Nghiên cứu chế tạo và tính chất của một số vật liệu nano trên cơ sở Si và Ge.

Nghiên cứu chế tạo và tính chất của một số vật liệu nano trên cơ sở Si và Ge.Nghiên cứu chế tạo và tính chất của một số vật liệu nano trên cơ sở Si và Ge.Nghiên cứu chế tạo và tính chất của một số vật liệu nano trên cơ sở Si và Ge.Nghiên cứu chế tạo và tính chất của một số vật liệu nano trên cơ sở Si và Ge.Nghiên cứu chế tạo và tính chất của một số vật liệu nano trên cơ sở Si và Ge.

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn Tiến sĩ Nguyễn Đức Dũng Tiến sĩ Ngô Ngọc Hà Các kết nghiên cứu luận án trung thực, xác, khách quan chưa công bố tác giả khác Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Thay mặt tập thể hướng dẫn Nghiên cứu sinh Lê Thành Công LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, từ trân trọng người em khóa, người học trị nhỏ tơi chân thành cảm ơn tập thể hướng dẫn: Tiến sĩ Nguyễn Đức Dũng Tiến sĩ Ngô Ngọc Hà, cảm ơn thầy hỗ trợ, hướng dẫn suốt trình nghiên cứu sinh Cảm ơn thầy dành thời gian tâm huyết, hỗ trợ học thuật định hướng điều kiện đảm bảo cho thí nghiệm đo lường kết quả; tạo mơi trường trao đổi học thuật tích cực nhóm nghiên cứu, động viên thành viên hỗ trợ, tương tác giúp đỡ để hồn thành tốt cơng việc Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy, cô bạn nghiên cứu sinh, học viên Viện Tiên tiến Khoa học Công nghệ - AIST Viện Đào tạo Quốc tế Khoa học Vật liệu - ITIMS động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện cho tơi q trình nghiên cứu sinh Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến Thủ trưởng Viện Kỹ thuật PK-KQ, đồng nghiệp đơn vị tạo điều kiện thời gian giúp hồn thiện luận án Cuối không phần quan trọng, xin gửi lời cảm ơn tới tồn thể gia đình (bố, mẹ, vợ, hai trai, anh chị) đồng hành, động viên, chia sẻ, giúp đỡ tinh thần vật chất suốt thời gian làm nghiên cứu sinh Đây nguồn động lực lớn để chồng/con/em vượt qua khó khăn để hồn thành luận án Xin cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Tác giả luận án Lê Thành Công MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ vii DANH MỤC BẢNG BIỂU .xii MỞ ĐẦU .1 Lý chọn đề tài .1 Mục tiêu nội dung nghiên cứu 3 Phương pháp nghiên cứu 4 Đối tượng nghiên cứu Ý nghĩa khoa học đề tài Những đóng góp luận án Bố cục luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU NANO Si, Ge 1.1 Giới thiệu vật liệu nano Si 1.1.1 Cấu trúc vùng lượng Si 1.1.2 Vật liệu nano Si 11 1.1.3 Tính chất quang Si-NCs 12 1.2 Giới thiệu chung vật liệu nano Ge 20 1.2.1 Cấu trúc vùng lượng Ge .20 1.2.2 Vật liệu nano Ge 21 1.3 Những yếu tố ảnh hưởng tới tính chất quang, điện tử Si, Ge 25 1.4 Một số phương pháp nghiên cứu chế tạo vật liệu nano sở Si, Ge 30 1.4.1 Phương pháp bốc bay nhiệt theo chế VLS (CVD) .31 1.4.2 Phương pháp bốc bay nguồn laze (Laser Ablation) 33 1.4.3 Phương pháp ăn mịn hóa học có hỗ trợ xúc tác kim loại 34 1.4.4 Phương pháp epitaxy chùm phân tử 38 1.4.5 Phương pháp phún xạ 39 1.5 Kết luận chương 40 1.5.1 C HƯƠNG PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH CỦA VẬT LIỆU 42 2.1 Phương pháp chế tạo vật liệu quang tử nano sở Si, Ge .42 2.1.1 Phương pháp bốc bay nhiệt theo chế VLS 42 2.1.2 Phương pháp đồng phún xạ ca tốt 45 2.1.3 Phương pháp ăn mịn hóa học có hỗ trợ kim loại (MACE) .48 2.2 Phương pháp khảo sát tính chất vật liệu 51 2.2.1 Phương pháp phân tích phổ tán xạ Raman 51 2.2.2 Phương pháp phân tích giản đồ nhiễu xạ XRD 51 2.2.3 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao (HR-TEM) 51 2.2.4 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 52 2.2.5 Phương pháp phân tích phổ tán sắc lượng tia X (EDS) 52 2.2.6 Phương pháp phân tích phổ huỳnh quang (PL) 52 2.2.7 Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR) 53 2.2.8 Phương pháp phân tích phổ hấp thụ tử ngoại - khả kiến (Uv-Vis) 53 2.2.9 Phương pháp phân tích phổ hấp thụ cảm ứng (TIA) 53 2.3 Kết luận chương 55 1.5.2 C HƯƠNG NGHIÊN CỨU NANO TINH THỂ Si CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP BỐC BAY NHIỆT 56 3.1 Sự phụ thuộc hình thái, cấu trúc dây Si-NWs vào độ dày lớp Au 56 3.2 Sự phụ thuộc hình thái, cấu trúc dây Si-NWs vào thời gian bốc bay tốc độ khí mang Ar 60 3.3 Phổ phát xạ huỳnh quang mẫu chế tạo .67 3.4 Kết luận chương 73 3.5 C HƯƠNG NGHIÊN CỨU NANO TINH THỂ Si CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĂN MỊN ĐIỆN HĨA (MACE) .75 4.1 Sự phụ thuộc thông số chế tạo lên trình hình thành Si-NWs 76 4.1.1 Sự phụ thuộc nồng độ AgNO3 76 4.1.2 Sự phụ thuộc thời gian ăn mòn 80 4.1.3 Sự phụ thuộc loại bán dẫn Si .83 4.2 Nghiên cứu tính chất vật lý Si-NWs 85 4.2.1 Phân tích phổ tán xạ Raman Si-NWs 85 4.2.2 Tính chất huỳnh quang Si-NWs loại n 86 4.2.3 Tính chất huỳnh quang Si-NWs loại p 89 4.3 Kết luận chương 95 3.6 C HƯƠNG NGHIÊN CỨU NANO TINH THỂ Ge TRONG NỀN VẬT LIỆU SiO2 CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÚN XẠ CA TỐT 97 5.1 Nghiên cứu chế tạo Ge-NCs 97 5.2 Nghiên cứu cấu trúc tinh thể Ge-NCs 99 5.3 Nghiên cứu tính chất quang Ge-NCs 104 5.4 Kết luận chương 111 3.7 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 113 3.8 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 115 3.9 TÀI LIỆU THAM KHẢO 117 3.10 DANH MỤC VIẾT TẮT 3.11 3.12 Ký hiệu viết tắt 3.15 3.13 EDS 3.21 3.16 Charge Coupled Device 3.19 Energy-Dispersive X-Ray Spectroscopy 3.22 Face-Centered Cubic FCC 3.24 FT-IR 3.27 3.25 Fourier-Transform 3.20 Phổ tán sắc lượng tia X 3.23 Cấu trúc lập phương tâm 3.26 Infrared Spectroscopy 3.28 Germanium Nanocrystals 3.29 Các hạt nano tinh thể Gemani 3.31 High-Resolution 3.43 Photoluminescence PL 3.45 Cảm biến CCD dựa sở mạch tổ hợp ma trận tụ điện Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier Transmission Electron HR-TEM Microscope 3.34 Metal Assisted 3.33 Chemical Etching MACE 3.36 3.37 Multiple Exciton MEG Generation 3.39 3.40 Nanocrystals NC 3.42 3.17 mặt Ge-NCs 3.30 Nghĩa tiếng Việt Anh CCD 3.18 3.14 Tên tiếng 3.32 Hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao 3.35 Ăn mịn hóa học có hỗ trợ kim loại 3.38 Hiệu ứng nhân hạt tải điện 3.41 Các tinh thể kích thước nano 3.44 Phương pháp phổ phát xạ huỳnh quang 3.46 Quantum Yield 3.47 Trường lượng tử 3.49 Scanning Electron 3.50 Hiển vi điện tử quét Microscope 3.52 Silicon Nanocrystals 3.53 Các hạt nano tinh thể si-líc 3.55 Silicon Nanowires 3.56 Các dây nano si-líc 3.58 Space-Separated 3.59 QE 3.48 SEM 3.51 Si-NCs 3.54 Si-NWs 3.57 SSQC 3.60 TIA 3.63 VLS Quantum Cutting 3.61 Transient Induced Absoptions 3.64 Vapour - Liquid - Solid Hiệu ứng lượng tử không gian phân tách 3.62 Phương pháp phổ hấp thụ cảm ứng tức thời 3.65 Lỏng - Rắn Cơ chế biến đổi pha Khí - 3.66 XRD 3.67 X-Ray Diffraction 3.68 Nhiễu xạ tia X 3.69 DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ 3.70 H ình 1.1 Hình ảnh obitan lai hóa lớp vỏ điện tử nguyên tố Si liên kết cộng hóa trị tinh thể Si [15] 3.71 H ình 1.2 Cấu trúc vùng lượng Si tính tốn dựa phương pháp giả khơng định xứ (a) Cấu trúc vùng lượng suy biến lỗ trống nặng HH; lỗ trống nhẹ LH vùng lượng Split-off (năng lượng phân tách) (b) [18] 3.72 Hình 1.3 Mặt đẳng tinh thể Si (mơ hình khơng ứng suất): mặt đẳng vùng dẫn dọc theo hướng ∆ (a) mặt đẳng dải lỗ trống nặng (b) [19] 3.73 H ình 1.4 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất pin mặt trời vào độ rộng vùng cấm tính tốn theo mơ hình lý thuyết [20] 10 3.74 Hình 1.5 Hình bên trái: Sự phụ thuộc độ rộng lượng vùng cấm vào kích thước Si- NCs [22] Hình bên phải: Ảnh SEM phân giải cao Si-NCs SiO2 [23] 11 3.75 H ình 1.6 Phổ hấp thụ Si-NCs chế tạo phương pháp cấy ion Đường thẳng Fit đồ thị cắt trục Ox giá trị độ rộng vùng cấm Si [27, 158] 13 3.76 H ình 1.7 So sánh đồ thị mô lý thuyết đồ thị thực nghiệm phụ thuộc độ rộng vùng cấm vào kích thước Si-NCs Đường cong liền mảnh đường cong đứt nét biểu thị giá trị lý thuyết trường hợp Si-NCs khơng có hiệu chỉnh yếu tố kích thích Đường chấm vng, trịn đường thực nghiệm chế tạo Si-NCs theo phương pháp khác [25] 15 3.77 Hình Giản đồ lượng phát xạ huỳnh quang [45] 17 3.78 H 1.8 ình 1.9 Vùng BZ tinh thể lập phương tâm mặt, hình bên trái biểu thị điểm đối xứng cao (trái) theo khơng gian véc tơ sóng k hình bên phải cấu trúc dải Kohn Sham dọc theo hướng đối xứng cao tinh thể Ge (phải) Đây kết tính tốn sở hàm mật độ giả phép tính gần mật độ cục Độ rộng vùng cấm tinh toán 0,2 eV [33] 21 3.79 H ình 1.10 Mật độ trạng thái cấu trúc nano chịu ảnh hưởng hiệu ứng giam cầm lượng tử 26 [34] Canham LT (1990), “Silicon quantum wire array fabrication by electrochemical and chemical dissolution of wafers”, Appl Phys Lett, 57, p1046 [35] Anedda A, Bongiovanni G, Cannas M, Congiu F, Mura A, Martini M (1993), “A 1.9 eV photoluminescence induced by eV photons in highpurity wet synthetic silica”, J Appl Phys,74, p6993 [36] Lin J, Zhang LZ, Zhang BR, Zong BQ, Qin GG (1994), “Stable blue light emission from oxidized porous silicon” J Phys Condens Matter 6, p565- 568 [37] L.Tsybeskov, Ju.V.Vandyshev, and P.M.Fauchet (1994), “Blue emission in porous Silicon: Oxygen-related photoluminescence”, Phys Rev B, 49:7821-7824 [38] Petrova-Koch, T.Muschik, D.I.Kovalev, F.Koch VL (1993), “Fast photoluminescence from porous silicon”, Mater Res Soclety, 283, p179- 184 [39] Choi Y-R, Zheng M, Bai F, Liu J, Tok E-S, Huang Z, Sow C-H (2014), “Laser-induced Greenish-Blue Photoluminescence of Mesoporous Silicon Nanowires”, Sci Rep 4:4940 [40] Cullis A G, Canham LT, Calcott PDJ (1997), “The structural and luminescenceproperties of porous silicon” J Appl Phys, 82, p909 [41] Salh R (2011), “Defect Related Luminescence in Silicon Dioxide Network: A Review”, In: Cryst Silicon - Prop Uses InTech, p135-172 [42] Kanemitsu Y (1994), “Luminescence properties of nanometer-sized Si crystallites: Core and surface states”, Phys Rev B, 49:16845-16848 [43] 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 nanometersized crystallites”, Phys Rev B, 48, p2827-2830 [44] O’Dwyer C, McSweeney W, Collins G (2015), “Quantum confined intense red luminescence from large area monolithic arrays of mesoporous and nanocrystal-decorated silicon nanowires for luminescent devices”, Nanotechnology 16:417-421 [45] G.G.Qin and Y.Q.Jia (1993), “Mechanism of the visible luminescence in porous silicon”, Solid State Communications, Vol 86, p559-563 [46] S.Veprek, and M.G.J.Veprek-Heijman (2015), “Photoluminescence fromnanocrystalline silicon nc-Si, nc-Si/SiO2 nanocomposites and nc-Si oxidized in O2 and treated in H2O”, Vac Sci Technol A, Vol 33, 043001.1 - 043001.4 [47] T.Q.Ngan, D.T.Cao, C.T.Anh, and L.V.Vu (2015), “Improvement of Raman enhancement factor due to the use of silver nanoparticles coated obliquely aligned silicon nanowire arrays in SERS measurements, Int J Nanotechnol”, Int J Nanotechnol, Vol 12, p358366 [48] Huy Bui, Van Hoi Pham, Van Dai Pham, Thi Hong Cam Hoang, Thanh Binh Pham, Thuy Chi Do, Quang Minh Ngo, Thuy Van Nguyen (2018), “Determination of low solvent concentration by nano-porous silicon photonic sensors using volatile organic compound method”, Environ Technol 40(26), p3403-3411 [49] Mrinal Dutta, Lavanya Thirugnanam, Pham Van Trinh, Naoki Fukata (2015), “High Efficiency Hybrid Solar Cells Using Nanocrystalline Si Quantum Dots and Si Nanowires”, ACS nano, Vol 9, p6891-6899 [50] V A Sivakov, F Voigt, A Berger, G Bauer, and S H Christiansen (2010), “Roughness of silicon nanowire sidewalls and room temperature photoluminescence”, Phys Rev B, Vol 82, 125446.1 125446.6 [51] 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 sĩ, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam [52] Y Qu, L Liao, Y Li, H Zhang, Y Huang, and X Duan (2009), “Electrically Conductive and Optically Active Porous Silicon Nanowires”, Nano Lett, Vol , p4539 - 4543 [53] H Tomioka, and S Adachi (2013), “Optical Absorption, Photoluminescence, and Raman Scattering Studies on Si Nanowire Arrays Formed in Ag2SO4-HF-H2O Solution”, ECS J Solid State Sci Technol, Vol 2, p253-p258 [54] L Liu (2014), “Regulation of the morphology and photoluminescence of silicon nanowires by light irradiation”, J Mater Chem.C, Vol 2, p9631- 9636 [55] M Lajvardi, H Eshghi, M E Ghazi, M Izadifard, A Goodarzi (2015), “Structural and optical properties of silicon nanowires synthesized by Ag-assisted chemical etching”, Materials Mater Sci Semicond Process, Vol 40, p556-563 [56] C.Y.Wen, M.C.Reuter, J.Tersoff, E.A.Stach, F.M.Ross (2010), “Structure, growth kinetics, and ledge flow during vapor-solid-solid growth of copper-catalyzed silicon nanowires”, Nano Lett, 10, p514p519 [57] Nguyễn Trường Giang (2018), “Chế tạo nano tinh thể hợp kim SiGe SiO2 nghiên cứu số tính chất chúng”, Luận án tiến sĩ chuyên ngành Công nghệ vật liệu điện tử, Viện ITIMS, Trường ĐHBKHN [58] A Najar, A B Slimane, M N Hedhili, D Anjum, R Sougrat, T K Ng, and B S Ooi (2012), “Effect of hydrofluoric acid concentration on the evolution of photoluminescence characteristics in porous silicon nanowires prepared by Ag- assisted electroless etching method”, J Appl Phys, Vol 112, 033502.1-033502.6 [59] A.S.Kuznetsov, T.Shimizu, S.N.Kuznetsov, A.V.Klekachev, S Shingubara, J.Vanacken, and V.V.Moshchalkov (2012), “Origin of visible photoluminescence from arrays of vertically arranged Sinanopillars decorated with Si-nanocrystals, Nanotechnology”, Vol 23, 475709.1-475709.7 [60] B S Swain, B P Swain, S S Lee, and N M Hwang (2012), “Microstructure and Optical Properties of Oxygen-Annealed c-Si/aSiO2 Core-Shell Silicon Nanowires”, J Phys Chem C, Vol 116, 2203622042 [61] Nguyễn Thị Thúy (2017), “Chế tạo nghiên cứu đặc tính dây nano Si”, Luận án Tiến sĩ Khoa học Vật liệu, ĐHBKHN [62] L H Lin, X Z Sun, R Tao, Z C Li, J Y Feng, and Z J Zhang (2011), “Photoluminescence origins of the porous silicon nanowire arrays”, J Appl.Phys 110, 073109.1- 073019.6 [63] M.K.Dawood, S.Tripathy, S.B.Dolmanan, T.H Ng, H.Tan, and J.Lam (2012), “Influence of catalytic gold and silver metal nanoparticles on structural, optical, and vibrational properties of silicon nanowires synthesized by metal-assisted chemical etching”, J Appl Phys, Vol 112, 073509.1-073509.8 [64] C.Zhang, C.Li, Z.Liu, J.Zheng, C.Xue, Y.Zuo, B.Cheng, and Q.Wang (2013), “Enhanced photoluminescence from porous silicon nanowire arrays”, Nanoscale Res Lett, Vol 8, p277.1-277.4 [65] S.Congli, H.Hao, F.Huanhuan, X.Jingjing, C.Yu, J.Yong, J.Zhifeng, S.Xiaosong (2013), “Synthesis of porous silicon nanowires and the emission of red luminescence”, Appl.Surf.Sci, Vol 282, p259-263 [66] S A Razek, M A Swillam, and N K Allam (2014), “Vertically aligned crystalline silicon nanowires with controlled diameters for energy conversion applications: Experimental and theoretical insights”, J.Appl.Phys, Vol.115, p194305.1-194305.8 [67] Y.Shi, Q.Hu, H.Araki, H.Suzuki, H.Gao, W.Yang, T.Noda (2005), “Long Si nanowires with millimeter-scale length by modified thermal evaporation from Si powder”, Applied Physics A, (80), p1733 [68] N Wang, Y Tang, Y Zhang, C Lee, I Bello (1999), “Si nanowires grown from silicon oxide”, Chemical Physics Letters, (299), p237 [69] F.M.Kolb, H.Hofmeister, R.Scholz, M.Zacharias, U.Gösele, D.Ma, S.T.Lee (2004), “Analysis of Silicon Nanowires Grown by Combining SiO Evaporation with the VLS Mechanism”, Journal of The Electrochemical Society, (151), p472 [70] W.Pan, R.Dai, L Xu, S.Lee, Z.Wang (2001), “Temperature-Controlled Growth of Silicon-Based Nanostructures by Thermal Evaporation of SiO Powders", The Journal of Physical Chemistry B, (105), p2507 [71] T.Y.Kim, N.M.Park, K.H.Kim, G.Y.Sung, T.Y.Seong, and C.J.Choi (2004), “Quantum confinement effect of silicon nanocrystals in situ grown in silicon nitride films”, Appl Phys Lett, 85, p5355 [72] Y.Maeda, N.Tsukamoto, Y.Yazawa, Y.Kanemitsu, and Y.Masumoto (1991), “Visible photoluminescence of Ge microcrystals embedded in SiO2 glassy matrices”, Appl Phys.Lett, 59, p3168 [73] Y Maeda, (1995), “Visible photoluminescence from nanocrystallite Ge embedded in a glassy SiO2 matrix: Evidence in support of the quantumconfinement mechanism”, Phys Rev, B 51, p1658 [74] M Y R Hayashi, K.Tsunetomo, K Kohno, Y Osaka and H Nasu (1990), “Novel temperature-dependent junction characteristics of poly (3-alkylthiophene) Schottky diodes”, Jpn J Appl Phys 29, p756 [75] Phuong Dan Nguyen (2013), “Synthesis and characterisation of sputtered thin films for renewable energy purposes”, University of Oslo, ISSN 1501-7710 [76] Praveen C Ramamurthy, Elangovan Hemaprabha, Upendra K Pandey, Kamanio Chattopadhyay (2018), “Doped silicon nanoparticles for enhanced charge transportation in organicinorganic hybrid solar cells”, Solar Energy, vol 173, p744-751 [77] Ying Wang, Masaharu Satoh, Masazumi Arao, Masashi Matsumoto, Hideto imai, Hiroshi nishihara (2020), “High-energy, Long-cyclelife Secondary Battery with electrochemically pre-doped Silicon Anode”, Scientificreports, p1-8 [78] Mani P Singh,Angelique Y Louie, Tonya M Atkins, Elayaraja Muthuswamy, Saeed Kamali, Chuqiao Tu, and Susan M Kauzlarich (2012), “Development of Iron Doped Silicon Nanoparticles as Bimodal Imaging Agents”, ACS Nano, vol 6(6), p5596-5604 [79] Omer Salihoglu, Yasser El Kahlout (2019), “Doped Silicon Nanowires for Lithium Ion Battery Anodes”, Materials Research Vol 22(2), p20180303 [80] Bernard S Meyerson (1994), “Correlation between matrix structural order and compressive stress exerted on silicon nanocrystals embedded in silicon-rich silicon oxide”, Scientific American, p64-67 [81] Ngo Ngoc Ha, Nguyen Ngoc Trung, Nguyen Truong Giang, Truong Thi Thanh, Thuy and Tom Gregorkiewicz, Nguyen Duc Dung, Saba Saeed (2015), “Single phase Si1−x Gex nanocrystals and the shifting of the E1 direct energy transition”, Nanotechnology, vol 26, p375701 [82] Günter Schmid (2010), “Nanoparticles: From Theory to Application” [83] ISBN: 978-3-527-32589-4 [84] Mingwang Shao, Dorthy Duo Duo Ma, Shuit-Tong Lee (2010), “Silicon Nanowires-Synthesis, Properties, and Applications”, Eur.J.Inorg.Chem, p4264-4278 [85] V.Schmidt, J.V.Wittemann, U.Gosele (2010), “Growth, Thermodynamics, and Electrical Properties of Silicon Nanowires” Chemical Reviews, Vol.110, p361-388 [86] L.W.Yu, B.O’Donnell, P.J.Alet, S.Conesa-Boj, F.Peiro, J.Arbiol, P I R Cabarrocas (2009), “Plasma-enhanced low temperature growth of silicon nanowires and hierarchical structures by using tin and indium catalysts” Nanotechnology, 20, p225604 [87] I.Zardo, L.Yu, S.Conesa-Boj, S.Estrade, P.J.Alet, J.Roessler, M.Frimmer, P.R.I.Cabarrocas, F.Peiro, J.Arbiol, J.R.Morante, A.F.I.Morral (2009), “Gallium assisted plasma enhanced chemical vapor deposition of silicon nanowires”, Nanotechnology, 20, p155602 [88] Y.W.Wang, J.Bauer, S.Senz, O.Breitenstein, U.Gosele (2010), “Aluminum-enhanced sharpening of silicon nanocones”, Appl.Phys A, 99, p705-709 [89] T E.Bogart, S Dey, K.-K.Lew, S E Mohney, J M Redwing (2005), “Diameter-Controlled Synthesis of Silicon Nanowires Using Nanoporous Alumina Membranes”, Adv Mater, 17, p114-117 [90] Wagner RS, Ellis WC (1964) “Vapor-liquid-solid mechanism of single crystal growth” Applied Physics Letters, 4, 89-90 [91] J.Westwater, D.P.Gosain, S.Usui, “Growth of silicon nanowires via gold/silane vapor-liquid-solid reaction”, Jpn J Appl Phys, Part 11997, 36, p6204-p6209 [92] A I.Hochbaum, R.Fan, R.R.He, P.D.Yang (2005), “Controlled growth of Si nanowire arrays for device integration”, Nano.Lett, 5, p457-460 [93] S.Hofmann, C.Ducati, R.J.Neill, S.Piscanec, A.C.Ferrari, J.Geng, R E.Dunin-Borkowski, J.Robertson (2003), “Gold catalyzed growth of silicon nanowires by plasma enhanced chemical vapor deposition”, J Appl Phys, 94, p6005-p6012 [94] S.Sharma, M.K.Sunkara (2004), “Direct synthesis of single-crystalline silicon nanowires using molten gallium and silane plasma”, Nanotechnology, 15, p130-134 [95] F.Iacopi, P.M.Vereecken, M.Schaekers, M.Caymax, N.Moelans,B Blanpain, O Richard, C Detavernier, H Griffiths (2007), “Plasmaenhanced chemical vapour deposition growth of Si nanowires with low melting point metal catalysts: an effective alternative to Au-mediated growth”, Nanotechnology, 18, p505307 [96] P.J.Alet, L.Yu, G.Patriarche, S.Palacin, P.Rocai Cabarrocas (2008), “In situ generation of indium catalysts to grow crystalline silicon nanowires at low temperature on ITO”, J Mater Chem, 18, p51875189 [97] W.S.Shi, H.Y.Peng, Y.F.Zheng, N.Wang, N.G.Shang, Z.W.Pan, C.S.Lee, S.T.Lee (2000), “Synthesis of Large Areas of Highly Oriented, Very Long Silicon Nanowires”, Adv Mater, 12, p1343-1345 [98] N.Wang, Y.F.Zhang, Y.H.Tang, C.S.Lee, S.T.Lee (1998), “SiO2enhanced synthesis of Si nanowires by laser ablation”, Appl.Phys Lett, 73, p3902-3904 [99] Z.Zhang, X.H.Fan, L.Xu, C.S.Lee, S.T.Lee (2001), “Morphology and growth mechanism study of self-assembled silicon nanowires synthesized by thermal evaporation”, Chem Phys Lett, 337, p18-24 [100] Y.F.Zhang, Y.H.Tang, N.Wang, D.P.Yu, C.S.Lee, I.Bello, S.T.Lee (1998), “Silicon nanowires prepared by laser ablation at high temperature”, Appl Phys Lett, 72, p1835-1837 [101] Y.F.Zhang, Y.H.Tang, H.Y.Peng, N.Wang, C.S.Lee, I.Bello, S.T.Lee (1999), “Synthesis and characterization of amorphous carbon nanowires”, Appl Phys Lett, 75, p1842-1844 [102] M.L.Zhang, K.Q.Peng, X.Fan, J.S.Jie, R.Q.Zhang (2008), “Preparation of Large-Area Uniform Silicon Nanowires Arrays through Metal- Assisted Chemical Etching”, J.Phys Chem C, 112, p4444-p4450 [103] Kuiqing Peng, Xin Wang, and Shuit-Tong Lee (2008), “Silicon nanowire array photoelectrochemical solar cells”, Appl Phys Lett, 92, p163103 [104] K.Q.Peng, Chenliang Huo, Jiang Wang, Haoxin Fu, Xianlun Li,Yi Yang, Hui Wang, Abdul Mateen, Ghulam Farid (2020), “MetalAssisted Chemical Etching of Silicon in Oxidizing HF Solutions: Origin, Mechanism, Development, and Black Silicon Solar Cell Application”, [105] Advanced Functional Materials, 30 (52), p2005744 [106] K.Q.Peng, Y.Wu, H.Fang, X.Y.Zhong, Y.Xu, J.Zhu (2005), “Uniform, axial-orientation alignment of one-dimensional single-crystal silicon nanostructure arrays”, Angew.Chem Int Ed, 44, p2737-2742 [107] V.A.Sivakov, G.Bronstrup, B.Pecz, A.Berger, G.Z.Radnoczi, M.Krause, S.H.Christiansen (2010), “Silicon Nanowire-Based Solar Cells on Glass: Synthesis, Optical Properties, and Cell Parameters”, J Phys Chem C, 114, p3798-3803 [108] Z.Huang, H.Fang, J.Zhu (2007), “Fabrication of Silicon Nanowire Arrays with Controlled Diameter, Length, and Density”, Adv Mater, 19, p744-p748 [109] K.Q.Peng, M.L.Zhang, A.J.Lu, N.B.Wong, R.Q Zhang, S.T Lee (2007), “Ordered silicon nanowire arrays via nanosphere lithography and metal-induced etching”, Appl Phys Lett, 90, p163123 [110] Nguyen Ngoc Anh, Nguyen Van Chuc, Bui Hung Thang, Pham Van Nhat, NguyenVan Hao, Doan Dinh Phuong, Phan Ngoc Minh, Thiyagu Subramani, Naoki Fukata, and Pham Van Trinh (2020), “Solar Cell Based on Hybrid Structural SiNW/Poly(3,4ethylenedioxythiophene):Poly(styrenesulfonate)/ Graphene”, Global Challenges, 4(9), p2000010 [111] J Bauer, F Fleischer, O Breitenstein, L Schubert, P Werner,U Gosele, [112] M Zacharias (2007), “Electrical properties of nominally undoped silicon nanowires grown by molecular-beam epitaxy”,Appl Phys Lett, 90, p012105 [113] B.Fuhrmann, H.S.Leipner, H.Hoche, L.Schubert, P.Werner, U.Gosele (2005), “Ordered Arrays of Silicon Nanowires Produced by Nanosphere Lithography and Molecular Beam Epitaxy”, Nano Lett, 5, p2524-p2527 [114] P.Werner, N.D.Zakharov, G.Gerth, L.Schubert, U.Gosele (2006), “On the formation of Si nanowires by molecular beam epitaxy”, Int J Mater Res, 97, p1008-p1015 [115] P.D.Kanungo, N.Zakharov, J.Bauer, O.Breitenstein, P.Werner, U.Goesele (2008), “Controlled in-situ boron doping of short silicon nanowires grown by molecular beam epitaxy”, Appl Phys Lett, 92, p263107 [116] N.D.Zakharov, P.Werner, G.Gerth, L.Schubert, L.Sokolov, U.Gosele (2006), “Growth phenomena of Si and Si/Ge nanowires on Si (111) by molecular beam epitaxy”, J Cryst Growth, 290, p6-10 [117] Zhang, Rui-Qiu, Lifshitz, Yeshayahu Lee, Shuit-Tong (2006), “Template Growth of Nanocrystalline PbS, CdS, and ZnS on a Polydiacetylene Langmuir Film: An In Situ Grazing Incidence X-ray Diffraction Study” Adv Mater, 15, p635 [118] Brian L.Cushing, Vladimir L.Kolesnichenko, and Charles J.O'Connor (2004), “Recent Advances in the Liquid-Phase Syntheses of Inorganic Nanoparticles”, Chem Rev, 104, 9, p3893-p3946 [119] Nguyen Thi Ngoc Lam et al (2017), “Controlling of the diameter and density of silicon nanowires prepared by silver metal-assisted chemical etching”, The 12th Asian Conference on Chemical Sensors (ACCS), Hanoi, p323-p326 [120] Nguyễn Thúy Vân (2014), “Nghiên cứu chế tạo khảo sát tính chất vi cộng hưởng quang tử 1D làm cảm biến quang”, Luận án tiến sỹ khoa học vật liệu [121] Nguyễn Thị Thúy, Nguyễn Quang Huy, Nguyễn Khắc Tùng, Vương Tuấn Dương, Nguyễn Hữu Lâm (2017) “Cấu trúc lõi/vỏ phát huỳnh quang dây nanơ silic”, Tạp chí KH&CN, số 111, p063-p067 [122] Kurt W.Kolasinski (2006), “Catalytic growth of nanowires: Vaporliquid-solid, vapor-solid-solid, solution-liquid-solid and solid-liquidsolid growth”, Solid State and Materials Science, 10, p182-p191 [123] M.Govoni, I.Marri, and S.Ossicini (2012), “Carrier multiplication between interacting nanocrystals for fostering silicon-based photovoltaics” Nature photonics, 6, p672-p679 [124] C.M.Hoang, N.V.Minh, V.N.Hung and Kazuhiro Hane (2017), “25 nm Single-Crystal Silicon Nanowires Fabricated by Anisotropic Wet Etching”, Journal of Nanoscience and Nanotechnology, vol.17, p1525p1529 [125] 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), p196 [126] Y.Qi, Z.Wang, M.Zhang, F.Yang, and X.Wang (2013), “A processing window for fabricating heavily doped silicon nanowires by metalassisted chemical etching”, J Phys Chem C, 117(47), p25090p25096 [127] S.Chattopadhyay, X.Li, and P.W.Bohn (2002), “In-plane control of morphology and tunable photoluminescence in porous silicon produced by metal-assisted electroless chemical etching”, J Appl Phys, 91(9), p6134-p6140 [128] X.Li and P.W.Bohn (2000), “Metal-assisted chemical etching in HF/H2O2 produces porous silicon”, Appl Phys Lett, 77(6), p2572p2574 [129] A.G.Cullis, L.T.Canham (1991), “Visible light emission due to quantum size effects in hightly porous crystalline silicon”, Nature 353, p335p338 [130] D.A.Long (2002), “The Raman effect: a unified treatment of the theory of Raman scattering by molecules”, p8 [126] Ngo Ngoc Ha (2021), “Application of Pump-Probe Technique for Tracking of Charge Carrier Relaxation In Nanostructured Semiconductors”, VNU Journal of Science: Mathematics - Physics, Vol 37, No 1, p31-37 [127] G.Allan, C.Delerue, and M.Lannoo (1997), “Electronic Structure of Amorphous Silicon Nanoclusters”, Phys Rev Lett, 78(16), p31613164 [128] 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), p668-670 [129] 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” Nano Lett, 13(6), p2516-p2521 [130] M.J.Sailor and K.L.Kavanagh (1992), “Porous Silicon-what is responsible for the visible luminescence”, 4, p432 [131] M.Naddaf and H.Hamadeh (2009), “Visible luminescence in photo- [132] electrochemically etched p-type porous silicon: Effect of illumination wavelength”, Mater Sci Eng C, 29(7), p2092-p2098 [133] 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), p986-p989 [134] 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), p127-p132 [135] 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), p387-p394 [136] A.Oliver, J.C.Cheang-Wong, and A.Crespo (1998), “Study of the Optical properties of fused quartz after a sequential implantation with Si and Au ions”, Applied Physics Letters, 73, p1574 [137] G.H.Li, K.Ding, Y.Chen, H.X.Han, and Z.P.Wang (2000), “Photoluminescence and Raman scattering of silicon nanocrystals prepared by silicon ion implantation into SiO2 films”, Journal of Applied Physics, 88, p1439 [138] E.P.I.Association (2012), “Global Market Outlook for Photovoltaics until 2016” [139] William C.O'Mara, Robert B.Haber, Lee P.Hunt (1990), “Handbook of Semiconductor Silicon Technology”, William Andrew [140] B.Delley, and E.F.Steigmeier (1993), “Quantum confinement in Si nanocrystals,” Physical Review B, 47, p1397 [141] T.Takagahara, and K.Takeda (1992), “Theory of the quantum confinement effect on excitons in quantum dots of indirect-gap materials”, Physical Review B, 46, p15578 [142] Elhouichet, Oueslati (2002), “The role of ambient ageing on porous silicon photoluminescence: evidence of phonon contribution”, Applied Surface Science, Vol.191; Iss 1-4 [143] I.D.Avdeev, A.VBelolipetsky, N.N.Ha, M.O Nestoklon, I.N Yassievich [144] (2020), “Absorption of Si, Ge and SiGe alloy nanocrystals embedded in SiO2 matrix”, J Appl Phys, 127, p1 [145] Y.M.Niquet, G.Allan, C.Delerue, M.Lannoo (2000), “Quantum confinement in germanium nanocrystals”, Appl Phys Lett, 77, p1182 [146] S Saeed, C de Weerd, P Stallinga, F.C Spoor, A.J Houtepen, L Da Siebbeles, T Gregorkiewicz (2015), “Carrier multiplication in germanium nanocrystals”, Light Sci Appl, 4, p251 [147] D Timmerman, I.Izeddin, P.Stallinga, I.N.Yassievich, T Gregorkiewicz (2008), “Space-separated quantum cutting with silicon nanocrystals for photovoltaic applications”, Nat Photon, 2, p105-109 [148] J.R.Aguilar-Hernandez, J.Sastre-Hernandez, G.Monroy-Rodríguez, [149] M.A.H Perez (2020), “Photoluminescence and Raman spectroscopy of silicon thin films grown by laser ablation”, Opt Mater, p102 [150] V Mankad, N.N Ovsyuk, S.K Gupta, P.K Jha (2014), “Unexpected features of the formation of Si and Ge nanocrystals during annealing of implanted SiO2 layers: low frequency Raman spectroscopic characterization”, Phys B Phys Condens Matter, 432, p116-120 [151] S Levy, I Shlimak, A Chelly, Z Zalevsky, T Lu (2009), “Influence of Ge nanocrystals and radiation defects on C - V characteristics in SiMOS structures”, Phys B Phys Condens Matter, 404, p5189-5191 [152] A.K Dutta (1996), “Visible photoluminescence from Ge nanocrystal embedded into a SiO2 matrix fabricated by atmospheric pressure chemical vapor deposition”, Appl Phys.Lett, 68, p1189 [153] M Zacharias, J Christen, J Blăasing, D Bimberg (1996), Visible luminescence from Ge nanocrystals embedded in a-Si1-xOx, films: correlation of optical properties and size distribution”, J Non-Cryst Solids, 198, p115-118 [154] S Takeoka, M Fujii, S Hayashi, K Yamamoto (1999), “Decay dynamics of near-infrared photoluminescence from Ge nanocrystals”, Appl Phys Lett, 74, p1558-1560 [155] N Zhang, S Wang, P Chen, L Zhang, K Peng, Z Jiang, Z Zhong (2019), “An array of SiGe nanodisks with Ge quantum dots on bulk Si [156] substrates demonstrating a unique coupling”, Nanoscale, 11, p15487- 15496 [157] M Zacharias, J Blăasing, M Lohmann, J Christen (1996), Formation of Ge nanocrystals in amorphous GeOx, and SiGeOx, alloy films”, Thin Solid Films, 278, p32-36 [158] G Zatryb, A Podhorodecki, J Misiewicz, J Cardin, F Gourbilleau (2013), “Correlation between matrix structural order and compressive stress exerted on silicon nanocrystals embedded in silicon-rich silicon oxide”, Nanoscale Res Lett, 8, p40 [159] Minoru Fujii et al (1991), “Growth of Ge Microcrystals in SiO2 Thin Film Matrices: A Raman and Electron Microscopic Study”, Jpn J Appl [160] Phys, 30, p687 [161] G Gouadec, P Colomban (2007), “Raman spectroscopy of Nanomaterials: how spectra relate to disorder, particle size and mechanical properties”, Prog Cryst Growth Char Mater, 53, p1-56 [162] P Tognini, A Stella, S De Silvestri, M Nisoli, S Stagira, P Cheyssac, [163] R Kofman (1999), “Ultrafast carrier dynamics in germanium nanoparticles Ultrafast carrier dynamics in germanium nanoparticles”, Appl Phys Lett 75, p208-210 [164] Stephanie Cheylan (2001), Optical of properties of silicon nanocrystal, Australian National University, Chapter 2, p18-21 ... cao vật liệu quang tử sở Si, Ge - Việc nghiên cứu tính chất chế tạo thành công vật liệu nano sở Si, Ge góp phần nắm bắt tiến tới điều chỉnh cơng nghệ chế tạo vật liệu kích thước nano Si, Ge có... cấm quang tử nano Si, Ge ứng suất sai hỏng bề mặt, yếu tố tạp chất thông số chế tạo khác 3.146 Nội dung nghiên cứu: - Nghiên cứu chế tạo: 3.147 + Nghiên cứu, chế tạo vật liệu nano Si Ge phương pháp... chế tạo cơng trình nghiên cứu vật liệu Si, Ge phát triển từ thập niên 60 kỷ 20, cho phép ứng dụng kế thừa hiệu nghiên cứu vật liệu nano Si, Ge 3.141 Ngày nay, nghiên cứu vật liệu nano Si, Ge giới