LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy, cô giáo hướng dẫn PGS.TS. Nguyễn Văn Duy và PGS.TS Đặng Thị Thanh Lê các thầy cô đã đóng góp nhiều ý kiến khoa học quý báu cũng như tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận án này.
Tôi xin trân trọng cảm ơn GS.TS. Nguyễn Văn Hiếu, GS.TS. Nguyễn Đức Hòa và tập thể cán bộ Phòng thí nghiệm nghiên cứu phát triển và ứng dụng Cảm biến nano (ITIMS) đã luôn nhiệt tình giúp đỡ, chia sẻ kinh nghiệm và gợi mở nhiều ý tưởng quan trọng để tôi thực hiện các nghiên cứu của luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn TS. Phan Thị Lê Minh và các đồng nghiệp tại Bộ môn Y vật lý – Trường Đại học Y Hà Nội cùng các nghiên cứu sinh, học viên cao học của nhóm Cảm biến khí - viện ITIMS đã luôn đồng hành, hỗ trợ và tạo điều kiện cho tôi trong quá trình thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn Viện Đào tạo Quốc tế về Khoa học Vật liệu, Phòng Đào tạo Trường Đại học Bách khoa Hà Nội và Trường Đại học Y Hà Nội đã tạo điều kiện cho tôi được học tập và nghiên cứu.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã luôn động viên, khích lệ để tôi hoàn thành luận án này.
Tác giả
Trần Thị Ngọc Hoa
LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan nội dung của luận án là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Nguyễn Văn Duy và PGS.TS. Đặng Thị Thanh Lê. Các số liệu và kết quả trong luận án trung thực và chưa được tác giả khác công bố.
Hà Nội, ngày tháng năm 2021
Giáo viên hướng dẫn Tác giả
PGS.TS. Nguyễn Văn Duy Trần Thị Ngọc Hoa
PGS.TS. Đặng Thị Thanh Lê
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN 1
LỜI CAM ĐOAN 2
MỤC LỤC 3
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 6
DANH MỤC BẢNG BIỂU 8
DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ 9
GIỚI THIỆU CHUNG 13
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN KHÍ 20
1.1. Tổng quan về cảm biến khí 20
1.1.1. Một số đặc trưng cơ bản của cảm biến khí bán dẫn [1] 20
1.1.2. Cơ chế nhạy khí của dây nano oxit kim loại bán dẫn cấu trúc dị thể .. 23
1.2. Tổng quan về phương pháp chế tạo và tính nhạy khí của dây nano oxit kim loại bán dẫn cấu trúc dị thể 27
1.2.1. Phương pháp chế tạo 28
1.2.2. Đặc trưng nhạy khí 30
1.2.3. Đặc trưng nhạy khí của dây nano oxit kim loại bán dẫn cấu trúc n- SnO2/n -SMO 34
1.2.4. Đặc trưng nhạy khí H2S của dây nano oxit kim loại bán dẫn cấu trúc dị thể n-SnO2/p-SMO 37
1.3. Kết luận chương 1 40
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 41
2.1. Chế tạo dây nano SnO2 41
2.1.1. Dụng cụ và hóa chất 41
2.1.2. Thực nghiệm chế tạo dây nano SnO2 43
2.2. Chế tạo cảm biến dây nano cấu trúc dị thể SnO2/SMO 45
2.2.1. Chế tạo cảm biến dây nano cấu trúc dị thể SnO2/NiO 46
2.2.2. Chế tạo cảm biến dây nano cấu trúc dị thể SnO2/Ag2O 48
2.2.3. Chế tạo dây nano cấu trúc dị thể SnO2/ZnO 49
2.2.4. Chế tạo dây nano cấu trúc dị thể SnO2/WO3 50
2.3. Phương pháp khảo sát cấu trúc và hình thái của cảm biến 51
2.4. Phương pháp khảo sát đặc trưng nhạy khí 51
2.5. Kết luận chương 2 54
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH NHẠY KHÍ CỦA DÂY NANO OXIT KIM LOẠI BÁN DẪN CẤU TRÚC n-SnO2/p-SMO 55
3.1. Cảm biến dây nano cấu trúc n-SnO2/p-Ag2O 55
3.1.1. Hình thái và cấu trúc của cảm biến 55
3.1.2. Đặc tính nhạy khí H2S của cảm biến 59
3.1.3. Cơ chế nhạy khí của cảm biến 66
3.2. Cảm biến dây nano cấu trúc n-SnO2/p-NiO 69
3.2.1. Hình thái và cấu trúc 69
3.2.2. Đặc trưng nhạy khí H2S 73
3.2.3. Cơ chế nhạy khí H2S của cảm biến n-SnO2/p-NiO 78
3.3. Kết luận chương 3 80
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH NHẠY KHÍ CỦA DÂY NANO OXIT KIM LOẠI BÁN DẪN CẤU TRÚC n-SnO2/n-SMO 82
4.1. Cảm biến dây nano cấu trúc n-SnO2/n-ZnO 82
4.1.1 Hình thái và cấu trúc 82
4.1.2 Đặc trưng nhạy khí H2S 84
4.1.3. Đặc trưng nhạy khí NO2 92
4.1.4. Độ ổn định của cảm biến 95
4.1.5. Cơ chế nhạy khí 96
4.2. Cảm biến dây nano cấu trúc n-SnO2/n-WO3 98
4.2.1. Hình thái và cấu trúc 98
4.2.2. Đặc trưng nhạy khí H2S 103
4.2.3. Đặc trưng nhạy khí NO2 107
4.2.4. Cơ chế nhạy khí 112
4.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tính chất nhạy khí của cảm biến 113
4.4. Kết luận chương 4 114
KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ 116
TÀI LIỆU THAM KHẢO 118
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 134
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu, viết tắt | Tên tiếng Anh | Nghĩa tiếng Việt | |
1 | CVD | Chemical Vapour Deposition | Lắng đọng hóa học pha hơi |
2 | SEM | Scanning Electron Microscope | Kính hiển vi điện tử quét |
3 | TEM | Transmission Electron Microscope | Kính hiển vi điện tử truyền qua |
4 | FESEM | Field Emission Scanning Electron Microsope | Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường |
5 | HRTEM | High Resolution Transmission Electron Microscope | Kính hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao |
6 | SAED | Selective area electron diffraction | Nhiễu xạ điện tử chọn lọc vùng |
7 | EDS | Energy-dispersive X-ray spectroscopy | Phổ tán sắc năng lượng tia X |
8 | XRD | X-ray diffraction | Giản đồ Nhiễu xạ tia X |
9 | JCPDS | Joint Committee on Powder Diffraction Standards | Thẻ chuẩn |
10 | MFC | Mass Flow Controllers | Bộ điều khiển lưu lượng khí |
11 | NWs | Nanowires | Dây nano |
12 | ppb | Parts per billion | Một phần tỷ |
13 | ppm | Parts per million | Một phần triệu |
14 | Ra | Resistance in air | Điện trở đo trong không khí |
Có thể bạn quan tâm!
-
Nghiên cứu chế tạo và tính nhạy khí của cấu trúc dị thể giữa dây nano SnO2 và một số oxit kim loại bán dẫn - 2 -
Kết Quả Nghiên Cứu Chế Tạo Và Đặc Trưng Nhạy Khí Của Cấu Trúc Dị Thể Cùng Loại Hạt Tải N - N -
Cơ Chế Nhạy Khí Của Dây Nano Biến Tính Trên Cơ Sở Tiếp Xúc Dị Thể Có Cùng Loại Hạt Tải: (A) Trường Hợp Dây Nano Có Công Thoát Điện Tử Nhỏ
Xem toàn bộ 143 trang tài liệu này.
Rg | Resistance in gas | Điện trở đo trong khí thử | |
16 | Sccm | Standard cubic centimeters per minute | Đơn vị đo lưu lượng khí cm3/phút |
17 | SMO | Semiconductor Metal Oxide | Oxit kim loại bán dẫn |
18 | VLS | Vapour -Liquid -Solid | Hơi-lỏng-rắn |
19 | VS | Vapour -Solid | Hơi – rắn |
20 | PVD | Physical vapor deposition | Lắng đọng hơi vật lý |
21 | ALD | Atomic layer deposition | Lắng đọng lớp nguyên tử |
22 | UV | Ultraviolet | Tia cực tím |
23 | RSD | Relative standard deviation | Độ lệch chuẩn tương đối |
24 | LPG | Liquefied Petroleum Gas | Khí dầu mỏ hóa lỏng |
15
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Ảnh hưởng của việc tiếp xúc khí H2S [4] 14
Bảng 1.2. Đáp ứng khí của các dây nano oxit kim loại bán dẫn cấu trúc dị thể…. .33 Bảng 2.1. Các cảm biến Si (i= 1, 2 … 5) biến tính bằng dung dịch muối AgNO3 ở nồng độ và số lần nhúng khác nhau 48
Bảng 3.1. So sánh độ đáp ứng khí H2S dựa trên cảm biến khí SnO2 và SnO2/p-SMO.
……………………………………………………………………………………...66
Bảng 3.2. Thống kê các nghiên cứu về cảm biến khí H2S. 78
Bảng 4.1. Thời gian đáp ứng và hồi phục khí H2S (0,25 ÷ 2,5 ppm) tại 300, 350 và 400 oC của cảm biến dây nano SnO2 phủ ZnO với thời gian phủ là 10 min……… 90 Bảng 4.2. So sánh độ đáp ứng khí H2S, NO2 dựa trên cảm biến khí SnO2 và cảm biến SnO2/n -SMO 111