10 nm) đợc thể qua độ rộng nửa vạch phổ cực đại ớc lợng công thức (2.3) Xuất nhiều peak nhỏ gần sát nhau, chiỊu cao cã tû lƯ so víi bỊ réng thÊp Nguyễn Trọng Quang 58 Luận văn cao học Itims điều chứng tỏ trình tạo dây bị kết dính phần tinh thể, làm giảm tỷ phần dây CuO I.2 Hình thái bề mặt Quá trình mạ Cu lên bề mặt Pt quan sát dế dàng mắt, kính hiển vi độ phân giải thấp, dễ dàng thấy rõ bề mặt tinh thể Cu, có màu đỏ hồng, ước lượng độ dày lớp mạ cỡ àm a) b) Hình 31 : Bề mặt lớp mạ Cu Quan sát độ bóng, che phủ mịn màng Cu bám Pt Kể từ rút nhận xét, chế độ mạ Cu, điều kiện nồng độ dung dịch khác thi cho ta bề dày lớp Cu khác a) b) Hình 32 a), b) ảnh kính hiển vi quang học, bề mặt mẫu sau mạ Cu phđ kÝn bỊ mỈt Pt Ngun Träng Quang 59 Ln văn cao học Itims Dùng định luật Faraday, kếp hợp thông số ghi máy CPA IOC HH5 , tra khối lượng riêng Cu nguyên chất = 8,94 g/cm3 DiƯn tÝch bỊ mỈt Cu xÊp xØ diƯn P P tích cho sẵn diện tích bề mặt Pt điện cực Bảng Chiều dày lớp mạ Cu theo nồng độ CuSO 5H O dung dịch thời gian mạ R Thời gian (s) R R R BỊ dµy ( µ m) 100 14,5 16 17 21 200 14,7 15 18 29 300 15 15,5 20 30 Nång ®é CuSO 5H O(g/l) 100 200 250 R R R R 150 H×nh 33 Sù phơ thc cđa bỊ dµy mµng Cu vµo nồng độ dung dịch thời gian mạ Qua rút nhận xét, để thu màng Cu có ®é bãng cao, che phđ vµ ®ång ®Ịu tiÕn hµnh điều kiện tốt dung dịch mạ Cu có nång ®é CuSO 5H O R R R R 200g/l ThÕ quÐt lµ U1 = -0,3 vµ U2 = 0,4 thêi gian m¹ t = 100s - 300s Nguyễn Trọng Quang 60 Luận văn cao học Itims Khi ủ Cu không khí, chiều dày lớp CuO phụ thuộc vào nhiệt độ thời gian ủ Thời gian lâu chiều dày cang lớn Hình 34 Quá trình hình thành CuO Khi lớp Cu bóng độ xếp chặt cao, Oxy xen kẽ vào lớp màng tạo CuO có cấu trúc cồng kềnh hơn, ứng suất làm số vị trí bề mặt bị đẩy ra, đỉnh theo thời gian tạo dây CuO Hình 35 ảnh hệ vi ®iƯn cùc cÊu tróc bëi CuO Ngun Träng Quang 61 Luận văn cao học Itims ã Các kết ảnh SEM nhận phân tích mẫu a) b) Hình 36 ảnh SEM mẫu dây CuO tạo sau ñ 400oC 6h P a) P b) c) d) Hình 37 ảnh SEM mẫu dây CuO tạo sau đ 400oC 8h P Ngun Träng Quang 62 P Luận văn cao học Itims Quan sát kết cho thấy, mật độ xếp chặt lớp Cu cang cao thi tạo dây nhiều, thời gian ủ nhiều thu dây CuO dài có đường kính lớn Kích thước dây có đường kính 100-200 nm, dài cỡ 10-20 micromet Bề dày lớp mạ Cu lµ 20 micromet, bỊ dµy líp CuO lµ 25 micromet Khoảng cách hai lược 70 micromet Xác suất hai dây CuO nối vào phụ thuộc vào chiều dày lớp mạ Cu thời gian ủ nên xác suất dây chạm vào nhiều a) b) c) d) Hình 37 ảnh SEM mẫu dây CuO tạo sau ủ 400oC 12h P P So sánh với mầu ủ thời gian 8h, rõ ràng mẫu ủ 12h tạo nhiều dây hơn, độ dài đường kính lớn Nguyễn Trọng Quang 63 Luận văn cao học Itims Hình 38 ảnh SEM mẫu dây CuO- CNTs biến tính tạo sau ủ 400oC 12h P P Qua phân tích ảnh SEM bề mặt mẫu Các nano tinh thể sau trình ủ nhiệt đà tập hợp lại thnh đám dạng dây(que) có kích thớc đồng cỡ vi 50-200 nm, dây cầu nối hai bờ thành Pt tạo nên hệ vi điện cực Trên hình 38 ta thấy kích thớc dây v độ xốp dây vật liệu có khác biệt Nhỏ CNTs biến tính lên bề mặt lớp CuO ủ 3000C, kết cho thấy P P CNTs bám bề mặt dây CuO tạo lên lớp kết nối hai điện lược, có độ xốp lớn nên không quan sát rõ lớp dây CuO bên CNTs có độ dẫn lớn CuO lên vi điện cực thu có độ nhạy phụ thuộc vào độ dẫn CNTs Từ rút nhận xét, trình tạo dây CuO tốt ủ 400oC, không khí P áp suất thường với thời gian ủ 12h Nguyễn Trọng Quang 64 P Luận văn cao học Itims Kết luận Nội dung luận văn ny l chế tạo, tổng hợp dây CuO vi điện cực Pt, khảo sát cấu trúc v đặc trưng hình thái bề mặt hệ vi điện cực sau so sánh với hệ vi điện cực CuO CNTs biến tính Từ kết đà thu đợc cã thĨ rót mét sè kÕt ln nh− sau: Bằng phơng pháp điện hóa đà tổng hợp màng Cu có độ bóng cao kích thước cỡ m Kết hợp trình ủ nhiệt không khí, điều kiện áp suất thường, nhiệt độ ủ khoảng 400oC thời gian ủ 8-12h, thành phần pha tinh thể chủ yếu CuO, Thu P P dây CuO cã kÝch cì nm (50-200 nm), d©y cã chiỊu dµi b»ng chiỊu dµi cì 10-20 µ m B»ng phơng pháp chụp ảnh hiển vi điện t quét SEM đà nghiên cứu cấu trúc hình thái bề mặt loại vật liệu dây nano CuO Đà nghiên cứu khảo sát chứng minh có mặt CNTs dây CuO pha trộn CNTs lên bề mặt Tóm lại, kết ban đầu đà đạt đợc hứa hẹn chế tạo thnh công loại vi điện cực dây nano CuO vµ carbon nanotubes biÕn tÝnh Ngun Träng Quang 65 Luận văn cao học Itims Tài liệu tham khảo [1] Trần Minh Hoàng, Nguyễn Văn Thanh, Lê Đức Trị (1976), Sổ tay mạ điện, Nhà xuất Khoa học vµ kü thuËt, Hµ Néi, pp 121 – 126 [2] Trần Minh Hoàng (2000), Công nghệ mạ điện, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, pp 148-151 [3] Đặng Kim Chi (1998), Hóa học môi trường, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, pp 125-127 [4] Phùng Hồ (2001), Vật lý bán dẫn, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội [5] Nguyễn Đức Chiến, Phan Quốc Phô (2000), Cảm biến, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội [6] Y Achiba, A Fujiwara, K Ishii, H Kataura, Y Maniwa, H Suematsu, S Suzuki (2001), “Gas adsorption in the inside and outside of single-walled carbon nanotubes”, Chemical physics Letters, 336, p 205 [7] V N Popov (2004), “Carbon nanotubes: properties and application”, Materials Science and Engineering, R 43, pp 61–102 [8] J.Wu, F.Fei, Y.Wang (2003), “A treatment method to give separated multiwalled carbon nanotubes with high purity, high crystallization and a large aspect ratio”, Carbon, 41, pp 2939 – 2948 [9] K Bradley, P G Collins, M Ishigami, A Zettl (2000), “Extreme Oxygen Sensitivity of Electronic Properties of Carbon Nanotubes”, Science, Vol 287, p 1801 [10] K H An, S Y Jeong, H R Hwang, Y H Lee (2004), “Enhanced sensitivity of a gas sensor incorporating single-walled carbon nanotube – polypyrrole nanocomposites”, Adv Mater, No 16, 12, pp 1005-1009 [11] W Chen, C Ouyang, Y Yu, Y Gao, Z Si, Z Wang, G Xue (2005) “Synthesis and characterization of carbon nanotubes via in-situ inverse microemlsion”, Journal of Polimer Science, Vol 43, pp 6105 – 6115 st [12] G Tegart (2002), Nanotechnology- The Technology for 21 Century, V.II, The APEC CTF, Bangkok, pp 85-95 P P Nguyễn Trọng Quang 66 Luận văn cao häc Itims [13] Benko FA, FP Koffyberg (1982), "A photoelectrochemical determination of the position of the conduction and valence band edges of p-type CuO", J.Appl Phys, 53 [14] Munetaka Oyama, Akrajas Ali Umar (2007), “A Seed-Mediated Growth Method for Vertical Array of Single-Crystalline CuO Nanowires on Surfaces”, crystal growth & design, Vol 7, No 12, pp 2404 – 2409 [15] L Dai, A W H Mau (2001), “Carbon nanostructures for advance polymeric composite materials”, Advance Material, 13, p 899 [16] Jiajun Chen, Kai Wang, Lisa Hartman, Weilie Zhou (2008), “H S Detection by Vertically Aligned CuO Nanowire Array Sensors”, J Phys Chem, C 112, pp 16017–16021 R R [17] Jonathan Hanson, Jenna Pike, Siu-Wai Chan, Feng Zhang, Xianqin Wang (2006), “Formation of stable Cu O from reduction of CuO nanoparticles”, R R Applied Catalysis A General, 303, pp 273–277 [18] Davide Barreca, Alberto Gasparotto, Chiara Maccato, EugenioTondello, Oleg I Lebedev, and Gustaaf Van, Tendeloo (2009), “CVD of Copper Oxides from a β -Diketonate Diamine Precursor: Tailoring the Nano-Organization”, crystal growth & design, Vol No 5, pp 2470 – 2480 [19] Ph Avouris (2002), “Carbon Nanotube Electronics”, Chem Phys, 281, pp 429-445 [20] J.T Chen, F Zhang, J Wang, G.A Zhang, B.B Miao, X.Y Fan, D Yan, P.X Yan (2008), “CuO nanowires synthesized by thermal oxidation route”, Journal of Alloys and Compound,s 454, pp 268–273 [21] Bee Yu Wei, Ming Chih Hsu, Pi Guey Su, Hong Ming Lin, Ren Jang Wu, Hong Jen Lai (2004), “A novel SnO gas sensor doped with carbon nanotubes operating at room temperature”, Sensors and Actuators, B 101, pp 81–89 & R R DESIGN 24702480 Nguyễn Trọng Quang 67 Luận văn cao häc Itims MMơC LơC Giíi thiƯu chung T 26T Ch¬ng 1: Tỉng quan vỊ vật liệu CuO, Cácbon nanotube, vi điện cực Pt T T I CÊu tróc vµ tÝnh chÊt cđa vËt liƯu CuO T T I.1 Những cấu trúc CuO T T I.2 Kh¸i qu¸t lý thut b¸n dÉn cđa CuO T T I.2.1 Đặc tính dẫn điện bán dẫn CuO T T I.2.1 Các yếu tố ảnh hëng ®Õn tÝnh dÉn ®iƯn cđa CuO T T II Đặc điểm tính chất dẫn điện dây CuO kết hợp ứng dụng làm vi điện T cùc T II.1 Lý thuyết trình mạ Cu hình thành dây CuO T T III èng nano c¸c bon ảnh hưởng CNTs lên cấu trúc ®é dÉn ®iƯn cđa CuO T T 15 III.1 CÊu trúc dạng CNTs 15 T T III.2 TÝnh chÊt cña èng nano cacbon 18 T T III.2.1 TÝnh dÉn ®iƯn 18 T 26T III.2.2 TÝnh chÊt hãa häc 20 T 26T III.2.3 BiÕn tÝnh bỊ mỈt CNTs 23 T T III.3 Ảnh hëng cña CNTs lên cấu trúc độ dẫn điện CuO 26 T T IV Vi ®iƯn cùc 27 T 26T IV.1 Chế tạo vi điện cực 27 T 26T IV.1.1 Xö lý phiÕn 28 T 26T IV.1.2 Quang kh¾c 29 T 26T IV.1.3 Phón x¹ catot 31 T 26T Chương 2: Quy trình tổng hợp phân tích tính chất vật liệu 33 T T I chÕ t¹o hệ vi điện cực CuO CNTs biến tính 33 T T I.1 Làm vi điện cực 33 T 26T II.2 Mạ Cu lên vi điện cực 35 T 26T II.3 Qui trình tạo dây CuO bề mặt điện cực 46 T NguyÔn Träng Quang T 68 Luận văn cao học Itims II.4 Qui trình nhỏ CNTs - biến tính lên hệ CuO 49 T T III Các phương pháp phân tích đánh giá tính chất cấu trúc vật liệu 50 T T III.1 Ph©n tích thành phần(XRD) 50 T T III.2 Phân tích cấu trúc hình thái bề mặt 51 T T III.3 Phân tích đặc trưng tính nhạy khÝ 54 T T Chương Kết thảo luận 57 T T I Các kết phân tích vật liệu 57 T T I.1 Phỉ ph©n tÝch XRD Đặc trưng cấu trúc 57 T T I.2 H×nh thái bề mặt 59 T 26T KÕt luËn 65 T 26T Tài liệu tham khảo 66 T 26T NguyÔn Träng Quang 69 ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN TRỌNG QUANG CHẾ TẠO, TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU HÌNH THÁI CỨU CẤU TRÚC BỀ MẶT VÀ ĐẶC TRƯNG CỦA HỆ VI ĐIỆN CỰC CẤU TRÚC BỞI CuO. .. cảm biến sinh học, khí Do khuôn khổ đề tài Chế tạo, tổng hợp nghiên cứu hình thái cấu trúc bề mặt đặc trưng hệ vi điện cực cÊu tróc bëi CuO vµ carbon nanotubes biÕn tÝnhl”, chóng nghiên cứu hình. .. CNTs lên cấu trúc độ dẫn điện CuO Do tính bán dẫn CuO v CNTs l loại p-p nên vi? ??c có mặt CNTs R R bám bề mặt CuO Không thể đưa chế chuyển tiếp giống loại p-n Nhưng có mặt CNTs lên bề mặt CuO đÃ