Có rất nhiều phương pháp để chế tạo dây nano cấu trúc dị thể như phương pháp biến tính hoá ướt đã được các nhà khoa học lựa chọn như phương pháp quay phủ [91], thả đúc [82], Sol-gel[92], thuỷ nhiệt [93][94]. Phương pháp hoá ướt có những ưu điểm như chế tạo đơn giản, chi phí thấp nhưng có hạn chế trong việc kiểm soát mật độ biến tính [95]. Phương pháp bốc bay nhiệt (CVD) hai lần [96], chế tạo từ hỗn hợp bột nguồn [43], phương pháp CVD kết hợp với phương pháp phun phủ nhiệt phân [24]. …, các phương pháp này có thể tạo được cảm biến có độ bền cao nhưng khó điều khiển chính xác được chiều dày lớp biến tính – mật độ (chiều dày) của lớp nano oxit biến tính là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến tính chất nhạy khí của cảm biến.
Với phương pháp CVD- chế tạo dây nano kết hợp với phương pháp lắng đọng lớp nguyên tử (ALD) - tạo lớp biến tính đã được các nhà khoa học sử dụng [23][39], … có thể điều khiển được chính xác bề dày lớp biến tính của dây nano mong muốn mọc thông qua số lớp nguyên tử lắng đọng trên điện cực, tuy nhiên phương pháp này có giá thành cao, không phù hợp với điều kiện nghiên cứu tại viện ITIMS. Vì vậy chúng tôi đã sử dụng phương pháp phù hợp với điều kiện nghiên cứu đó là chế tạo dây nano SnO2 bằng phương pháp bốc bay nhiệt (CVD) – đây là một phương pháp rất thành công của nhóm nghiên cứu, kết hợp với các phương pháp hoá lý khác nhau để biến tính bề mặt dây nano SnO2 và điều khiển mật độ hạt nano oxit biến tính trên bề mặt dây nano SnO2. Các phương pháp đã sử dụng là phương pháp CVD để tạo lớp nano ZnO bao phủ bề mặt dây nano SnO2, tuy nhiên mật độ (chiều dày) của lớp phủ khó xác định chính xác. Phương pháp phún xạ một chiều DC dùng để chế tạo lớp phủ WO3. Phương pháp phún xạ có thể điều khiển được một cách tương đối chính xác mật độ (chiều dày) lớp oxit biến tính qua việc tính toán thời gian phún xạ với số lớp nguyên tử lắng đọng trên điện cực. Kết quả cho cảm biến với độ bền cao và là một phương pháp phù hợp với điều kiện thí nghiệm tại Viện ITIMS, tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi điều kiện chân không cao. Phương pháp bốc bay bằng chùm điện tử
46
là một phương pháp cho hiệu quả cao để lắng đọng lớp màng NiO cực mỏng trên bề mặt dây nano SnO2 nhằm tăng cường tính chất nhạy khí [97]. Tuy nhiên chưa có nghiên cứu nào thực hiện biến tính hạt nano NiO trên bề mặt dây nano SnO2 nhằm nâng cao hiệu suất nhạy khí H2S bằng phương pháp này. Ni là một kim loại có điểm nóng chảy cao, có tính chất sắt từ, chúng tôi đã lựa chọn phương pháp lắng đọng các hạt nano oxit NiO trên bề mặt dây nano SnO2 nhờ hệ bốc bay chân không bằng chùm điện tử tại Viện Kỹ thuật vật lý – ĐH Bách khoa Hà Nội. Với phương pháp này mật độ các hạt nano NiO được xác định thông qua lớp nguyên tử lắng đọng trên bề mặt dây nano SnO2; đồng thời chúng tôi cũng sử dụng phương pháp nhúng phủ - một phương pháp đơn giản để biến tính bề mặt dây nano SnO2 bằng các hạt nano Ag2O với mong muốn các nano biến tính phân bố đều trên toàn bộ dây nano SnO2. Mật độ các hạt nano Ag2O được điều khiển bởi nồng độ dung dịch muối AgNO3 và thời gian nhúng phủ dây nano SnO2 trong dung dịch muối.
Thiết kế của cảm biến cấu trúc dị thể SnO2/SMO được mô tả như trên Hình 2.4
Hình 2.4. Mô hình thiết kế chế tạo dây nano cấu trúc dị thể SnO2/SMO