- NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT NHẠY KHÍ CỦA VẬT LIỆU LAI CNTs VÀ DÂY NANO SnO2” Tác giả: NGUYỄN THỊ PHƢƠNG Khóa học: 2011B Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. - NGUYỄN VĂN DUY a ) Lý do chọn đề tài Vật liệu ống nano carbon ( Carbon Nano tubes-CNTs ) và dây nano ôxit kim loại ( Metal Oxide Nanowires –MOXNW ) là những loại vật liệu đƣợc quan tâm một cách hết sức mạnh mẽ trong thời gian gần đây bởi các thuộc tính vô cùng đặc biệt của chúng. - Ngƣời ta nhận thấy rằng đây là những loại vật liệu tiềm năng để phát triển các loại linh kiện điện tử và cảm biến có cấu trúc nano với nhiều tính năng ƣu việt hơn hẳn với các loại truyền thống. - Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng, bản chất nhạy khí của chúng cũng rất khác nhau, mỗi loại vật liệu đều có những ƣu và nhƣợc điểm riêng. - Việc kết hợp các loại vật liệu này thành các cấu trúc lai nano (hybrid nano strutures) nhằm thừa hƣởng những thuộc tính đặc biệt riêng lẻ của chúng cho ứng dụng nhạy khí đang rất đƣợc quan tâm. - Từ các lý do trên, chúng tôi chọn đề tài “ Nghiên cứu chế tạo và tính chất nhạy khí của vật liệu lai CNTs và dây nano SnO2. - Cảm biến khí đƣợc chế tạo trên cấu trúc tiếp xúc giữa CNTs và bán dẫn. - b ) Mục đích nghiên cứu của luận văn - Phát triển đƣợc các phƣơng pháp hiệu quả cho phép chế tạo đƣợc hai hệ vật liệu lai giữa dây nano ôxit kim loại và ống nano các bon. - Có đƣợc những hiệu quả sâu sắc tốt về tính chất nhạy khí của một số vật liệu lai. - Chế tạo thành công các cảm biến dựa trên vật liệu CNTs theo các cấu trúc khác nhau (cảm biến CNTs không pha tạp. - cảm biến dựa trên tiếp xúc giữa CNTs và dây nano 2 SnO2) và khảo sát tính nhạy khí (NO2, H2S ) của các cảm biến đã chế tạo tìm điều kiện hoạt động tối ƣu của các cảm biến. - c) Nội dung chính của luận văn Trong luận văn này chúng tôi chế tạo dây nano SnO2 bằng phƣơng pháp bốc bay nhiệt ở nhiệt độ 750 oC sử dụng bột thiếc (Sn). - Sử dụng cấu trúc dây nano này để chế tạo cảm biến bằng phƣơng pháp lai dây nano và ống nano các bon (CNTs) theo cách nhỏ phủ hoặc phun phủ lên điện cực răng lƣợc. - Nghiên cứu chế tạo cảm biến khí trên cơ sở vật liệu lai dây nano ôxit kim loại và ống nano carbon và khảo sát tính nhạy khí của chúng. - d ) Phương pháp nghiên cứu Kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và phƣơng pháp thực nghiệm. - e ) Kết luận Nghiên cứu chúng tôi đã kết hợp giữa CNTs với một bán dẫn tạo ra tiếp xúc Schottky. - Cơ chế nhạy khí của cảm biến dựa trên sự thay đổi hạt tải, độ cao rào thế Schottky khi khí tƣơng tác với bề mặt cảm biến. - Đặc biệt cảm biến với cấu trúc dựa trên tiếp xúc giữa CNTs và dây nano SnO2, khí cần khảo sát tác dụng trực tiếp lên dây nano SnO2 ở vùng tiếp xúc giữa CNTs và dây nano SnO2 làm thay đổi nồng độ hạt tải của dây nano SnO2, độ cao rào thế cho phép phát hiện khí NO2, H2S với nồng độ thấp tới 20 ppb. - Cho thấy vật liệu đều có độ đáp ứng tốt với khí NO2, H2S ở nhiệt độ làm việc 150 oC, 200 oC, độ nhạy cao nhất đo tại 10 ppm và 250 ppb đối với vật liệu SnO2 là 16 lần và 18 lần . - Hƣớng nghiên cứu tiếp theo. - Tiếp tục nghiên cứu quy trình, công nghệ chế tạo để giảm kích thƣớc dây nano SnO2 xuống nhỏ hơn, khống chế tốt hơn thời gian mọc dây nano. - Nghiên cứu các biện pháp khác và tìm các vật liệu (CNTs) để biến tính dây nano nhằm nâng cao độ nhạy, độ chọn lọc, độ bền của cảm biến. - Khảo sát nhạy khí với một số loại khí khác nhằm đánh giá khả năng chọn lọc của cảm biến
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt