Nghiên cứu chế tạo dây nano silic bằng phương pháp ăn mòn hóa học có sự trợ giúp của kim loại

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI o0o NGUYỄN THỊ NGỌC LÂM NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO DÂY NANO SILIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĂN MỊN HĨA HỌC CÓ SỰ TRỢ GIÚP CỦA KIM LOẠI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VẬT LIỆU HÀ NỘI - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI o0o NGUYỄN THỊ NGỌC LÂM NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO DÂY NANO SILIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĂN MỊN HĨA HỌC CĨ SỰ TRỢ GIÚP CỦA KIM LOẠI Chuyên ngành : KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VẬT LIỆU LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VẬT LIỆU Người hướng dẫn khoa học: TS NGÔ NGỌC HÀ HÀ NỘI - 2018 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Ngô Ngọc Hà, người thầy tận tình hướng dẫn, bảo tạo điều kiện tốt cho em suốt trình học tập nghiên cứu để hoàn thành luận văn thạc sĩ Những chia sẻ, lời khuyên, lời động viên thầy giúp em có thêm động lực lúc khó khăn truyền cho em lịng say mê khoa học Em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Đức Dũng, NCS Lê Thành Công, NCS Nguyễn Trường Giang, anh chị bạn nhóm nghiên cứu bên cạnh động viên, giúp đỡ cho em ý kiến đóng góp quý báu suốt trình thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn Viện Đào tạo Quốc tế Khoa học Vật liệu (ITIMS) – trường ĐH Bách Khoa Hà Nội cho phép tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt thời gian thực hoàn thành luận văn Em xin gửi lời cảm ơn đến TS Nguyễn Văn Duy (Viện ITIMS - ĐH BKHN) vàTS Đặng Đức Vượng(Viện Vật lý Kỹ thuật – ĐH BKHN) giúp em thực phép đo thảo luận liên quan đến đặc trưng đáp ứng điện trở cảm biến SiNWs Cuối em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình bạn bè, người bên chia sẻ, giúp đỡ động viên Hà Nội, tháng năm 2018 Học viên Nguyễn Thị Ngọc Lâm i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận văn tơi nhóm nghiên cứu nghiên cứu suốt thời gian học thạc sĩ, số liệu kết trung thực chưa công bố cơng trình sở khác dạng luận văn Người cam đoan Nguyễn Thị Ngọc Lâm ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .1 LỜI CAM ĐOAN ii DANH MỤC BẢNG BIỂU v DANH MỤC HÌNH VẼ vi DANH MỤC VIẾT TẮT viii MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .5 1.1 Sơ lược vật liệu silic 1.1.1 Cấu trúc tinh thể 1.1.2 Cấu trúc vùng lượng .6 1.2 Các loại bán dẫn chứa loại tạp chất 1.2.1 Bán dẫn loại n 1.2.2 Bán dẫn loại p 1.3 Sự phát quang vật liệu 11 1.3.1 Các trình tái hợp vật liệu bán dẫn khối 11 1.3.2 Sự phát quang vật liệu kích thước nano 15 1.4 Phương pháp ăn mịn hóa học có trợ giúp kim loại 18 1.4.1 Cơ chế ăn mòn 18 1.4.2 Các phản ứng hóa học 19 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 22 2.1 Chế tạo dây nano silic 22 2.1.1 Vật liệu ban đầu 22 2.1.2 Quy trình chế tạo 23 2.1.3 Các mẫu chế tạo .24 iii 2.2 Các phương pháp phân tích mẫu 25 2.2.1 Phương pháp hiển vi điện tử quét 25 2.2.2 Phương pháp phổ tán sắc lượng tia X 27 2.2.3 Phương pháp phân tích phổ Raman 28 2.2.4 Phương pháp phân tích phổ huỳnh quang 29 2.2.5 Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại biến đổi Fourier 30 2.2.6 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua độ phân giải cao 32 2.2.7 Phương pháp đo cảm biến khí 33 2.2.8 Phương pháp nhiễu xạ tia X 35 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37 3.1 Nồng độ AgNO3 dung dịch lắng đọng hạt Ag hình thái cấu trúc SiNWs tạo thành .37 3.2 Ảnh hưởng thời gian ăn mòn đến hình thái cấu trúc SiNWs 41 3.3 Loại bán dẫn Si hình thái cấu trúc bề mặt SiNWs 43 3.4 Khảo sát tính chất huỳnh quang SiNWs .45 3.4.1 Tính chất huỳnh quang SiNWs loại n 45 3.4.2 Tính chất huỳnh quang SiNWs loại p 49 KẾT LUẬN .54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 61 iv DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Thông số loại hóa chất .22 Bảng 2.2 Tham số mẫu chế tạo tỉ lệ nồng độ hỗn hợp dung dịch sử dụng 25 v DANH MỤC HÌNH VẼ Chương Hình 1.1.Cấu trúc mạng tinh thể Si Hình 1.2 Một số mặt tinh thể quan trọng tinh thể Si Hình 1.3 Cấu trúc vùng lượng vật liệu bán dẫn Hình 1.4 Cấu trúc vùng lượng Si Hình 1.5 Liên kết nguyên tử cấu trúc vùng lượng bán dẫn loại n Hình 1.6 Liên kết nguyên tử cấu trúc vùng lượng bán dẫn loại p 11 Hình 1.7 Mơ hình tái hợp chuyển mức xiên 12 Hình 1.8 Mơ hình tái hợp exciton 14 Hình 1.9 Mơ hình tái hợp thơng qua donor acceptor 14 Hình 1.10 Giản đồ lượng vùng cấm theo kích thước vật liệu 16 Hình 1.11 Sơ đồ minh họa tái hợp điện tử - lỗ trống thông qua tâm phát quang định lớp SiO2 18 Hình 1.12 Q trình ăn mịn Si phương pháp MACE .19 Hình 1.13 Giản đồ mối liên hệ lượng vùng đế Si lượng điện hóa hệ oxi hóa khử Ag+/Ag, H2O2/H2O 20 Chương Hình 2.1 Quy trình chế tạo SiNWs phương pháp MACE .23 Hình 2.2 Hình ảnh hiển vi điện tử quét JSM-7600F viện AIST (a) sơ đồ nguyên lý làm việc (b) .26 Hình 2.3 Hệ đo phổ Raman Viện Vật lý Kỹ thuật 29 Hình 2.4 Hệ đo phổ huỳnh quang Viện Khoa học Vật liệu 30 Hình 2.5 Hình ảnh hệ đo phổ FT-IR (a) sơ đồ nguyên lý làm việc (b) .32 Hình 2.6 Hệ thiết bị HRTEM viện Khoa học Vật liệu 33 Hình 2.7 Hệ đo thay đổi điện trở cảm biến khí viện ITIMS 34 Hình 2.8 Hệ đo phổ XRD Khoa Lý, ĐH KHTN .36 vi Chương Hình 3.1 Ảnh SEM bề mặt phiến Si sau lắng đọng hạt Ag dung dịch HF AgNO3 có nồng độ thay đổi (cột bên trái), ảnh SEM bề mặt (ở giữa) ảnh SEM mặt cắt (cột bên phải) tương ứng sau ăn mòn dung dịch HF H2O2 thời gian 90 phút 39 Hình 3.2 Ảnh SEM EDS mẫu M3 sau ăn mịn 50 phút, màu đỏ (c) thể phân bố Si màu vàng (d) thể phân bố Ag 40 Hình 3.3 Sự phụ thuộc chiều dài SiNWs vào thời gian ăn mòn mẫu M1 M4, (a) ảnh SEM bề mặt mẫu M4 ăn mòn sau 20 phút, (b, c,d, e) ảnh SEM mặt cắt mẫu M4 ăn mòn sau 50, 70, 90 110 phút .42 Hình 3.4 Ảnh SEM bề mặt mẫu M4 sau ăn mòn 50, 70, 90 110 phút 43 Hình 3.5 Ảnh SEM bề mặt mẫu SiNWs ăn mòn từ phiến Si khác nhau: Si loại n (M3, M4), Si loại p- (M6, M7), Si loại p+ (M8, M9); với (M3, M6, M8) (M4, M7, M9) có điều kiện chế tạo .45 Hình 3.6 Đồ thị đáp ứng điện trở cảm biến SiNWs ( mẫu M3 ăn mịn sau 90 phút) tiếp xúc khí ethanol nhiệt độ làm việc 300 °C điện áp 35 V 46 Hình 3.7 Phổ Raman mẫu SiNWs ăn mòn 90 phút sau lắng đọng hạt Ag từ dung dịch có nồng độ AgNO3 thay đổi .47 Hình 3.8 Phổ PL mẫu SiNWs loại n ăn mòn 90 phút sau lắng đọng hạt Ag từ dung dịch có nồng độ AgN03 khác 48 Hình 3.9 Phổ FT-IR mẫu SiNWs ăn mòn 90 phút sau lắng đọng hạt Ag từ dung dịch có nồng độ AgNO3 thay đổi .49 Hình 3.10 Phổ PL mẫu SiNWs loại n (M3), mẫu SiNWs loại p- (M6) SiNWs loại p+ (M8) ăn mòn 90 phút sau lắng đọng hạt Ag từ dung dịch có nồng độ AgNO3 25 mM 50 Hình 3.11 Phổ PL mẫu SiNWs loại p- (M7) loại p+ (M9) ăn mòn 90 phút sau lắng đọng hạt Ag từ dung dịch có nồng độ AgNO3 30 mM 51 Hình 3.12 Ảnh HRTEM bề mặt SiNWs mẫu M9 ăn mịn 90 phút 52 Hình 3.13 Phổ XRD mẫu M1 53 vii DANH MỤC VIẾT TẮT Ký hiệu viết tắt Nghĩa tiếng Việt XRD Phổ nhiễu xạ tia X EDS Phổ tán sắc lượng tia X FT-IR Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier HR-TEM Hiển vi điện tử truyền qua độ phân giải cao PL Phổ huỳnh quang PSI Silic xốp MACE Ăn mịn hóa học có trợ giúp kim loại SEM Hiển vi điện tử quét SiNC Hạt nano tinh thể Si SiNW Dây nano silic VLS Phương pháp lắng đọng từ pha viii Hình 3.7 Phổ Raman mẫu SiNWs ăn mòn 90 phút sau lắng đọng hạt Ag từ dung dịch có nồng độ AgNO3 thay đổi Để khảo sát tính chất huỳnh quang SiNWs loại n, mẫu chế tạo đem đo phổ phát xạ huỳnh quang Hình 3.8 trình bày phổ phát xạ huỳnh quang mẫu M1, M2, M3, M4, M5sau ăn mòn 90 phút ăn mịn từ phiến Si loại n tạo thành SiNWs có kích thước khác Các mẫu kích thích liên tụcbằng nguồn laser bước sóng kích thích cố định 325 nm (~3.8eV) nhiệt độ phòng Kết cho thấy tất mẫu có hai đỉnh phát xạdải rộng bước sóng xấp xỉ 450 nm (~2.75 eV) 700 nm (~1.77 eV), lớn so với độ rộng vùng cấm Si khối (~1.1 eV) Sự phát xạ huỳnh quang SiNWs vùng bước sóng báo cáo nhiều nhóm nghiên cứu với phương pháp chế tạomẫu tương tự [4, 32] Hiệu ứng giam cầm lượng tử tái hợp exction xảy kích thước SiNWs nhỏ bán kính Bohr exciton Tuy nhiên, từ ảnh SEM mẫu SiNWs (hình 3.1) khẳng định kích thước SiNWs lớn (đường kính trung bình từ 100 ÷ 200 nm), lớn nhiều so với bán kính Bohr exciton Si khối (~5 nm) cần khẳng định phát xạ PLkhông phải nội SiNWs.Một số giải thích đề xuất cho phát PL SiNWs đề xuất [6, 23, 38, 39] Nguồn gốc phát xạ PL dải bước sóng 450 nm đề xuất sai hỏng mặt phân cách Si/SOX 47 hoặc/vàsai hỏng lớp SiO2 bề mặt SiNWs.Bên cạnh q trình ăn mịn tạo SiNWs có hình thành tinh thể Si kích thước nanonằm dọc thành SiNWs Sự tái hợp điện tử -lỗ trống SiNCs hiệu ứng giam cầm lượng tử gây phát xạ huỳnh quang quan sát điều kiện nhiệt độ phòng Trong kết nghiên cứu tại, phát xạ PL đỉnh 700 nm có nguồn gốc Các đỉnh PL từ SiNCs có đường kính khoảng ÷ nm [17, 21, 35] Chú ý rằng, phương pháp khác ước tính giá trị kích thước SiNCs khác đối vớicùng dải phát xạ [4] Hình 3.8 Phổ PL mẫu SiNWs loại n ăn mòn 90 phút sau lắng đọng hạt Ag từ dung dịch có nồng độ AgN03 khác Như đề cập trên, trạng thái bề mặt thường liên quan trực tiếp tới số phát xạ vùng ánh sáng nhìn thấy Si cấu trúc nano Các liên kết hóa học SiH Si-O liên kết đặc trưng chiếm phần lớn bề mặt Si Các liên kết quan sát cách sử dụng phổ hấp thụ hồng ngoại [31, 33, 43, 48] Hình 3.9trình bày phổ hồng ngoại biến đổi Fourier SiNWs ăn mòn sau lắng đọng hạt Ag từ dung dịch cónồng độ AgNO3 thay đổi Các đỉnh với số sóng 48 nằm khoảng 900 cm-1 tương ứng với dao động rungcủa liên kết Si-OH dao động liên kết SiH2 Đỉnh rộng 1080 cm-1 gán cho liên kếtcắt kéo Si-OSi, với O Dải hấp thụ mạnh rộng khoảng 3400 cm-1 dao động kéo dãncủa liên kết O-H nhóm Si-OH nước hấp phụ bề mặt Dải hấp thụ khoảng 1630 cm-1 2019 cm-1 liên kết C-O liên kết C-Hx, đến từ nhiễm bẩn bề mặt SiNWs Chúng ta thấy trạng thái bề mặt liên quan đến liên kết Si-H liên kết Si-O phổ biến tất mẫu Cường độ hấp thụ tất dao động tương tự tất mẫu SiNWs Hình 3.9 Phổ FT-IR mẫu SiNWs ăn mòn 90 phút sau lắng đọng hạt Ag từ dung dịch có nồng độ AgNO3 thay đổi 3.4.2 Tính chất huỳnh quang SiNWs loại p Tính chất huỳnh quang SiNWs loại pcũng khảo sát Ở chúng tơi khảo sát mẫu SiNWs loại p có điện trở suất khác so sánh với SiNWs loại n Các mẫuSiNWs loại n có điện trở suất ÷ 10 Ωcm (M3), SiNWs loại 49 p- có điện trở suất ÷ 10 Ωcm (M6) SiNWs loại p+ có điện trở suất 0.004 ÷ 0.01 Ωcm (M8) ăn mòn 90 phút sau lắng đọng hạt Ag từ dung dịch có nồng độ AgNO3 25 mMđược kích thích liên tụcbằng nguồn laser với bước sóng kích thích cố định 325 nm (~3.8eV) điều kiện nhiệt độ phịng Kết cho thấy hình 3.10phổ PL mẫu SiNWs, mẫu SiNWs loại p phát PLmạnh vùng bước sóng 700 nm (~1.77 eV) [42], mạnh nhiều lần so với SiNWs loại n điều kiện nhiệt độ phòng Cụ thể mẫu SiNWs loại p-(M6) SiNWs loại n (M3) có điện trở suất gần chế tạo điều kiện SiNWs loại p- (M6) có cường độ PL lớn SiNWs loại n (M3) khoảng lần Trong mẫu SiNWs loại p+ (M8) lại có cường độ PL gấp khoảng 140 lần so với mẫu SiNWs loại n (M3), gấp khoảng 20 lần so với SiNWs loại p- Đồng thời quan sát có dịch đỉnh phổ PL phía bước sóng ngắn SiNWs có điện trở suất tăng từ loại p+ sang p- Hình 3.10 Phổ PL mẫu SiNWs loại n (M3), mẫu SiNWs loại p-(M6) SiNWs loại p+(M8) ăn mòn 90 phút sau lắng đọng hạt Ag từ dung dịch có nồng độ AgNO3 25 mM Khảo sát tương tự mẫu SiNWs loại p- p+ ăn mòn 90 phút sau lắng đọng hạt Ag từ dung dịch có nồng độ AgNO3 30 mM Các mẫu 50 kích thích liên tục nguồn laser có bước sóng kích thích 325 nm điều kiện nhiệt độ phòng Kết cho thấy hình 3.11 cường độ PL mẫu SiNWs loại p+ lớn gấp 60 lần so với SiNWs loại p- có dịch đỉnh phổ phía bước sóng ngắn điện trở suất loại Si tăng Hình 3.11 Phổ PL mẫu SiNWs loại p- (M7) loại p+ (M9) ăn mòn 90 phút sau lắng đọng hạt Ag từ dung dịch có nồng độ AgNO3 30 mM Từ kết thể kết luận, SiNWs ăn mòn từ phiến Si khác loại điện trở suất (nồng độ pha tạp) cường độ PL mẫu SiNWs khác Cụ thể điều kiện chế tạo khảo sát, SiNWs loại p+ phát quang mạnh với cường độ PL lớn gấp hàng trăm lần so với SiNWs loại n lớn gấp hàng chục lần so với SiNWs loại p- Ở cho cường độ phát PL có liên quan chặt chẽ đến nồng độ pha tạp phiến Si ban đầu dùng để ăn mòn tạo SiNWs Khi nồng độ pha tạp lớn cường độ PL mạnh Như biết Si vật liệu bán dẫn vùng cấm xiên nên để phát quang phải xảy hiệu ứng giam cầm lượng tử Tức kích thước vật liệu giảm xuống cỡ nanomet nhỏ bán kính Bohr exciton bán dẫn khối (~ 5nm) xảy trình tái hợp cặp điện tử - lỗ trống Nguồn gốc huỳnh quang mẫu 51 SiNWs có tồn SiNCs bề mặt SiNWs Đồng thời bán dẫn Si kích thước SiNCs giảm độ rộng vùng cấm tăng Do nguồn gốc dịch đỉnh phổ PL phía bước sóng ngắn phiến Si dùng để ăn mòn chế tạo SiNWs thay đổi từ p+ sang p- đề xuất có thay đổi kích thước SiNC mặt SiNWs Hoặc nồng độ tạp chất lớn, khoảng cách nguyên tử tạp chất ngắn lại, tương tác chúng tăng lên, dẫn đến tách mức tạp chất thành vừng lượng cho phép tạp chất dính liền với vùng dẫn (hay vùng hóa trị) Do độ rộng vùng cấm giảm nồng độ pha tạp tăng Để kiểm tra tồn SiNCs bề mặt SiNWs, tiến hành đo HRTEM Kết cho thấy hình 3.11, bề mặt SiNWs có nhiều SiNCs, số hạt có kích thước nhỏ nm (nhỏ bán kính Bohr exciton Si) Do kết luận phát quang mạnh SiNWs xuất phát từ SiNCs bề mặt SiNWs Các nghiên cứu mối liên hệ huỳnh quang loại bán dẫn dùng để chế tạo SiNWs tiếp tục phân tích triển khai Hình 3.12 Ảnh HRTEM bề mặt SiNWs mẫu M9 ăn mòn 90 phút 52 Sự tồn SiNCs bề mặt SiNWs cịn thể kết phân tích giản đồ nhiễu xạ tia X Như thấy hình 3.13 kết đo phổ XRD mẫu M1, xuất đỉnh nhiễu xạ ứng với mặt (400) Si Ở nhận thấy đỉnh nhiễu xạtại vùng có dạng tổng hàm Gauss có góc nhiễu xạ Phân tích số liệu theo hàm Gauss sau: y  y0  A1 e  x  x0     1   A2 e  x  x0     2  Kết thu hàm Gauss với độ rộng bán phổ β1 ≈ 0.3° β1 ≈ 2.5° Áp dụng cơng thức Debye – Scherrer tính kích thước tương ứng tinh thể tuong ứng d1 ≈ 5.7 mn d2 ≈ 48 nm Điều chứng tỏ bề mặt SiNWs có nhiều SiNCs có kích thước nhỏ bán kính Bohr vật liệu Si khối Hình 3.13 Phổ XRD mẫu M1 53 KẾT LUẬN Trong luận văn “Nghiên cứu chế tạo dây nano silic phương pháp ăn mịn hóa học có trợ giúp kim loại”, chế tạo thành công SiNWs khảo sát số yếu tố ảnh hưởng tới trình ăn mịn tạo SiNWs Các dây SiNWs sau chế tạo tiến hành đo đạc, khảo sát phân tích tính số chất quang điện tử Dựa kết thực nghiệm rút số kết luận sau: - Bằng phương pháp MACE với chúng tơi chế tạo thành cơng SiNWs có kích thước từ 100 ÷ 200 nm - Khi tăng nồng độ AgNO3 dung dịch HF/AgNO3, hạt Ag lắng đọng lên bề mặt phiến Si có xu hướng tăng dần kích thước sau liên kết xếp chồng lên tạo thành đám Ag bên bề mặt phiến Si Các SiNWs tạo thành có kích thước giảm dần diện tích tiếp xúc hạt Ag bề mặt phiến Si tăng dần - Đã khảo sát ảnh hưởng thời gian ăn mịn đến chiều dài kích thước SiNWs Khoảng thời gian ban đầu q trình ăn mịn chưa hình thành rõ ràng, kể từ sau khoảng 50 phút, chiều dài SiNWs tăng gần tuyến tính theo thời gian, nhiên kích thước SiNWs gần khơng đổi - Dưới điều kiện chế tạo, phiến Si loại n (1 ÷ 10 Ωcm) Si loại p-(5 ÷ 10 Ωcm) sau ăn mịn tạo thành SiNWs có kích thước đồng nhỏ so với Si loại p+ (0.004 ÷0.01 Ωcm) - Tính chất huỳnh quang SiNWs khảo sát Các mẫu SiNWs phát PL điều kiện nhiệt độ phịng kích thích liên tục nguồn laser liên tục với bước sóng 325 nm Trong SiNWs loại p+ phát PL mạnh với cường độ gấp hàng trăm lần so với SiNWs loại n gấp hàng chục lần so với SiNWs loại p- Nguồn gốc phát PL có hình thành SiNCs có kích thước nhỏ bán kính Bohr exciton bề mặt SiNWs trình ăn mòn 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Lương Trúc Quỳnh Ngân (2016), 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 án tiến s, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Nguyễn Văn Hiếu (2015), Cảm biến khí dây nano ơxít kim loại bán dẫn, Nhà xuất Bách khoa Hà Nội Phùng Hồ, Phan Quốc Phô (2001), Vật lý bán dẫn, NXB Bách Khoa Hà Nội Tiếng Anh: A I Hochbaum, D Gargas, Y J Hwang, and P Yang (2009), “Single crystalline mesoporous silicon nanowires”, Nano Lett., 9(10), pp 3550–3554 A Irrera et al (2012), “Quantum confinement and electroluminescence in ultrathin silicon nanowires fabricated by a maskless etching technique”, Nanotechnology, 23(7) A Najar, A B Slimane, M N Hedhili, D Anjum, and R Sougrat (2-12), “Effect of hydrofluoric acid concentration on the evolution of photoluminescence characteristics in porous silicon nanowires prepared by Ag-assisted electroless etching method”, 033502 B A Manhat and B A Manhat (2012), Understanding the Emission from Semiconductor Nanoparticles, Portland State University B Hamilton (1995), “Porous Silicon ”, Semicond Sci Technol.,10, pp 11871207 C Chartier, S Bastide, and C Lévy-Clément (2008), “Metal-assisted chemical etching of silicon in HF-H2O2”, Electrochim Acta, 53(17), pp 5509–5516 10 C T Quy et al (2018), “C2H5OH and NO2 sensing properties of ZnO nanostructures: correlation between crystal size, defect level and sensing 55 performance”, RSC Adv., 8(10), pp 5629–5639 11 Derek A Long (2002), “The Raman effect: a unified treatment of the theory of Raman scattering by molecules”, John Wiley & Sons, Ltd 12 D Kumar, S K Srivastava, P K Singh, M Husain, and V Kumar (2011), “Fabrication of silicon nanowire arrays based solar cell with improved performance”, Sol Energy Mater Sol Cells, 95(1), pp 215–218 13 D T Cao ,L T Q Ngan, C T Anh (2014), “Fabrication of aligned SiNW arrays via metal-assisted chemical etching”, J Sci Technol.,52, pp 1–8 14 E C Le Ru, E J Blackie, M Meyer, and P G Etchegoin (2007), “Surface Enhanced Raman Scattering Enhancement Factors: A Comprehensive Study”, J Phys Chem C, 111(37), pp 13794–13803 15 F A Harraz, A A Ismail, H Bouzid, S A Al-Sayari, A Al-Hajry, and M S Al-Assiri (2014), “Mesoporous silicon layer as a highly sensitive ethanol sensor”, Int J Electrochem Sci., 9(4), pp 2149–2157 16 F Priolo, T Gregorkiewicz, M Galli, and T F Krauss (2014), “Silicon nanostructures for photonics and photovoltaics”, Nat Nanotechnol, 9(1), pp 19–32 17 G Allan, C Delerue, and M Lannoo (1997), “Electronic Structure of Amorphous Silicon Nanoclusters”, Phys Rev Lett., 78(16), pp 3161–3164 18 G G Qin (1993), “Mechanism of the visible luminescence in porous silicon”, Solid State Communications, 86(9), pp 559–563 19 H Fang, X Li, S Song, Y Xu, and J Zhu (2008), “Fabrication of slantinglyaligned silicon nanowire arrays for solar cell applications”, Nanotechnology, 19(25) 20 I Park, Z Li, A P Pisano, and R S Williams (2010), “Top-down fabricated silicon nanowire sensors for real-time chemical detection”, Nanotechnology, 21(1),pp 015501 21 J Derr, K Dunn, D Riabinina, F Martin, M Chaker, and F Rosei (2009), “Quantum confinement regime in silicon nanocrystals”, Phys E LowDimensional Syst Nanostructures, 41(4), pp 668–670 56 22 J M Duran and A Sarangan (2017), “Fabrication of ultrahigh aspect ratio silicon nanostructures using self-assembled gold metal-assisted chemical etching”, J Micro/Nanolithography, MEMS, MOEMS, 16(1), pp 014502 23 J Valenta, B Bruhn, and J Linnros (2011), “Coexistence of 1D and quasi-0D photoluminescence from single silicon nanowires”, Nano Lett., 1197), pp 3003–3009 24 K A Gonchar et al (2012), “Growth, Structure and Optical Properties of Silicon Nanowires Formed by Metal-Assisted Chemical Etching”, J Nanoelectron Optoelectron., 7(6), pp 602–606 25 K Peng et al (2006), “Fabrication of single-crystalline silicon nanowires by scratching a silicon surface with catalytic metal particles”, Adv Funct Mater., 16(3), pp 387–394 26 K Peng, A Lu, R Zhang, and S T Lee (2008), “Motility of metal nanoparticles in silicon and induced anisotropic silicon etching”, Adv Funct Mater.,18(19), pp 3026–3035 27 K Peng, Y Yan, S Gao, and J Zhu (2003), “Dendrite-assisted growth of silicon nanowires in electroless metal deposition”, Adv Funct Mater., 13(2), pp 127–132 28 K Rajkumar, R Pandian, A Sankarakumar, and R T Rajendra Kumar (2017), “Engineering Silicon to Porous Silicon and Silicon Nanowires by Metal-Assisted Chemical Etching: Role of Ag Size and Electron-Scavenging Rate on Morphology Control and Mechanism”, ACS Omega, 2(8), pp 4540– 4547 29 K Seeger (1991), Semiconductor Physics, 5th edition, Spinger Verlag 30 L T Canham (1990), “Silicon quantum wire array fabrication by electrochemical and chemical dissolution of wafers”, Appl Phys Lett., (57), pp 1046 31 M J Sailor and K L Kavanagh (1992), “Porous Silicon”, 4, p 432 32 M Lajvardi, H Eshghi, M E Ghazi, M Izadifard, and A Goodarzi (2015), “Structural and optical properties of silicon nanowires synthesized by Ag57 assisted chemical etching”, Mater Sci Semicond Process., 40, pp 556–563 33 M Naddaf and H Hamadeh (2009), “Visible luminescence in photoelectrochemically etched p-type porous silicon: Effect of illumination wavelength”, Mater Sci Eng C, 29(7), pp 2092–2098 34 M V Wolkin, J Jorne, P M Fauchet, G Allan, and C Delerue (1999), “Electronic states and luminescence in porous silicon quantum dots: The role of oxygen”, Phys Rev Lett., 82(1), pp 197–200 35 O Wolf, M Dasog, Z Yang, I Balberg, J G C Veinot, and O Millo (2013), “Doping and Quantum Confinement Effects in Single Si Nanocrystals Observed by Scanning Tunneling Spectroscopy”v Nano Lett., 13(6), pp 2516–2521 36 P Yu, J Wu, S Liu, J Xiong, C Jagadish, and Z M Wang (2016), “Design and fabrication of silicon nanowires towards efficient solar cells”, Nano Today, 11(6), pp 704–737 37 Q T M Nguyet, N Van Duy, C Manh Hung, N D Hoa, and N Van Hieu (2018), “Ultrasensitive NO2 gas sensors using hybrid heterojunctions of multi-walled carbon nanotubes and on-chip grown SnO2 nanowires”, Appl Phys Lett., 112(15), pp 3–7 38 R Ghosh, K Imakita, M Fujii, and P K Giri (2016), “Effect of Ag/Au bilayer assisted etching on the strongly enhanced photoluminescence and visible light photocatalysis by Si nanowire arrays”, Phys Chem Chem Phys., 18(11), pp 7715–7727 39 R Ghosh, P K Giri, K Imakita, and M Fujii (2014), “Origin of visible and near-infrared photoluminescence from chemically etched Si nanowires decorated with arbitrarily shaped Si nanocrystals”, Nanotechnology, 25(4), pp 045703 40 R Huang, X Fan, W Shen, and J Zhu (2009), “Carbon-coated silicon nanowire array films for high-performance lithium-ion battery anodes”, Appl Phys Lett., 95(13), pp 67–70 41 S Chattopadhyay, X Li, and P W Bohn (2002), “In-plane control of 58 morphology and tunable photoluminescence in porous silicon produced by metal-assisted electroless chemical etching”, J Appl Phys.,91(9), pp 6134– 6140 42 S Dixit and A K Shukla (1018), “Optical properties of lonsdaleite silicon nanowires: A promising material for optoelectronic applications”, J Appl Phys., 224301 43 S Gardelis, A G Nassiopoulou, M Mahdouani, R Bourguiga, and S Jaziri (2009), “Enhancement and red shift of photoluminescence (PL) of fresh porous Si under prolonged laser irradiation or ageing: Role of surface vibration modes”, Phys E Low-Dimensional Syst Nanostructures, 41(6), pp 986–989 44 S Li et al (2014), “Fabrication of porous silicon nanowires by MACE method in HF/H2O2/AgNO3 system at room temperature”, Nanoscale Res Lett., 9(1), pp 196 45 S Piscanec et al.(2003), “Raman Spectrum of silicon nanowires”, Mater Sci Eng C, 23(6–8), pp 931–934 46 S Veprek and M G J Veprek-Heijman (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(4), pp 043001 47 T Shimizu et al (2016), “Fabrication of nanocone arrays by two step metal assisted chemical etching method”, Microelectron Eng, 15, pp 55–59 48 V H Pham, N T H Hanh, and P D Tam (2016), “Tunable luminescence of nanoporous silicon via electrochemical etching parameters”, Optik (Stuttg), 127(7), pp 3513–3516 49 V P.-K F Koch (1996), “Light from Si-nanoparticle systems - a comprehensive view”, J Non-Cryst Solids, 198, pp 840 – 846 50 W J Assel A.Abdul-Hameed, M.A.Mahdi, BasilAlia, Abbas M., Selmanb, H.F.Al-TaaycP.Jenningsd (2018), “Fabrication of a high sensitivity and fast response self-powered photosensor based on a core-shell silicon nanowire 59 homojunction”, Superlattices Microstruct, 116, pp 27–35 51 X Duan, C Niu, V Sahi, J Chen, J W Parce, S Empedocles & J L Goldman (2003), “High-performance thin-film transistors using semiconductor nanowires and nanoribbons”, Nature, 425, pp 274–278 52 X Li and P W Bohn (2000), “Metal-assisted chemical etching in HF/H2O2 produces porous silicon”, Appl Phys Lett.,77(6), pp 2572–2574 53 X Peng, J Wickham, and a P Alivisatos (1998), “Kinetics of II-VI and III-V colloidal semiconductor nanocrystal growth: focusing of size distributions”, J Am Chem Soc., 120(98), pp 5343–5344, 1998 54 Wilcoxon, G A Samara, and P N Provencio (1999),” Optical and electronic properties of Si nanoclusters synthesized in inverse micelles”, Phys Rev.B: Condens Matter Mater Phys., 60, pp 2704 – 2714 55 Y Chen, C Yang, L Li, C C Tuan, F Wu, X Chen, J Gao, Y Ding, C P Wong (2017), “ Fabricating and Controlling Silicon Zigzag Nanowires by Diff usionControlled Metal-Assisted Chemical Etching Method”, Nano Letters 56 Y Cui et al (2001), “Nanowire nanosensors for highly sensitive and selective detection of biological and chemical species”, Science, 293(5533), pp 1289– 92 57 Y L and C H Kai Gao, Honglie Shen, Youwen Liu, Quntao Tang, Ye Jiang, Wangyang Yang (2018), “Fabrication of black silicon by Ni assisted chemical etching”, Mater Res Express, 5(1) 58 Y Qi, Z Wang, M Zhang, F Yang, and X Wang (2013), “A processing window for fabricating heavily doped silicon nanowires by metal-assisted chemical etching”, J Phys Chem C, 117(47), pp 25090–25096 59 Y Qu, L Liao, Y Li, H Zhang, Y Huang, and X Duan (2009), “Electrically conductive and optically active porous silicon nanowires”, Nano Lett., 9(12), pp 4539–4543 60 CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ Nguyễn Thị Ngọc Lâm, Lê Thành Công, Ngô Ngọc Hà, Nguyễn Đức Dũng (2017), “Nghiên cứu chế tạo dây nanosilic phương pháp ăn mịn hóa học có trợ giúp kim loại”, Kỷ yếu hội nghị Vật liệu Công nghệ Nano Tiên tiến (WANN2017) Hà Nội, trang 212-215 Le Thanh Cong, Nguyen Thi Ngoc Lam, Nguyen Truong Giang, Nguyen Duc Dung, Ngo Ngoc Ha (2017), “Controlling of the diameter and density of silicon nanowires prepared bysilver metal-assisted chemical etching”, Abstracts and proceedings the 12th Asian Conference on Chemical Sensors (ACCS2017), Hanoi, pp 323-326 61 ... tài nghiên cứu luận văn ? ?Nghiên cứu chế tạo dây nano silic phương pháp ăn mịn hóa học có trợ giúp kim loại? ?? Đề tài bao gồm việc nghiên cứu chế tạo SiNWs, từ làm tiền đề cho việc khai thác nghiên. .. hiểu phương pháp MACE lại có ưu điểm đó, phần chúng tơi trình bày tổng quan phương pháp MACE chế ăn mòn phản ứng hóa học xảy q trình ăn mòn 1.4.1 Cơ chế ăn mòn Phương pháp ăn mịn hóa học có trợ giúp. .. ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI o0o NGUYỄN THỊ NGỌC LÂM NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO DÂY NANO SILIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĂN MỊN HĨA HỌC CÓ SỰ TRỢ GIÚP CỦA KIM LOẠI Chuyên ngành : KHOA HỌC VÀ