Nghiên cứu tổng hợp các hệ vật liệu bán dẫn của diazonium trên nền graphite và graphene

O Ụ V TR NG OT O I H C QU NH N TRẦN THẾ THI NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CÁC HỆ VẬT LIỆU BÁN DẪN CỦA DIAZONIUM TRÊN NỀN GRAPHITE VÀ GRAPHENE Chu Ng ih g h V t M s 44 gd ch t r TS PHAN THANH HẢI L I CAM OAN Tôi xin cam đoan kết khoa học đƣợc trình bày luận văn thành nghiên cứu thân Các kết số liệu luận văn hồn tồn trung thực chƣa cơng bố cơng trình khác Bình Định, ngày 20 tháng 09 năm 2020 Tác giả Trần Thế Thi L I CẢM N Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo TS Phan Thanh Hải ngƣời tận tình hƣớng dẫn, bảo, giúp đỡ tạo điều kiện cho tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn đến q thầy giáo, cô giáo khoa hoa học tự nhiên Trƣờng ại học Quy Nhơn nhiệt tình giúp đỡ q trình nghiên cứu Tơi xin chân thành cảm ơn đến tồn thể CBCNV khu thí nghiệm Trƣờng ại học Quy Nhơn nhiệt tình giúp đỡ q trình nghiên cứu Cuối tơi xin chân thành cảm ơn trao đổi, đóng góp ý iến bạn lớp cao học Vật lý chất rắn K21 giúp đỡ nhiều trình hồn thành luận văn động viên, khích lệ bạn bè, ngƣời thân đặc biệt gia đình tạo niềm tin giúp tơi phấn đấu hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ LÝ DO CHỌN Ề TÀI MỤ Í H N H ÊN ỨU Ố TƢỢNG VÀ PH M VI NGHIÊN CỨU 3.1 ối tƣợng nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu PHƢƠN PH P N H ÊN ỨU 4.1 Phƣơng pháp chế tạo vật liệu 4.2 Phƣơng pháp đặc trƣng vật liệu Ý N HĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA Ề TÀI HƢƠN – PHẦN TỔNG QUAN V t iệu bá d 1.1.1 Chất bán dẫn 1.1.2.2 Dị thể 11 1.1.2.3 Electron kích thích 11 1.1.2.4 Độ dẫn điện biến đổi 11 1.1.2.5 Độ dẫn nhiệt cao 12 1.1.2.6 Phát xạ nhẹ 12 1.1.2.7 Chuyển đổi lượng nhiệt 12 1.1.3 Vùng lượng chất bán dẫn 12 1.1.4 Bán dẫn pha tạp 13 1.1.4.1 Chất bán dẫn loại p 13 1.1.4.2 Chất bán dẫn loại n 14 1.1.5 Sự hình thành lớp chuyển tiếp p-n 15 1.2 Graphite 16 1.3 Graphite nhiệt phân (PG) HOPG (Graphite nhiệt phân có t nh định hƣớng cao) 18 1.4 Vật liệu graphene 18 1.4.1 Cấu trúc 18 1.4.2 Một số tính chất graphene 19 HƢƠN 2- PHƢƠN PH P N H ÊN ỨU 23 2.1 Phƣơng pháp qt vịng tuần hồn (CV) 23 2.1.1 Giới thiệu 23 2.1.2 Nguyên lí hoạt động 24 2.2 Phƣơng pháp đo Raman 25 2.2.1 Nguồn gốc Raman 25 2.2.2 Thiết bị 27 Ph g pháp đo AFM 29 Ph g pháp đo STM 30 HƢƠN PHẦN THỰC NGHIỆM 32 3.1 hu n bị dụng cụ hóa chất 32 3.1.1 Hóa chất 32 3.1.2 ng thiết ị 32 3.1.3 hu n ị h hất 32 3.1.4 Dung dịch H2SO4 mM 33 3.1.5 Dung dị h đệm clorua (KCl 10 mM + H2SO4 mM) 33 3.1.6 Pha 50 ml dung dịch (K4Fe(CN)6 mM + K2SO4 0.2 M) 33 3.1.7 Dung dịch NaNO2 0,1M 34 3.1.8 Pha 100 ml dung dịch (3,4,5-TMD mM + KCl 10 mM + H2SO4 mM) 34 3.1.9 Pha 100 ml dung dịch 3,5-TBD (3,5-TBD mM + KCl 10 mM + H2SO4 mM) 34 3.2 Chế tạo vật liệu 35 3.2.1 Tạo đế HOPG 35 3.2.2 Chế tạo hệ vật liệu 3,4,5-TMD/HOPG 35 3.2.3 Chế tạo hệ vật liệu 3,5-TBD/HOPG 36 3.2.4 So sánh khả nh ướt hệ vật liệu HOPG 3,4,5TMD/HOPG; 3,5-TBD/HOPG 37 3.2.5 Khảo sát so sánh khả ẫn điện bề mặt OP hệ vật liệu 3,4,5-TMD/HOPG; 3,5-TBD/HOPG 37 3.2.6 Khảo sát y H2 bề mặt HOPG; 3,4,5-TMD/HOPG; 3,5-TBD/HOPG 37 3.2.7 Khảo sát y O2 bề mặt HOPG; 3,4,5-TMD/HOPG; 3,5-TBD/HOPG 38 4.1 Kết 39 4.1.1 Cấy ghép điện hóa phân tử 3,5-TBD HOPG 39 4.1.1.1 So sánh khả dẫn điện bề mặt HOPG bề mặt hệ vật liệu 3,5-TBD/HOPG 40 4.1.1.2 So sánh khả dẫn điện bề mặt HOPG bề mặt hệ vật liệu 3,5-TBD/HOPG nồng độ khác 41 4.1.1.3 So sánh độ d nh ƣớt bề mặt HOPG 3,5-TBD/HOPG 42 4.1.1.4 Nghiên cứu tính bền vững hệ vật liệu 3,5-TBD/HOPG mơi trƣờng điện hóa 43 4.1.1.5 Kết đo Raman hệ vật liệu 3,5-TBD/HOPG 44 4.1.1.6 Hình thái học bề mặt hệ vật liệu 3,5-TBD/HOPG 45 4.1.2 Cấy ghép điện hóa phân tử 3,5-TBD graphene/Cu 47 4.1.2.1 Kết đo STM 47 4.1.2.2 Khảo sát tính chất điện hệ vật liệu 3,5-TBD/G-Cu 47 4.1.3 Cấy ghép điện hóa phân tử 3,4,5-TMD HOPG 49 4.1.3.1 Quá trình cấy ghép 49 4.1.3.2 So sánh khả dẫn điện bề mặt HOPG bề mặt hệ vật liệu 3,4,5-TMD/HOPG 50 4.1.3.3 So sánh khả dẫn điện bề mặt HOPG bề mặt hệ vật liệu 3,4,5-TMD/HOPG nồng độ khác 51 4.1.3.4 So sánh khả d nh ƣớt bề mặt HOPG 3,4,5-TMD/HOPG 53 4.1.3.5 Nghiên cứu tính bền vững hệ vật liệu 3,4,5-TMD/HOPG mơi trƣờng điện hóa 54 4.1.3.6 Kết đo Raman 55 4.1.3.7 Hình thái học bề mặt hệ vật liệu 3,4,5-TMD/HOPG 56 4.1.3.8 Kết đo STM bề mặt 3,4,5-TMD/HOPG 57 4.1.3.9 Khảo sát tính chất điện hệ vật liệu 3,4,5-TMD/G-Cu 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 QUYẾT ỊNH AO ỀT LUẬN VĂN ( ản ) DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT Chữ viết t t HOPG Tên Tiếng Anh Tên Tiếng Việt Highly Ordered Pyrolytic Graphite nhiệt phân có trật Graphite tự cao Phƣơng pháp quét CV Cyclic Voltammetry AFM Atomic Force Microscopy Kính hiển vi lực nguyên tử Scanning Tunneling Kính hiển vi quét xuyên Microscopy hầm STM 3,5-TBD 3,4,5-TMD vịng tuần hồn 3,5-bis-tert-butylbenzenediazonium 3,4,5-bis-tert-methylbenzenediazonium WE Working electrode iện cực làm việc CE Counter electrode iện cực phụ trợ RE Reference electrode iện cực so sánh DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Nội du g STT Hình Trang ấu trúc graphene Hình 1.1 Tinh thể silic Hình 1.2 Sơ đồ vùng lƣợng chất bán dẫn 13 Hình 1.3 Mơ hình chất bán dẫn loại p 14 Hình 1.4 Mơ hình chất bán dẫn loại n 15 Hình 1.5 Lớp chuyển tiếp p-n 15 Hình 1.6 Mạng tinh thể graphite 16 Hình 1.7 Hình ảnh SEM bề mặt graphite 18 Hình 1.8 Hình 1.9 Hình 1.10 ấu trúc graphene 19 Cấu trúc phân tử diazonium 21 ấu trúc phân tử 3,5-TBD (a) 3,4,5-TMD (b) 22 Hình 2.1 Hệ đo điện hóa H Qui Nhơn 23 Hình 2.2 Nguyên tắc hoạt động hệ điện cực 24 Hình 2.3 ƣờng cong biểu diễn mối quan hệ i-E có pic đặc trƣng, ip,a ứng với Ep,a ip,c ứng với Ep,c 25 Hình 2.4 Sơ đồ biến đổi Raman 26 Hình 2.5 Sơ đồ hệ thống máy quang phổ Raman 27 Hình 2.6 Sơ đồ cấu tạo A M 30 Hình 2.7 Hình 3.1 Hình 4.1 Nguyên tắc hoạt động nh hiển vi quét xuyên hầm (STM) Tế bào điện hóa V ghép điện hóa phân tủ 3,5-T hệ vật liệu HOP 31 37 bề mặt 39 Hình 4.2 Hình 4.3 ƣờng V mơ tả t nh dẫn bề mặt hệ vật liệu 40 HOPG 3,5-TBD/HOPG ƣờng V hảo sát t nh dẫn bề mặt hệ vật liệu HOPG 3,5-TBD/HOPG nồng độ hác ề mặt HOP 3,5-T /HOP (a,d), 41 iọt nƣớc HOPG 3,5-TBD/HOPG chụp từ xuống Hình 4.4 (b,e), iọt nƣớc HOP 3,5-TBD/HOPG chụp 42 ngang góc hợp tiếp tuyến giọt nƣớc với đƣờng ngang (c,f) Hình 4.5 Hình 4.6 Hình 4.7 Hình 4.8 Hình 4.9 Hình 4.10 So sánh bay hydro (a) oxy bay (b) hệ vật liệu HOP 3,5-TBD/HOPG Phổ Raman HOP hệ vật liệu 3,5- 44 44 TBD/HOPG Kết đo A M bề mặt 3,5-TBD/HOPG 45 o bề dày màng 3,5-TBD/HOPG 46 Hình thái học bề mặt hệ vật liệu 3,5-TB/G/Cu 47 Phổ Raman hệ vật liệu graphene/ u trƣớc sau hi cấy ghép điện hóa phân tử 3,5-TBD 48 Thế quét vịng tuần hồn hệ vật liệu HOPG Hình 4.11 dung dịch 10 mM KCl + mM H2SO4 chứa phân tử 49 3,4,5-TMD; tốc độ quét dE/dt = 50mV/s Hình 4.12 Hình 4.13 Hình 4.14 ƣờng V hảo sát t nh dẫn hệ vật liệu HOP 3,4,5-TMD/HOPG ƣờng V hảo sát t nh dẫn hệ vật liệuHOP , 3,4,5-TMD/HOPG nồng độ hác ề mặt HOP 3,4,5-TMD/HOP (a,d) iọt nƣớc 50 51 52 HOPG 3,4,5-TMD/HOPG chụp từ xuống (b,e) iọt nƣớc HOP 3,4,5-TMD/HOPG chụp ngang góc hợp tiếp tuyến giọt nƣớc với đƣờng ngang (c,f) Hình 4.15 Hình 4.16 So sánh bay hydro (a) oxy bay (b) hệ vật liệu HOP 3,4,5-TMD/HOPG Phổ Raman hệ vật liệu HOPG 3,4,5TMD/HOPG 53 54 Hình 4.17 Kết đo A M bề mặt 3,4,5-TMD/HOPG 55 Hình 4.18 Kết đo STM bề mặt 3,4,5-TMD/HOPG 56 Hình 4.19 Khảo sát tính chất điện hệ vật liệu 3,4,5TMD/HOPG-Cu 57 49 Hình 4.10 Phổ Rama hệ v t iệu graphene/Cu tr ph 4.1.3 ghép điện h c v sau c ghép điệ hóa tử 3,5-TBD phân tử 3,4,5-TMD OP 4.1.3.1 Quá trình cấy ghép Q trình cấy ghép điện hóa phân tử 3,4,5-TMD bề mặt điện cực HOP đƣợc thực thông qua phƣơng pháp qt vịng tuần hồn (CV) dung dịch điện phân phân tử diazonium tƣơng ứng Chi tiết phƣơng pháp đƣợc trình bày phần thực nghiêm Hình 4.11 Thế qt vịng tuần hoàn hệ v t liệu HOPG dung dịch 10 mM KCl + mM H2SO4 chứa phân tử 3,4,5-TMD; t c độ quét dE/dt = 50mV/s Hình 4.11 mơ tả qt vịng tuần hồn hệ vật liệu HOPG dung dịch mM 3,4,5-TMD + 10 mM KCl + mM H2SO4 Kết cho thấy, vòng quét thứ ghi nhận đỉnh khử vùng E = -0.14 V vs Ag/Ag l (đƣờng màu đỏ) ác đỉnh kết trình khử cation 50 3,4,5-TM thành gốc aryl tƣơng ứng [22] Tuy nhiên, đỉnh khử không xuất vòng quét thứ hai (đƣờng màu đen) iều cho thấy, vòng quét thứ hai, trình trao đổi electron bề mặt điện cực HOPG phân tử 3,4,5-TMD khơng cịn xảy Kết cho thấy toàn bề mặt điện cực HOP đƣợc cấy ghép gốc tự vòng quét Hệ vật liệu đƣợc tính gốc 3,4,5-TM đƣợc đặt tên 3,4,5- TMD/HOPG 4.1.3.2 So sánh khả dẫn điện bề mặt HOPG bề mặt hệ vật liệu 3,4,5-TMD/HOPG Hình 4.12 g CV khảo sát t h d hệ v t iệu HOPG 3,4,5-TMD/HOPG ể kiểm tra khả trao đổi điện tích hệ vật liệu 3,4,5-TMD/HOPG sử dụng phép đo V dung dịch điện phân mM K4Fe(CN)6 + 0.2 M Na2SO4 (Hình 4.12) Kết cho thấy, điện cực HOPG cặp đỉnh oxi hóa khử đƣợc ghi nhận ER = +0.18 V EO = +0.24 V vs Ag/AgCl (CV màu đen), nghĩa trình trao đổi điện tích xảy bình thƣờng điện 51 cực HOP chƣa biến t nh Tuy nhiên, điện cực HOP đƣợc biến tính màng hữu 3,4,5-TMD cặp đỉnh oxi hóa khử khơng xuất (đƣờng V màu đỏ) iều cho thấy bề mặt điện cực HOP đƣợc phủ hoàn toàn phân tử 3,4,5-TMD, dẫn đến cản trở trình trao đổi electron bề mặt giao diện chất điện phân/HOPG 4.1.3.3 So sánh khả dẫn điện bề mặt HOPG bề mặt hệ vật liệu 3,4,5-TMD/HOPG nồng độ khác Hình 4.13 g CV khảo sát t h d hệ v t iệuHOPG, 3,4,5-TMD/HOPG g độ khác hau 52 Tƣơng tự nhƣ trƣờng hợp hệ vật liệu 3,5-TBD/HOPG hi tăng dần nồng độ 3,4,5-TM hi cấy ghép t nh dẫn bề mặt t nh dẫn giảm dần iều cho ta thấy phủ bề mặt HOP phụ thuộc vào nồng độ 3,4,5-TMD Khi nồng độ cao tạo lớp hơn) n (phủ tốt 53 4.1.3.4 So sánh khả dính ướt bề mặt HOPG 3,4,5-TMD/HOPG 600 (a) (b) (c) 450 (d) (e) (f) Hình 4.14 Bề mặt HOPG v 3,4,5-TMD/HOPG (a,d) Giọt 3,4,5-TMD/HOPG chụp từ tr xu g (b,e) Giọt TMD/HOPG chụp ga g v góc hợp b i tiếp tu ế giọt c tr cv iđ c tr HOPG v HOPG v 3,4,5- g ga g (c,f) ằng mắt thƣờng ta hó nhận hác bề mặt HOP với bề mặt hệ vật liệu 3,4,5-TMD/HOPG Vì vậy, để hảo sát có mặt lớp phân tử 3,4,5-TM vật liệu HOP , sử dụng phƣơng pháp đo sức căng bề mặt để đo góc tiếp xúc ụ thể, nhỏ giọt nƣớc 0.3 ml lên bề mặt đế trƣớc sau cấy ghép ùng máy ảnh chụp hình giọt nƣớc 54 mặt đế sau vẽ đƣờng tiếp tuyến giọt nƣớc đƣờng thẳng nằm mặt tiếp xúc qua giọt nƣớc, dùng thƣớc đo góc hai đƣờng Kết cho thấy, bề mặt HOP TM /HOP góc đo đƣợc 600, hệ vật liệu 3,4,5- 450 điều chứng tỏ d nh ƣớt hai bề mặt hác nên ta hẳng định có lớp 3,4,5-T M bám lên bề mặt HOP hệ vật liệu 3,4,5-TMD/HOPG 4.1.3.5 Nghiên cứu tính bền vững hệ vật liệu 3,4,5-TMD/HOPG môi trường điện hóa Hồn tồn tƣơng tự hệ vật liệu 3,5-TBD/HOPG, để hảo sát độ bền hệ màng 3,4,5-TMD điều iện điện hóa, chúng tơi hảo sát q trình bay hydro vùng âm trình oxy bay vùng dƣơng hai hệ vật liệu HOPG 3,4,5-TMD/HOPG Quá trình hydro bay vùng âm đƣợc hảo sát phƣơng pháp V (Hình 4.16 a) Kết hảo sát cho thấy vùng E=-2.1V vs Ag/AgCl cƣờng độ dòng hydro bay hệ màng 3,4,5-TM /HOP 1/5 lần hệ màng HOP 3,4,5-TM (20 A/cm2 vs 110 A/cm2) iều cho thấy màng phân tử ngăn cản mạnh q trình hydro bay Kết hồn tồn tƣơng tự q trình oxy bay vùng dƣơng (Hình 4.16 b) ể chứng minh tồn hệ màng 3,4,5-TMD, quét 40 vòng vùng hảo sát từ -2.1 V đến 1.6 V vs Ag/Ag l lặp lại trình hảo sát hai trình bay hydro oxy Kết thu đƣợc ( hơng trình bày luận văn này) cho thấy hơng có thay đổi đáng ể cƣờng độ dòng trình hydro oxy bay so với hệ vật liệu ban đầu ựa vào ết thu đƣợc ết luận sơ hệ vật liệu 3,4,5TM /HOP có độ bền cao mơi trƣờng điện hóa 55 Hình 4.15 So sá h khả ă g ba h dro (a) v ox ba (b) hệ v t iệu HOPG 3,4,5-TMD/HOPG 4.1.3.6 Kết đo Raman Hình 4.16 Phổ Raman hệ v t liệu HOPG 3,4,5-TMD/HOPG Hình 4.16 mô tả phổ Raman hệ vật liệu 3,4,5-TMD/HOPG Hai đỉnh phổ đặc trƣng 1576 2679 cm-1 đƣợc ghi nhận hai hệ vật liệu đỉnh G (G-band) 2D (2D-band) vật liệu carbon, cụ thể 56 trƣờng hợp vật liệu HOP (đƣờng màu đen) Tƣơng tự trƣờng hợp phân tử 3,5-TBD, phổ Raman hai hệ vật liệu cịn có thêm đỉnh phổ 1338 cm-1 (khung màu vàng) gọi đỉnh D (D-band) ỉnh phổ (hình chèn) xuất cấu trúc mạng carbon sp2 bị biến dạng Kết thu đƣợc cho thấy cƣờng đỉnh D hệ vật liệu 3,4,5-TMD/HOPG cao Cụ thể, tỷ số ID/IG chúng 0.092 Dựa vào kết phân tích tỷ số ID/IG kết luận số sai hỏng sp3 bề mặt HOPG cấy ghép điện hóa gốc 3,4,5-TMD với mật độ há cao, cƣờng độ đỉnh D quan sát đƣợc lớn Chú ý rằng, đỉnh D không xuất đế HOPG chƣa biến t nh (đƣờng màu đen), nghĩa bề mặt hệ vật liệu HOP đƣợc sử dụng hồn hảo khơng bị hƣ hại sử dụng tia lazer trình đo Raman 4.1.3.7 Hình thái học bề mặt hệ vật liệu 3,4,5-TMD/HOPG Hình 4.17 Kết đo AFM bề mặt 3,4,5-TMD/HOPG Trong khuôn khổ luận văn này, sử dụng phƣơng pháp A M để so sánh hình thái học bề mặt hệ vật liệu 3,4,5-TMD/HOPG (Hình 4.17) Kết cho thấy, phân tử 3,4,5-TM bề mặt điện cực HOPG đƣợc cấy ghép thành công 57 Tuy nhiên, phân tử 3,4,5-TM ba nhóm chức (CH3)3 đƣợc gắn kết vị trí 3,4,5 vịng benzene Với phân bố này, gốc aryl tự sau hi hình thành từ q trình điện hóa hông thể tƣơng tác với gốc aryl đƣợc cấy ghép bề mặt mà tham gia trình cấy ghép trực tiếp với bề mặt Kết bề mặt HOP TM đƣợc biến t nh màng đơn lớp 3,4,5- o đó, mật độ gốc aryl tự do, nghĩa sai hỏng (sp 3) hình thành bề mặt HOPG cao Các kết phân tích bề mặt hồn tồn phù hợp với kết đo Raman đƣợc trình bày phần 4.1.3.8 Kết đo STM bề mặt 3,4,5-TMD/HOPG Hình 4.18 Kết đo STM bề mặt 3,4,5-TMD/HOPG Kết đo STM (Hình 4.18) cho thấy, tồn bề mặt HOP đƣợc bao phủ phân tử 3,4,5-TMD Mật độ phân tử 3,4,5-TMD bề mặt HOPG cao Kết đƣợc giải th ch chế hình thành màng đơn lớp (monolayer) Vì vậy, khảo sát STM, quan sát đƣợc toàn gốc 3,4,5-TMD liên kết trực tiếp với bề mặt HOPG 58 4.1.3.9 Khảo sát tính chất điện hệ vật liệu 3,4,5-TMD/G-Cu Hình 4.19 Khảo sát tính ch t điện hệ v t liệu 3,4,5-TMD/HOPG-Cu ể hảo sát thay đổi t nh chất điện hệ vật liệu G- u, sử dụng phƣơng pháp phổ Raman Hình 4.19 mơ tả phổ Raman hệ vật liệu G- u sau hi đƣợc cấy ghép 1mM 3,4,5-TM Kết thu đƣợc cho thấy, đỉnh xuất với cƣờng độ há cao phụ thuộc vào nồng độ phân tử 3,4,5-TM dung dịch làm việc Trong giới hạn đề tài này, hảo sát thay đổi đỉnh đặc trƣng cho vật liệu graphene theo nồng độ từ đến mM Kết nhƣ sau (Hình 4.19)  ƣờng độ đỉnh tăng dần dịch chuyển ph a đỏ ƣờng độ đạt giá trị bão hòa hi nồng độ phân tử 3,4,5-TM dung dịch vào hoảng mM  ỉnh dịch chuyển ph a đen, hi đỉnh dịch chuyển ph a đỏ ựa vào ết này, bƣớc đầu nhận định hi cấy ghép điện hóa phân tử 3,4,5-TM lên bề mặt vật liệu graphene chúng làm thay đổi cấu trúc vùng lƣợng graphene bao gồm mở rộng vùng cấm lƣợng tăng nồng độ dẫn 59 4.2 Kết luận  Trên sở kết nghiên cứu tác giả đạt đƣợc thời gian nghiên cứu đƣợc trình bày phần kết thảo luận, luận văn xin đƣợc kết luận lại kết ch nh nhƣ sau: ã thử nghiệm chế tạo thành công bốn hệ vật liệu 3,5-TBD/HOPG, 3,5-TBD/G, 3,4,5-TMD/HOPG 3,4,5-TMD/G phƣơng pháp cấy ghép điện hóa  Trên sở ết chế tạo hảo sát thành công t nh chất chúng nhƣ t nh dẫn điện, làm bay hidro oxy hệ vật liệu đƣợc khảo sát phân tích  So sánh đƣợc hác t nh dẫn, d nh ƣớt, làm bay hidro oxi bề mặt vật liệu HOP với hai hệ vật liệu chế tạo đƣợc Sử dụng phƣơng pháp nghiên cứu đại bao gồm STM, A M để xác định hình thái cấu trúc bề mặt hệ vật liệu 3,5TD/HOPG  T nh chất điện/điện tử hai hệ vật liệu 3,5-TBD/G, 3,4,5-TMD/G thay đổi so với với graphene chƣa biến t nh cho thấy hi có mặt phân tử diazonium cấy ghép điện hóa bề mặt Nhƣ vậy, với ết nghiên cứu này, tác giả nghiên cứu chế tạo thành công hệ vật liệu bán dẫn 3,5-TBD/ 3,4,5-TMD/G phƣơng pháp cấy ghép điên hóa Phƣơng pháp cho phép cấy phân tử diazonium graphene thơng q liên ết cộng hóa trị Với có mặt phân tử làm t nh chất điện/điện tử graphene thay đổi Kết nghiên cứu đƣợc cho góp phần mở rộng ứng dụng hệ vật liệu lĩnh vực bán dẫn nano 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Novoselov, K S.; Geim, A K.; Morozov, S V.; Jiang, D.; Zhang, Y.; Dubonos, S V.; Grigorieva, I V.; Firsov, A A., Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films, Science 2004, 306 (5696), 666-669 [2] Bai, L., et al Graphene for Energy Storage and Conversion: Synthesis and Interdisciplinary Applications, Electrochemical Energy Reviews 2020, 3, 395–430 [3] Machado, B.F., and Serp, P, Graphene-based materials for catalysis, Catal Sci Technol, 2012,2, 54-75 [4] Georgakilas, V.; Otyepka, M.; Bourlinos, A B.; Chandra, V.; Kim, N.; Kemp, K C.; Hobza, P.; Zboril, R.; Kim, K S., Functionalization of Graphene: Covalent and Non-Covalent Approaches, Derivatives and Applications Chemical Reviews 2012, 112 (11), 6156-6214 [5] https://vi.wikipedia.org/wiki/Silic [6] https://www.electronicsforu.com/resources/oled-displays-applications [7] Saravanan Yuvaraja et al., Organic field-effect transistor-based flexible sensors, Chem Soc Rev.,2020,49, 3423-3460 [8] Rao, C N R., Sood, A K.,Subrahmanyam, K S., and Govindaraj, A Graphene: The New Two Dimensional Nanomaterial Angew Chem., Int Ed 2009, 48, 7752–7777 [9] Phillipson, R.; Lockhart de la Rosa, C J.; Teyssandier, J.; Walke, P.; Waghray, D.; Fujita, Y.; Adisoejoso, J.; Mali, K S.; Asselberghs, I.; Huyghebaert, C.; Uji-i, H.; De Gendt, S.; De Feyter, S., Tunable doping of graphene by using physisorbed self-assembled networks Nanoscale 2016, (48), 20017-20026 61 [10] Park, J.; Yan, M., Covalent Functionalization of Graphene with Reactive Intermediates Accounts of Chemical Research 2013,46 (1), 181-189 [11] Johns, J E.; Hersam, M C., Atomic Covalent Functionalization of Graphene Accounts of Chemical Research 2013,46 (1), 77-86 [12] Phùng Hồ P Q P “ iáo trình Vật liệu bán dẫn,” NXB Khoa học Kỹ thuật (2008), 2–4 [13] Hồ Văn Sung “ iáo trình vật liệu bán dẫn vi mạch.” N Giáo D c 2794–2799 [14] Caterina Soldano, Ather Mahmood, Erik Dujardin Production,properties and potential of graphene, Carbon, 2010, 48, 2127–2150 ae, et al “Roll-to-roll production of 30-inch graphene films for transparent electrodes”, Nat Nano, 2010, 574-578 [16] Caliman et al “One-pot synthesis of amine-functionalized graphene oxide by microwave-assisted reactions: An outstanding alternative for supporting materials in supercapacitors,” RSC Adv, 2018, vol 8, no 11, 6136–6145 [17] Alazmi A, El Tall O, Rasul S, Hedhili M N, Patole S P, and Costa P [15] M J, “A process to enhance the specific surface area and capacitance of hydrothermally reduced graphene oxide,” Nanoscale, 2016, vol 8, no 41, 17782–17787 [18] Ayrat M, Dimiev, Lawrence B Alemany and James M Tour, Graphene Oxide.Origin of Acidity, Its Instability in Water, and a New Dynamic Structural Model, ACS Nano, 2013, 7(1), 576–588 [19] https://vi.wikipedia.org/wiki/Graphene [20] Balandin, A.A., et al., Superior thermal conductivity of single-layer graphene Nano letters, 2008, 8(3), 902-907 62 [21] Cecilia Mattevi, Hokwon Kim and Manish Chhowalla, A review of chemical vapour deposition of graphene on copper, J Mater Chem 2011, 21, 3324–3334 [22] Thanh Hai Phan, et al Covalent Modification of Graphene and Graphite Using Diazonium Chemistry: Tunable Grafting and Nanomanipulation, ACS Nano 2015, 9, 55520–5535 [23] http://doan.edu.vn/do-an/phuong-phap-quet-the-vong-cvcyclicvoltammetry-39290/ [24] http://biomedia.vn/review/quang-pho-raman [25] https://adtechnology.vn/afm [26] https://voer.edu.vn/m/kinh-hien-vi-quet-chui-ham [27] Ferrari, A C.; Robertson, J Interpretation of Raman Spectra of Disordered and Amorphous Carbon Phys Rev B 2000,61, 14095– 14107 [28] Niyogi, S.; Bekyarova, E.; Itkis, M E.; Zhang, H.; Shepperd, K.; Hicks, J.; Sprinkle, M.; Berger, C.; Lau, C N.; Deheer, W A.; et al Spectroscopy of Covalently Functionalized Graphene Nano Lett 2010, 10, 4061–4066 [29] Wang, Q H.; Jin, Z.; Kim, K K.; Hilmer, A J.; Paulus, G L C.;Shih, C.-J.; Ham, M.-H.; Sanchez-Yamagishi, J D.; Watanabe,K.; Taniguchi, T.; et al Understanding and Controlling the Substrate Effect on Graphene Electron-Transfer Chemistryvia Reactivity Imprint Lithography Nat Chem 2012, 4, 724–732 63 ... cơng nghệ nano loại vật liệu - Chế tạo hệ vật liệu bán dẫn diazonium graphite graphene ỐI T ỢNG VÀ PH M VI NGHIÊN CỨU i t ợng nghiên cứu Hệ vật liệu HOPG, graphene dạng biến tính phân tử diazonium. .. lƣới graphene tạo đơn lớp diazonium phủ n bề mặt graphite Hệ vật liệu diazonium/ graphene đƣợc cho vật liệu bán dẫn tiềm Với lý nhƣ trên, chọn tên đề tài cho luận văn ? ?Nghiên cứu tổ g hợp hệ v... vật liệu graphene [1] Tâm điểm lĩnh vực công nghệ vật liệu thập ỷ 2000 - 2009 xoay quanh nghiên cứu hai trạng thái cacbon, ống nano cacbon graphene Những nghiên cứu graphene, hẳng định loại vật