Chế tạo, nghiên cứu cảm biến khí trên cơ sở diot Schottky (kim loại/nano-oxit kim loại) hoạt động ở nhiệt độ phòng” Mã số: VAST.ĐLT.02 /15-16

Chủ nhiệm đề tài Đỗ Thị Thu
Đơn vị thực hiện Viện Khoa học Vật liệu
Thời gian thực hiện 2015 - 2016
Tổng kinh phí 500 triệu VNĐ
Xếp loại đề tài Xuất sắc
Mục tiêu đề tài

- Ổn định công nghệ tổng hợp các vật liệu oxit kim loại (tập trung chính vào các oxit TiO2, WO3, ZnO, v.v.) có cấu trúc nano với hình thái học đặc biệt (dạng: ống, sợi, thanh và tấm) định hướng cho chế tạo cảm biến khí dạng điốt Schottky.
- Nghiên cứu, chế tạo và khảo sát các đặc trưng nhạy khí của cảm biến điốt Schottky dựa trên oxit bán dẫn đã chế tạo (TiO2, WO3, ZnO, v.v.) và các điện cực kim loại (Au, Pt, Pd) nhằm định hướng phát triển ứng dụng trong thực tế của cảm biến hoạt động ở nhiệt độ phòng.

Kết quả đạt được

- Về khoa học:
Cảm biến dạng điốt Schottky hoạt động ở nhiệt độ phòng trên cơ sở những nano-oxit bán dẫn đang là xu hướng nghiên cứu hiện nay. Trong đó, các yếu tố như “nhiệt độ” và “độ ẩm” của môi trường luôn ảnh hưởng tới đặc trưng nhạy khí của cảm biến; “độ bền” và “độ ổn định” của cảm biến thay đổi đáng kể khi sử dụng vật liệu bán dẫn nano-oxit kim loại; “độ chọn lọc” với các khí của cảm biến cần được nghiên cứu kỹ hơn. Bên cạnh đó, công nghệ điều khiển để hình thành vật liệu nano-oxit bán dẫn và công nghệ chế tạo cảm biến điốt Schottky cũng là vấn đề cần được nghiên cứu tối ưu. Vì vậy, đề tài “Chế tạo, nghiên cứu cảm biến khí trên cơ sở điốt Schottky (kim loại/nano-oxit kim loại) hoạt động ở nhiệt độ phòng” tập trung nghiên cứu về: tối ưu điều kiện tổng hợp vật liệu nano-oxit kim loại, cấu hình điện cực kim loại, các vật liệu điện cực kim loại khác nhau (Pt, Au, Pd), đặc biệt chú trọng đến các quá trình ủ nhiệt ảnh hưởng tới chuyển tiếp Schottky của kim loại điện cực và lớp màng bán dẫn. Các kết quả chính của đề tài:
+ Nội dung 1: Sử dụng các phương pháp hoá (thuỷ nhiệt, sol-gel, v.v.) để chế tạo vật liệu nano-oxit kim loại (TiO2, ZnO, WO3 trong đó tập trung chính vào TiO2) với hình thái học đặc biệt dạng ống, sợi, thanh, tấm, v.v... có độ xốp và độ đồng đều cao.
+  Nội dung 2: Chế tạo cảm biến dạng điốt Schottky (điện cực kim loại: Au, Pt, Pd)/(bán dẫn: TiO2, ZnO, WO3).
+ Nội dung 3: Khảo sát ảnh hưởng độ ẩm và nhiệt độ của môi trường tới đặc trưng của cảm biến.
+ Nội dung 4: Nghiên cứu độ bền và độ ổn định của các cảm biến
+ Nội dung 5: Phân tích đặc trưng nhạy khí của cảm biến tại các vùng nhiệt độ hoạt động khác nhau (vùng nhiệt độ thấp) từ đó đánh giá độ chọn lọc, độ nhạy khí của cảm biến và thử nghiệm chế tạo thiết bị đo NO2 trong môi trường không khí.
Bên cạnh đó, đề tài giúp đào tạo nhân lực, cán bộ trong lĩnh vực khoa học vật liệu, công nghệ vật liệu nano, công nghệ linh kiện điện tử. Ngoài ra, kết quả đề tài thuộc nghiên cứu cơ bản và xây dựng tiềm năng cho những triển khai ứng dụng.
- Về ứng dụng: Việc nghiên cứu công nghệ chế tạo cảm biến trong đề tài sẽ là cơ sở cho việc sản xuất linh kiện thương mại giá rẻ.

Hình ảnh của đề tài:

dtthu1

Những đóng góp mới

- Tối ưu quy trình tổng hợp ống nano titanate với đường kính ống 10 nm, chiều dài ống 100 – 300 nm, độ xốp và độ đồng đều cao bằng phương pháp thủy nhiệt.
- Nghiên cứu các đặc trưng nhạy khí NO2 của cảm biến dạng điốt Schottky (kim loại/nano-oxit bán dẫn) trên cơ sở những vật liệu đã tổng hợp được (TiO2 dạng ống, ZnO dạng thanh, WO3 dạng tấm) tại vùng nhiệt độ thấp (gần nhiệt độ phòng).

Sản phẩm

Các bài báo đã công bố:
1. Do Thi Thu, Do Văn Huong, Pham Quang Ngan, Giang Hong Thai, Do Thi Anh Thu, Nguyen Ngoc Toan, Ho Truong Giang, and Nguyen Thanh Huy, NO2 sensing performance of nanosheet tungsten oxide with square –like surface structure synthesized by hydrothermal process, Journal of Nanoscience and Nanotechnology 16 (2016) 7935-7941.
2. Do Thi Thu, Hoang Thi Hien, Do Thi Anh Thu, Pham Quang Ngan, Giang Hong Thai, Tran Trung, Ho Truong Giang, Schottky contacts of (Au, Pt)/nanotube-titanates for room temperature NO2 gas sensor, Sensors and Actuators B, Accepted 2017.
3. Đỗ Thị Thu, Đỗ Văn Hướng, Nguyễn Thị Minh Tươi, Phạm Quang Ngân, Giang Hồng Thái, Đỗ Thị Anh Thư, Hồ Trường Giang, “Đặc trưng nhạy khí NO2 nhiệt độ phòng của cảm biến điốt Schottky trên cơ sở nano titanate và điện cực Au”, Kỷ yếu hội nghị Vật lý chất rắn và khoa học vật liệu toàn quôc lần thứ 9-SPMS2015, 409-412 (2015).
4. Do Thi Thu, Hoang Thi Hien, Do Thi Anh Thu, Pham Quang Ngan, Giang Hong Thai, Bui Ha Trung, Tran Trung, and Ho Truong Giang, Correlation between optical characteristic and NO2 gas sensing performance of ZnO nanorods under UV assistance, The 8th International Workshop and Advanced Materials Science and Technology, Ha Long, 2016.

dtthu2

Bản quyền thuộc về Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội. Email: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Khi phát hành lại thông tin trên Website cần ghi rõ nguồn: "Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam".