Nghiên cứu chế tạo và khảo sát đặc tính của dây nano si

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - PHẠM VIẾT VĂN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH CỦA DÂY NANO Si CHUYÊN NGÀNH : VẬT LÝ KỸ THUẬT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT LÝ KỸ THUẬT HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS NGUYỄN HỮU LÂM HÀ NỘI – 2011 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình Tác giả Phạm Viết Văn LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập nghiên cứu Viện Vật lý Kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội nói chung Bộ mơn Vật Liệu Điện tử nói riêng tơi nhận quan tâm sâu sắc giúp đỡ nhiệt tình thầy, giáo anh chị cán khoa học Bộ môn Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới tất giúp đỡ quý báu Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Hữu Lâm, người tận tình định hướng hướng dẫn tơi suốt q trình thực nghiệm để hồn thành luận văn Tôi chân thành cảm ơn thành viên nhóm ý kiến đóng góp quý báu trình thực luận văn tốt nghiệp Trong q trình nghiên cứu, tơi cịn nhận quan tâm giúp đỡ phòng chức năng, phòng thí nghiệm khác ngồi trường như: Phịng thí nghiệm phân tích cấu trúc, phịng thí nghiệm quang phổ - Viện Vật lý Kỹ thuật, Viện Khoa học Vật liệu (Viện Khoa học Cơng nghệ Việt Nam), phịng thí nghiệm Hiển vi điện tử Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ương Một lần xin chân thành cảm ơn tất giúp đỡ Cuối cùng, tơi xin cảm ơn gia đình bạn bè, người động viên, giúp đỡ mặt tinh thần lẫn vật chất để tơi hồn thành luận văn Hà Nội, ngày 26 thàng 03 năm 2011 Học viên Phạm Viết Văn MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ DÂY NANO SILIC I.1 Vật liệu silic I.1.1 Cấu trúc tinh thể silic I.1.2 Cấu trúc vùng lượng silic I.2 Đặc tính dây nano silic I.2.1 Tính chất điện tử dây nano silic I.2.2 Tính chất quang dây nano silic I.2.3 Tính chất dây nano silic I.2.4 Tính chất nhiệt dây nano Si 10 I.3 Ứng dụng dây nano silic 11 I.3.1 Cải thiện hiệu suất cấu trúc FET 11 I.3.2 Cảm biến 12 I.3.3 Pin mặt trời 14 I.3.4 Pin Lithium sử dụng dây nano silic 15 I.4 Một số phương pháp chế tạo dây nano Si 16 I.4.1 Phương pháp laser 16 I.4.2 Phương pháp epitaxy chùm phân tử 17 I.4.3 Phương pháp CVD (Chemical Vapor Deposition) 18 CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT DÂY NANO SILIC 20 II.1 Quá trình hình thành dây nano silic .20 II.1.1 Sự hình thành hạt hợp kim Au-Si 20 II.1.2 Cơ chế mọc dây nano silic VLS (Vapour - Liquid - Solid) 21 II.2 Các thiết bị cho trình chuẩn bị mẫu 23 II.2.1 Cân điện tử máy rung siêu âm 23 II.2.2 Hệ bốc bay chùm điện tử EB (Electron Beam) 24 II.2.3 Ủ tạo hạt xúc tác vàng (Au) hệ phún xạ 26 II.3 Hệ CVD (Chemical Vapor Deposition) để chế tạo dây nano silic 27 II.3.1 Hệ lò CVD (Chemical Vapor Deposition) 27 II.3.2 Hệ thống buồng khí 29 II.3.3 Bộ điều khiển lưu lượng khí 29 II.4 Quá trình thực nghiệm 30 II.4.1 Làm phiến silíc tẩy lớp oxít tự nhiên 30 II.4.2 Quy trình tạo lớp màng mỏng vàng (Au) làm xúc tác 31 II.4.3 Lắp mẫu kiểm tra đường khí 32 II.4.4 Lấy mẫu vệ sinh lò 33 II.5 Các phương pháp phân tích 34 II.5.1 Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FESEM) 34 II.5.2 Phương pháp phân tích huỳnh quang 35 II.5.3 Phương pháp phân tích Raman 36 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37 III.1 Sự hình thành hạt xúc tác vàng (Au) 37 III.1.1 Sự hình thành hạt xúc tác vàng ủ môi trường khí Ar 38 III.1.2 Sự hình thành hạt xúc tác vàng ủ chân không 40 III.2 Nghiên cứu hình thành dây nano Si 43 III.3 Khảo sát tính chất quang dây nano Si 49 KẾT LUẬN 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 MỞ ĐẦU Ngày nay, vật liệu nano nhà khoa học nghiên cứu, phát triển đưa vào ứng dụng rộng rãi y học, quân sự, công nghiệp… tính chất quang, điện trội so với vật liệu khối Các hình thái cấu trúc có kích thước nano bao gồm: dạng hạt nano (cấu trúc không chiều), dạng dây nano (cấu trúc chiều) dạng màng mỏng (cấu trúc hai chiều) Mỗi hình dạng khác vật liệu có tính chất khác Do đó, tuỳ thuộc vào ứng dụng cụ thể, nhà nghiên cứu tìm hiểu theo định hướng cấu trúc để khai thác hiệu tính chất trội vật liệu Silic vật liệu bán dẫn quan trọng sử dụng phổ biến công nghệ vi điện tử Với nhu cầu ngày muốn thu nhỏ kích thước linh kiện tăng tốc độ xử lý thiết bị điện tử, nhà khoa học không ngừng nghiên cứu để tìm tính chất vật liệu silic Ngày nay, việc nghiên cứu cấu trúc nano silic nhận quan tâm nhiều nhà khoa học giới, dây silic đối tượng nghiên cứu Với phương pháp chế tạo dây nano thông dụng phổ biến phương pháp CVD (Chemical Vapor Deposition), Epitaxy, hỗ trợ chùm Laser…, dây silic hình thành theo chế giống (mọc từ đỉnh hay mọc từ đế) Đối với kỹ thuật lắng đọng hóa học hệ CVD sử dụng khí silan (SiH4) để tiến hành mọc dây silic, silan khí độc không sử dụng phổ biến Viêt Nam Trên sở đó, với thiết bị nghiên cứu có phịng thí nghiệm Viện Vật lý Kỹ thuật - Đại học Bách Khoa Hà Nội chúng tơi thấy mọc dây silic kỹ thuật bốc bay nhiệt Sau chế tạo thành công dây nano Si, Chúng thực trình phân tích khảo sát đặt tính dây Si Do đó, định hướng nghiên cứu luận văn là: “Nghiên cứu chế tạo khảo sát đặc tính dây nano Si” Luận văn gồm ba chương: Chương I Tổng quan dây nano silic Chương II Phương pháp chế tạo tính chất dây nano silic Chương III Kết thảo luận Việc nghiên cứu chế tạo dây nano silic mở hướng nghiên cứu với mục đích phát triển cơng nghệ vi điện tử Chúng hy vọng việc nghiên cứu đề tài đóng góp làm phong phú cho khoa học Viêt Nam giới CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ DÂY NANO SILIC Năm 1787, silic lần phát Antoine Lavoisier Năm 1811, Gay-Lussac chế tạo silic vơ định hình lẫn tạp chất đến năm 1824 Berzelius trở nên tiếng tạo silic vơ định hình khơng lẫn tạp Sau đó, năm 1854 lần người ta tạo silic tinh thể Những phát dạng khác silic đóng góp lớn suốt chiều dài phát triển công nghệ vi điện tử Ngày nay, silic vật liệu quan trọng sử dụng rộng rãi công nghệ bán dẫn Silic ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực đời sống, công nghiệp, y học, quân khoa học Do silic có đặc tính trội công nghệ điện tử, nên ngày nhà khoa học giới nói chung nước nói riêng nghiên cứu, nhằm khai thác tối đa đặc tính tối ưu silic Điều đặc biệt, vật liệu silic có nhiều trái đất tồn nhiều hình thức khác Theo thống kê, silic chiếm 27,5% khối lượng vỏ trái đất nguyên tố phổ biến thứ hai sau ôxy Tinh thể silic tinh khiết nguyên tố tự nhiên Nó thường tìm thấy dạng oxít silic dạng khống chất a) b) c) Hình I.1 Các dạng silic tồn tự nhiên a) Silic Croda b) Tinh thể thạch anh, c) Silizium pulver I.1 Vật liệu silic I.1.1 Cấu trúc tinh thể silic Trong tinh thể silic có cấu trúc kim cương bền vững với số mạng Ǻ Trong mạng nút có nguyên tử nguyên tử khác nằm cách ngun tử khoảng đường chéo mạng khoảng cách ( )a Hình I.2 Cấu trúc mạng tinh thể Si Nếu tọa độ nguyên tử thứ hệ trực giao (0,0,0) tọa độ nguyên tử thứ hai ( , ) Như tinh thể Si, xem gồm hai mạng lập phương tâm mặt lồng vào nhau, mạng thứ hai dịch đoạn theo phương đường chéo hình lập phương so với mạng thứ [1] Chúng ta thấy rằng, tinh thể silic cấu trúc kim cương, tồn mặt phẳng tinh thể quan trọng (100), (110) (111) Hướng xếp khít cấu trúc đường chéo mặt lập phương Do xếp chặt nguyên tử mặt khác nên mặt tồn lượng bề mặt khác Trên đế Si(100) (hình III.4), hạt Au hình thành ủ mẫu có bề dày lớp Au ~ 2nm nhiệt độ 600 0C, hạt Au có kích thước 30-40 nm, phù hợp với kết ủ mẫu đế Si(111) Trong trường hợp đế Si ơxi hóa khơ lớp oxít silic (SiO2) có bề dày khoảng 50 nm phủ màng Au dày nm Kết ủ nhiệt 600 0C cho thấy việc hình thành hạt nano Au tốt Các hạt có kích thước nhỏ ~ 10 nm, đồng có mật độ cao Hình III.5 Kết ủ nhiệt màng Au dày nm đế SiO2/Si(100) 600 0C Kết lý giải màng SiO2 màng bảo vệ ngăn cản kết hợp Si Au ủ nhiệt nhiệt độ cao Sự không kết hợp với Si bề mặt với thay đổi độ dính ướt bề mặt đế nguyên nhân tạo hạt nano Au có kích thước nhỏ Từ kết trên, cho thấy xác định điều kiện công nghệ để chế tạo thành cơng hình thành hạt hợp kim xúc tác Au-Si tồn pha eutectic III.2 Nghiên cứu hình thành dây nano Si Mặc dù hình thành hạt nano Au đế SiO2/Si(100) hay đế Si(100) đơn giản đạt chất lượng tốt đế Si(111), nhiên hình thành dây nano Si đế thường vấp phải khó khăn Dựa kết 43 nghiên cứu trước hình thành dây nano Si loại đế khác phương pháp CVD, từ lựa chọn hướng làm cho đề tài nghiên cứu, tiến hành thực nghiệm nhận thấy việc tạo dây nano Si đế SiO2 đế Si(100) phức tạp nhiều so với đế Si(111) Điều có liên quan đến mật độ nguyên tử bề mặt, lượng liên kết nguyên tử, định hướng tinh thể Như đề cập, vấn đề mọc dây Si kỹ thuật lắng đọng hóa học (CVD) với vật liệu nguồn hỗn hợp khí số nhóm giới sử dụng để nghiên cứu khảo sát Nhưng với điều kiện nước, việc hạn chế sử dụng khí silan (SiH4) độc hại yêu cầu cấp thiết, nội dung đề tài chủ yếu nghiên cứu khảo sát dây nano Si kỹ thuật bốc bay nhiệt hệ CVD Tuy nhiên, hạn chế thời gian nên kết nêu kết nghiên cứu ban đầu Chúng tiến hành mọc dây kỹ thuật bốc bay nhiệt với mẫu có bề dày màng mỏng Au (1, 2, nm) phủ đế Si(111) Màng mỏng Au tạo phương pháp bốc bay chùm điện tử Nhiệt độ mọc dây 1100 oC thời gian mọc dây Si 60 phút Trong trình chế tạo, trước mọc dây Si, hạt xúc tác (Au-Si) phải hạn chế tiếp xúc với mơi trường bên ngồi để tránh khả hình thành lớp ơxít SiO2 đế Si(111) Việc hình thành lớp SiO2 với khơng khí mơi trường làm cản trở q trình mọc dây Si Chính vậy, chúng tơi tiến hành ủ trực tiếp buồng chân không thấp hút bơm học hệ CVD Hỗn hợp khí (Ar + H2) pha trộn theo tỷ lệ thích hợp đưa vào buồng phản ứng hệ CVD điều khiển lưu lượng khí GFC với lưu lượng khoảng ~165 sccm Sau trình phản ứng, mẫu làm nguội từ từ điều kiện chân không buồng phản ứng sử dụng phân tích bề mặt 44 a b Hình III.6 Ảnh FESEM mọc dây nano Si với bề dầy màng Au 4nm Kết chụp ảnh FESEM thể hình III.6 cho thấy với mẫu có chiều dày màng Au nm, bề mặt mẫu dây Si bị co cụm thành đám lớn kích thước dây Si ngắn Sự tụ đám dây Si lớp màng Au nm phủ đế Si(111) dày Vì vậy, ủ mẫu nhiệt độ cao ~1100 oC trì thời gian mọc dây 60 phút, hạt xúc tác bề mặt Si(111) kết dính vào Kết quả, dây Si hình thành đám lớn vị trí Hình III.6b thể kết SEM đo có độ phóng đại x100000 lần Kết cho thấy đường kính ngang dây Si thu khoảng ~ 90 nm Chúng tơi quan sát rõ hạt vàng (Au) nằm đỉnh dây Si Bên cạnh đó, việc phóng to ảnh chụp SEM cho chúng tơi quan sát hình thành dây có kích thước nhỏ, nằm đan xen với dây có kích thước lớn Việc hình thành cấu trúc dây nano Si không đồng cấu trúc thể bất trật tự kích thước mật độ hạt kim loại xúc tác hợp kim (Au-Si) bề dày màng mỏng Au dày Với mục đích thu nhận kết dây Si nhỏ đồng kích thước, chúng tơi tiến hành chế tạo dây Si sử dụng màng mỏng xúc tác có bề dày thấp Hình III.7 thể kết chụp FESEM bề mặt mẫu có chứa dây Si tạo đế phủ nm vàng 45 Hình III.7-a cho thấy giai đoạn ban đầu trình mọc dây Si theo chế VLS (Vapor Liquid Solid) thời điểm sau trình phản ứng thời gian ngắn Ở nhiệt độ cao, hạt hợp kim xúc tác (Au-Si) nóng chảy nguyên tử Si cung cấp vào dạng pha lắng đọng khuếch tán vào hạt xúc tác (Au-Si) Khi đạt tới trạng thái bão hòa từ giọt hợp kim (Au-Si) tiết Si từ hình thành nên dây Si a b Hình III.7 Ảnh FESEM mọc dây nano Si với bề dầy màng Au 2nm thời điểm vừa diễn phản ứng (a) sau trình hình thành dây nano Si (b) Kết hình thành dây nano Si sau phản ứng kết thúc thể ảnh FESEM (hình III.7b) với trường hợp bề dày màng Au nm Như đề cập trên, kích thước hạt hợp kim xúc tác (Au-Si) hình thành nhỏ đồng so với màng Au dày nm Kết cho thấy đường kính ngang dây nano Si nhỏ dây có chiều dài lớn nhiều so với mẫu Au dày nm chế tạo điều kiện Những kết sở để chúng tơi tiến hành chế tạo mẫu với mục đích thu nhỏ kích thước dây nano Si Vì vậy, trình hình thành dây nano Si đế Au có bề dày nm, chúng tơi tiếp tục chế tạo dây nano Si đế Si(111) với bề dày màng Au 1nm Kết thu đặc biệt so với mục đích đặt ban đầu Kết chụp ảnh FESEM mẫu có chứa dây nano Si mọc đế Au bề dày 1nm thể hình III.8-a Hình ảnh cho thấy nhiều dây Si mọc 46 hạt vàng trơng giống hình ảnh bạch tuộc (octopus) Điều đặc biệt, mật độ dây hình thành octopus lớn đồng toàn đế Si(111) hình III.8-b b a Hình III.8 Ảnh FESEM mọc dây nano Si với bề dầy màng Au 1nm có hình dạng bạch tuộc (octopus) (a) có đồng tồn bề mặt mẫu (b) Kết hình thành nhiều dây nano Si mọc từ hạt hợp kim xúc tác (Au-Si) giải thích sau: Vì dây nano Si chế tạo điều kiện chân không thấp (áp suất cao), hạt hợp kim xúc tác kết dính với xảy hai khả Khả thứ nhất, hạt xúc tác kết dính khuếch tán vào nhau, sau hình thành hạt hợp kim xúc tác (Au-Si) có đường kính lớn nhiều so với hạt ban đầu Khi trình mọc dây tiếp tục dây Si hình thành có đường kính lớn Khả cho trường hợp hạt xúc tác sau tạo có kích thước lớn Khả thứ hai, hạt hợp kim (Au-Si) riêng rẽ sau ủ có kích thước nhỏ q trình phản ứng ban đầu thể giống hình III.7a Các hạt bọc lớp Si bám dính, khuếch tán nguyên tử Si vào hạt xúc tác Khi phản ứng xảy hạt có xu hướng kết tụ khơng khuếch tán hồn tồn vào Q trình hình thành dây nano Si hình thành kèm 47 theo việc đẩy hạt xúc tác lên phía đầu dây nano Si hạt xúc tác lúc khuếch tán hồn tồn vào Do đó, ta thấy dường dây nano Si mọc từ hạt xúc tác có hình dạng giống bạch tuộc (octopus) [23] Qua kết trên, chứng tỏ bước đầu chế tạo thành công dây nano Si xác định điều kiện chế tạo Do đó, vấn đề đặt khảo sát khả lặp lại mẫu với bề dày màng mỏng Au bề dày nm nm phủ đế Si(111) với điều kiện chế tạo ban đầu, từ tối ưu hóa điều kiện chế tạo dây Si Kết cho thấy khả lặp lại kết ban đầu chưa cao, thời gian tới chúng tơi tiếp tục khảo sát điều kiện cơng nghệ để tìm điều kiện tối ưu cho trình mọc dây nano Si Từ kết FESEM trên, vấn đề đặt vật liệu nguồn đưa vào buồng phản ứng trình chế tạo dây hỗn hợp Si:C = 4:1 Vì để xác định xác thành phần dây Si (liệu có chứa thành phần cacbon ?), chúng tơi tiến hành phân tích phổ tán xạ lượng tia X (EDX) để xác định thành phần dây chế tạo Hình III.9 Kết phân tích EDX mẫu dây nano Si đế phủ 1nm Au 48 Kết phân tích EDX (Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy) hai mẫu dây Si sử dụng màng xúc tác Au dày 1nm nm thể tương ứng hình III.9 III.10 Các kết cho thấy thành phần mẫu gồm có hai nguyên tố Si O Điều chứng tỏ dây nano nhận Si Sự xuất nguyên tố O mẫu, dây nano Si đế Si(111) bị oxy hóa hình thành lớp oxít Si, tiếp xúc trực tiếp với mơi trường khơng khí q trình đưa mẫu ngồi mơi trường bên ngồi Hình III.10 Kết phân tích EDX mẫu dây nano Si đế phủ 2nm Au III.3 Khảo sát tính chất quang dây nano Si Sau chế tạo thành công dây nano Si, tiến hành loại bỏ hạt Au đầu dây nano Si dung dịch ( KI+I2 ) Việc loại bỏ hạt vàng mẫu nhằm loại bỏ ảnh hưởng kim loại tới thông số quang đo Trong thực nghiệm, tỷ lệ pha trộn dung dịch (KI : I2 : H2O = 4g : 1g : 40ml) Khi phản ứng xảy dung dịch sau: 2Au + I2 > 2AuI Sản phẩm AuI bị hòa vào dung dịch Sau tất hạt xúc tác Au đầu dây nano Si bị loại bỏ, tiến hành đo phổ Raman mẫu Bộ 49 môn Quang học quang điện tử, Viện Vật lý Kỹ thuật Hệ đo sử dụng microRaman hãng Renishaw Chúng tiến hành đo phổ Raman mẫu dây Si có bề dày xúc tác Au 1nm 2nm điều kiện nhiệt độ phịng, cơng suất nguồn laser 5mW Đối với tán xạ Raman điện tử hình dạng đỉnh phổ phụ thuộc lớn vào lượng kích thích lượng kích thích làm tăng mật độ hạt tải Tính không đối xưng đỉnh phổ giảm dần bước sóng kích thích nhỏ [8] Do đó, chúng tơi chọn bước sóng kích thích 633nm q trình đo mẫu Kết phân tích phổ Raman hình III.11 Hình III.11 Kết phân tích phổ Raman nhiệt độ phịng dây nano Si mọc đế Si(111) với kích thước màng Au 1nm 2nm Kết phân tích phổ Raman cho thấy, nhiệt độ phòng đỉnh phổ dây nano Si dịch lên khoảng ~5cm-1 so với đỉnh phổ Si(111) khối Các kết đo Raman dây nano Si cần tiếp tục nghiên cứu tác động nhiệt độ, công suất nguồn chiếu laser Tiếp theo, tiếp tục tiến hành khảo khát đặc tính quang dây nano Si phương pháp đo phổ phát xạ huỳnh quang mẫu thiết bị Cary Eclipse-FL0901M012 Viện Vật lý Các tham số cần thiết thiết bị 50 trình đo mẫu thiết lập sau: bước sóng kích thích 355 nm, tốc độ quét 120 nm/phút đo nhiệt độ phòng ~ 300K Kết phát xạ huỳnh quang hình III.12 mẫu có bề dày màng vàng tương ứng nm nm Hình III.12 Phổ phát xạ huỳnh quang dây nano Si với bề dày màng Au 1nm 2nm đế Si(111) Trên hình III.12 cho thấy, phổ phát xạ huỳnh quang dây nano Si nằm khoảng bước sóng từ 400-500 nm thuộc vùng ánh sáng xanh Sự phát xạ huỳnh quang dây nano Si giải thích, có tái hợp phát xạ từ tâm sai hỏng (chỗ khuyết oxy) lớp vỏ oxít silic (bị ơxi hóa lớp vỏ ngoài) lõi Si đơn tinh thể Kết phù hợp với nghiên cứu khác dây nano Si [6] Kết luận, từ kết cho thấy, bước đầu chế tạo thành công dây nano Si kỹ thuật bốc bay nhiệt hệ CVD Tuy nhiên, giai đoạn đầu nghiên cứu chế tạo kỹ thuật bốc bay nhiệt Kết mẫu chế tạo cịn nhiều hạn chế như: mật độ dây hình thành đế chưa nhiều, độ lặp lại chưa cao chưa khảo sát khả mọc định hướng dây nano Si Đó hướng nghiên cứu thời gian tới 51 KẾT LUẬN Trong luận văn “Nghiên cứu chế tạo khảo sát đặc tính dây nano Si” chế tạo kỹ thuật bốc bay nhiệt hệ CVD Trong q trình thực nghiệm, chúng tơi khảo sát yếu tố ảnh hưởng tới trình mọc dây chế tạo dây nano Si Sau dây nano Si chế tạo, tiến hành phân đo phân tích Dựa kết thực nghiệm rút số kết luận sau: - Đã khảo sát ảnh hưởng bề dày màng vàng (Au) phủ đế Si(111) ảnh hưởng nhiệt độ thời gian ủ mẫu đến hình thành hạt hợp kim xúc tác Kết quả, hạt xúc tác với kích thước nanomet hình thành bề mặt đế Si(111), điều kiện để tiến hành trình mọc dây nano Si - Đã khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ thời gian phản ứng lên trình mọc dây nano Si, qua chế tạo thành cơng dây Si với kích thước nanomet - Bước đầu khảo sát tính chất quang dây nano Si, nhiên nghiên cứu bước ban đầu cần có nghiên cứu sâu 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phùng Hồ, Phan Quốc Phô, (2001), Vật lý bán dẫn, nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, Việt Nam [2] Xiong Y., Wub L X, Xiong J S, Zhang Y Z, Siu G G, Chu K P, (2008), “Origin of the 745 nm photoluminescence from small diameter silicon nanowires”, Solid State Communications, 148, pp 182-185 [3] Huang H Y, (2009), “Competition between surface energy and interphase energy in transition region and diameter-dependent orientation of silicon nanowires”, Applied Surface Science, 255, pp 4347-4350 [4] Zheng Y., Rivas C., Lake R., (2005), “Electronic Properties of Silicon Nanowires”, IEEE transactions on electron devices, 52, pp 1097-1103 [5] Huang J M, Weng C C, Chang M T, (2010), “An investigation of the phonon properties of silicon nanowires”, International Journal of Thermal Sciences, 49, pp 1095-1102 [6] Qi J., White M J, Belcher M A, Masumoto Y., (2003), “Optical spectroscopy of silicon nanowires”, Chemical Physics Letters, 372, pp 763-766 [7] Shi F., Lin J., Huang Y., Zhang J., Tang C., (2009), “Fabrication and photoluminescence properties of silicon nanowires with thin surface oxide layers”, Materials Chemistry and Physics, 118, pp 125-128 [8] Piscanec S., Ferrari C A, Cantoroa M., Hofmanna S., Zapienb A J, Lifshitz Y., Lee T S, Robertson J., (2003), “Raman Spectrum of silicon nanowires”, Materials Science and Engineering C, 23, pp 931-934 [9] Hsin L C, Mai W., Gu Y., Gao Y., Huang T C, Liu Y., (2008), “Elastic Properties and Buckling of Silicon Nanowires”, Advanced Materials, 20, pp 3919-3923 [10] Li D., Wu Y., Kim P., Shi L., Yang P., Majumdar A., (2003), “Thermal conductivity of individual silicon nanowires”, Applied Physics Letters, 83, pp 2934-2936 [11] Wan Y., Sha J., Chen B., Fang Y., Wang Z., Wang Y, (2009), “Nanodevices Based on Silicon Nanowires” Recent Patents on Nanotechnology 2009, 3, pp 1-9 [12] Cui Y., Wei Q., Park H., Lieber M C, (2001), “Nanowire nanosensors for highly sensitive and selective detection of biological and chemical species”, Science, 293, pp 1289-1292 53 [13] Demami F., Ni L., Rogel R., Salaun C A, Pichon L., (2010), “Silicon nanowires synthesis for chemical sensor applications”, Procedia Engineering, 5, pp 351-354 [14] Zhang J G, Henry Luo H Z, Huang J M, Ignatius Tay K G, Andy Lim J E, (2010), “Morpholino-functionalized silicon nanowire biosensor for sequencespecific label-free detection of DNA”, Biosensors and Bioelectronics, 25, pp 2447-2453 [15] Tian B., Zheng X., Kempa J T, Fang Y., Yu N., Yu G., Huang J., Lieber M C, (2007), “Coaxial silicon nanowires as solar cells and nanoelectronic power sources”, Nature, 449, pp 885-889 [16] Peters H C, Guichard R A, Hryciw C A, Brongersma L M, McGehee D M, (2009), “Energy transfer in nanowire solar cells with photon-harvesting shells”, Journal of Applied Physics, 105, pp 1-6 [17] Candace K Chan, Hailinpeng, Gaoliu, Mcilwrath K., Xiaofengzhang, Huggins A R, Cui Y., (2007), “High-performance lithium battery anodes using silicon nanowires”, Nature Nanotechnology, pp 1-5 [18] Zhang J O, Zhang L., Huang J M, Henry Luo H Z, Ignatius Tay K G, Andy Lim J E, Kang G T, Chen Y, (2010), “Silicon nanowire biosensor for highly sensitive and rapid detection of Dengue virus”, Sensors and Actuators B, 146, pp 138-144 [19] Fukata N., Oshima T., Okada N., Kizuka T., Tsurui T., Ito S., Murakami K., (2006), “Phonon confinement in silicon nanowires synthesized by laser ablation”, Physica B, pp 864-867 [20] Schmidt V., Wittemann V J, Gosele U, (2010), “Growth, Thermodynamics, and Electrical Properties of Silicon Nanowires”, Chemical Reviews,110, pp 361-388 [21] Lin S J, Chen C C, Guang Diau W E, Liu F T, (2008), “Fabrication and characterization of eutectic gold-silicon (Au–Si) nanowires”, Journal of Materials Processing Technology, 206, pp 425-430 [22] Wang N., Cai Y., Zhang Q R, (2008), “Growth of nanowires”, Materials Science and Engineering R, 60, pp 1-51 [23] Feng Q S, Yu P D, Zhang Z H, Bai G Z, Ding Y., (2000), “The growth mechanism of silicon nanowires and their quantum confinement effect”, Journal of Crystal Growth, 209, pp 513-517 54 CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ [1] Trịnh Xuân Thắng, Phạm Viết Văn, Nguyễn Hữu Lâm, “Fabrication of NiTi shape memory alloy thin film by co-sputtering method”, Journal of Science & Technology technical universites, Volume 75 (2010), pp.116-120 [2] Phạm Viết Văn, Vương Xuân Anh, Nguyễn Thị Thúy, Nguyễn Hữu Lâm, “Silicon nanowires fabrication by sputtering method” (Proceeding of the 5th International Workshop on Advanced Materials Science and Nanotechnology (IWAMSN2010) - Hanoi, Vietnam November 09-12, 2010) LÝ LỊCH KHOA HỌC I Sơ lược lý lịch: Họ tên: Phạm Viết Văn Giới tính: Nam Sinh ngày: 08 tháng 10 năm 1984 Nơi sinh: Yên Đồng – Ý Yên – Nam Định Quê quán: Xóm 34 – Nam Đồng – Yên Đồng – Ý Yên – Nam Định Địa liên lạc: Số Ngõ 279/39 Hoàng Văn Thụ – Hoàng Mai – Hà Nội Điện thoại: 0972006899 E-mail: van.pham.viet@gmail.com ảnh 4x6 II Quá trình đào tạo: Đại học: - Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo: từ 09/2004 đến 06/2009 - Trường đào tạo: Đại học Bách Khoa Hà Nội - Ngành học: Vật lý Kỹ thuật Bằng tốt nghiệp đạt loại: Khá Thạc sĩ: - Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo: từ 11/2009 đến 04/2011 - Chuyên ngành học: Vật lý Kỹ thuật - Tên luận văn: Nghiên cứu chế tạo khảo sát dây nano silic - Người hướng dẫn Khoa học: TS Nguyễn Hữu Lâm Trình độ ngoại ngữ: Tiếng anh - TOEFL ITP-450 III Q trình cơng tác chuyên môn kể từ tốt nghiệp đại học: Thời gian Từ 11/2009 đến 03/2011 Nơi công tác Bộ môn Vật liệu Điện tử Công việc đảm nhận Nghiên cứu IV Các cơng trình khoa học cơng bố: [1] Trịnh Xuân Thắng, Phạm Viết Văn, Nguyễn Hữu Lâm, “Fabrication of NiTi shape memory alloy thin film by co-sputtering method”, Journal of Science & Technology technical universites, Volume 75 (2010), pp.116-120 [2] Phạm Viết Văn, Vương Xuân Anh, Nguyễn Thị Thúy, Nguyễn Hữu Lâm, “Silicon nanowires fabrication by sputtering method” (Proceeding of the 5th International Workshop on Advanced Materials Science and Nanotechnology (IWAMSN2010) - Hanoi, Vietnam November 09-12, 2010) Tôi cam đoan nội dung viết thật Ngày 26 tháng 03 năm 2011 CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lâp – Tự – Hạnh phúc BẢN NHẬN XÉT LUẬN VĂN THẠC SĨ Dùng cho người (hoặc tập thể) hướng dẫn - Đề tài: Nghiên cứu chế tạo khảo sát đặc tính dây nano Si - Tác giả: Phạm Viết Văn, Khóa Cao học 2009-2010 - Chuyên ngành: Vật lý kỹ thuật - Người hướng dẫn: TS Nguyễn Hữu Lâm - Đơn vị: Viện Vật lý kỹ thuật – ĐHBK Hà Nội Nhận xét: Tổng quan chung: Vật liệu nano nhà khoa học nghiên cứu, phát triển đưa vào ứng dụng rộng rãi y học, qn sự, cơng nghiệp… tính chất quang, điện trội so với vật liệu khối Trong đó, Silic vật liệu bán dẫn quan trọng sử dụng phổ biến công nghệ vi điện tử Ngày nay, với nhu cầu giảm kích thước, tăng tốc độ xử lý linh kiện điện tử nhằm mục đích ứng dụng rộng rãi y học, quân sự, công nghiệp…, nhà khoa học không ngừng nghiên cứu để tìm cấu trúc với tính chất trội Nhiệm vụ học viên Phạm Viết Văn thời gian làm luận án tốt nghiệp chế tạo dây nano Si phương pháp bốc bay nhiệt, khảo sát tính chất cấu trúc tính chất quang vật liệu Ưu điểm, nhược điểm luận văn nội dung, hình thức; thái độ, trách nhiệm tác giả trình thực luận văn Trong q trình thực cơng việc, tơi thấy học viên Phạm Viết Văn có thái độ làm việc chăm chỉ, có khả đọc tự nghiên cứu làm việc tập thể Bên cạnh đó, học viên chủ động tự thực thí nghiệm, sử dụng thành thạo số thiết bị phục vụ cho học tập, nghiên cứu Bộ mơn VLĐT Học viên tìm hiểu hệ phân tích cấu trúc đo quang Kết luận: Tôi đồng ý để tác giả Phạm Viết Văn bảo vệ luận văn trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ Hà Nội, ngày 25 tháng 03 năm 2011 Người nhận xét TS Nguyễn Hữu Lâm ... nhiệt Sau chế tạo thành công dây nano Si, Chúng thực trình phân tích khảo sát đặt tính dây Si Do đó, định hướng nghiên cứu luận văn là: ? ?Nghiên cứu chế tạo khảo sát đặc tính dây nano Si? ?? Luận... silic Các nhà khoa học tập trung nghiên cứu chế tạo khảo sát tính chất Si tồn cấu trúc thấp chiều hạt dây silic Trong phần đề cập đến nghiên cứu Si dạng dây nano I.2.1 Tính chất điện tử dây nano. .. chương: Chương I Tổng quan dây nano silic Chương II Phương pháp chế tạo tính chất dây nano silic Chương III Kết thảo luận Việc nghiên cứu chế tạo dây nano silic mở hướng nghiên cứu với mục đích phát