3. Kết quả và bàn luận
3.4. Tạo cấu trúc linh kiện cảm biến
Cấu trúc cảm biến được luận văn sử dụng khá đơn giản gồm có hai điện cực được phủ lên vật liệu chủ (có thể là màng graphene hay màng tổ hợp vật liệu graphene và dây nano Ag) (Hình 3.22). Với cấu trúc này luận văn có thể khảo sát được độ nhạy khí của màng graphene được chế tạo từ phương pháp hóa học (thông qua sự thay đổi điện trở của linh kiện khi có mặt khí NH3) cũng như khảo sát hiệu quả của việc pha tạp dây nano Ag vào màng graphene trong việc tăng độ nhạy của linh kiện cảm biến.
Để khảo sát tính nhạy khí của tổ hợp lai graphene- dây nano Ag cũng như khẳng định vai trò của từng vật liệu trong cấu trúc nhạy khí luận văn sử dụng hai cấu trúc khác nhau bao gồm (1) cấu trúc có lớp graphene nằm bên dưới còn phía trên là lớp dây nano Ag (Hình 3.19a), và (2) cấu trúc graphene nằm ở trên phủ lên lớp dây nano Ag nằm bên dưới (Hình 3.19b). Quy trình chế tạo hai cấu trúc tổ hợp graphene-dây nano Ag được mô tả ở sơ đồ hình 3.20. Ở cấu trúc (1) tổ hợp graphene dây nano Ag cùng tiếp xúc với khí thử trong khi cấu trúc (2) chỉ có màng graphene tiếp xúc với khí thử. Dựa vào sự khác biệt này chúng ta có thể xác định được vai trò của từng vật liệu trong các kết quả nhạy khí thu được sẽ được nói đến trong các phần sau.
GVHD TS. Trần Quang Trung HVTH Tống Đức Tài Ở cấu trúc (1) lớp dây nano Ag sẽ được phủ lên màng graphene đã tạo sẵn điện cực bạc. Thông thường chiều rộng của mảng graphene được phủ bởi lớp dây nano Ag vào khoảng 5mm và chúng được phun lên màng graphene sao cho cách mép trong của hai điện cực một khoảng nhỏ vào khoảng 1mm để tránh hiện tượng tiếp xúc trực tiếp của dây nao Ag vào điện cực.
Cấu trúc (2) thực hiện phức tạp hơn, màng graphene sau khi được khử nhiệt ở 800oC sẽ được chuyển (tranfer) (Quá trình tranfer được mô tả chi tiết ở hình 3.21) từ đế thạch anh sang một đế khác đã được phun sẵn một lớp dây nano Ag có hình dạng tương tự như ở cấu trúc (1). Sau đó mẫu sẽ được đem đi tạo điện cực Ag để hoàn thành chu trình chế tạo linh kiện cảm biến. Về hình dạng thì cấu trúc (1) và (2) khá giống nhau tuy nhiên về sự sắp xếp các lớp thì có một chút khác biệt được mô tả ở hình 3.20.
GVHD TS. Trần Quang Trung HVTH Tống Đức Tài
Hình 3.20: Sơ đồ chế tạo linh kiện cảm biến sử dụng tổ hợp vật liệu graphene-vật liệu
dây nano Ag làm lớp hoạt động với cấu trúc (1) và (2).
GVHD TS. Trần Quang Trung HVTH Tống Đức Tài