Nghiên cứu tổng hợp hình thái học film bản mỏng ZnO dạng que đơn tinh thể - kích thước nano trên đế kính dẫn trong suốt TCO :Báo cáo Khoa học tổng kết đề tài cấp Trường

BỘ CÔNG THƯƠNG

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC

KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU KHOA HỌCCẤP TRƯỜNG

Tên đề tài: Nghiên cứu tổng hợp hình thái học film bản mỏng ZnO dạng

que đơn tinh thể - kích thước nano trên đế kính dẫn trong suốt TCO

Mã số đề tài: 184.HH07

Chủ nhiệm đề tài: Văn Thanh Khuê

Đơn vị thực hiện: Khoa Công nghệ Hoá học trường Đại học Công Nghiệp

TPHCM

Tp. Hồ Chí Minh, ........…

1

LỜI CÁM ƠN

Đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp hình thái học film bản mỏng ZnO dạng que đơn tinh thể

- kích thước nano trên đế kính dẫn trong suốt TCO” được thực hiện tại Phòng thí

nghiệm Đại học công nghiệp TP. HCM. Với sự hỗ trợ kinh phí thực hiện của trường

Đại học Công nghiệp, Đề tài được thực hiện hoàn thành và đã đạt được những kết

quả đáng giá cho lĩnh vực vật liệu bán dẫn dạng film sử dụng làm điện cực quang

hóa cho phản ứng xúc tác quang. Chúng tôi chân thành cảm ơn quỹ nghiên cứu Khoa

học trường Đại học Công nghiệp TP. HCM, Khoa Công nghệ Hóa – Trường Đại học

Công nghiệp TP. HCM đã hỗ trợ để thực hiện hoàn thành Đề tài này.

2

PHẦN I. THÔNG TIN CHUNG

I. Thông tin tổng quát

1.1. Tên đề tài: Nghiên cứu tổng hợp hình thái học film bản mỏng ZnO dạng que đơn tinh

thể - kích thước nano trên đế kính dẫn trong suốt TCO.

1.2. Mã số: 184.HH07

1.3. Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực hiện đề tài

TT

Họ và tên

(học hàm, học vị)

Đơn vị công tác Vai trò thực hiện đề tài

1

TS. Văn Thanh Khuê

Khoa Công nghệ Hoá

học, trường Đại học

Công nghiệp TP.HCM

Chủ nhiệm đề tài

2

Huỳnh Nguyễn Việt Đức

Khoa Công nghệ Hoá

học, trường Đại học

Công nghiệp TP.HCM

Thành viên

3

TS. Nguyễn Văn Trọng

Khoa Công nghệ Hoá

học, trường Đại học

Công nghiệp TP.HCM

Thành viên

4

Lưu Thị Việt Hà

Khoa Công nghệ Hoá

học, trường Đại học

Công nghiệp TP.HCM

Thành viên

5

Khưu Châu Quang

Khoa Công nghệ Hoá

học, trường Đại học

Công nghiệp TP.HCM

Thành viên

1.4. Đơn vị chủ trì: Trường Đại học Công nghiệp TP. HCM

1.5. Thời gian thực hiện:

1.5.1. Theo hợp đồng: từ tháng 01 năm 2018 đến tháng 12 năm 2018

1.5.2. Gia hạn (nếu có): đến tháng 06 năm 2019

1.5.3. Thực hiện thực tế: từ tháng 01 năm 2018 đến tháng 06 năm 2019

1.6. Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có):

(Về mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết quả nghiên cứu và tổ chức thực hiện; Nguyên

nhân; Ý kiến của Cơ quan quản lý)

- Không.

1.7. Tổng kinh phí được phê duyệt của đề tài: 30.000.000 triệu đồng.

3

II. Kết quả nghiên cứu

1. Đặt vấn đề

Trong cuộc sống hiện đại ngày nay, nhu cầu về năng lượng cũng như các thiết bị công nghệ

hiện đại phục vụ cho cuộc sống văn minh của nhân loại là rất cao. Khoa học công nghệ

đóng vai trò trọng yếu đáp ứng các nhu cầu của xã hội văn minh, tạo ra sự phát triển về các

mặt kinh tế, xã hội và con người. Sự phát triển mạnh mẽ công nghệ thông tin, các thiết bị

điện tử và sự khủng hoảng của nguồn năng lượng trong những năm gần đây đã thôi thúc các

nhà khoa học không ngừng nổ lực tập trung nghiên cứu và phát triển các công nghệ tiên tiến

cao, các vật liệu mới an toàn, thân thiện môi trường và cũng như các nguồn năng lượng thay

thế (alternative enegy) mới an toàn và bền vững (sustainable). Một trong những công nghệ

phát triển như vũ bão hiện nay trong hầu hết các lĩnh vực đó là công nghệ nano trên cơ sờ

của vật liệu kích thước nano met. Với những tính năng ưu việt riêng và vượt trội so với các

vật liệu kích thươc lớn, vật liệu nano đã thu hút được các nhà khoa học đặc biệt chú ý

nghiên cứu, tìm hiểu và phát triển các tính năng trong nghiên cứu khoa học và ứng dụng

trong thực tiễn. Với thực tế gần đây, nhằm thu nhỏ kích thước của các linh kiện và vi mạch

điện tử đến ngưỡng nanomet, sản xuất những thiết bị điện tử nhỏ gọn hơn cùng với tốc độ

xử lý thông tin nhanh chóng hơn, vật liệu kích thước nano hay còn gọi ngắn gọn là vật liệu

nano đã được đưa vào trong thực tến sản xuất công nghiệp công nghệ cao. Một trong những

vật liệu nano được quan tâm nghiên cứu hiện nay đó là những tinh thể chất bán dẫn kích

thước nano được nghiên cứu mạnh mẽ cho các lĩnh vực điện tử, xúc tác và năng lượng mặt

trời trong những thập niên hiện nay.

2. Mục tiêu

Trong giai đoạn Việt Nam đang tập trung phát triển các ứng dụng của Internet of Things

hướng đến xây dựng thành phố thông minh, nâng cao chất lượng sống ngày càng tiên tiến và

tiện lợi hơn, một trong số đó phải kể đến sự phát triển bùng nổ của các thiết bị điện tử nhằm

đáp ứng nhu cầu của một quốc gia 90 triệu dân sử dụng internet, điện thoại thông minh vào

mức hàng đầu thế giới thì ngành công nghiệp vật liệu bán dẫn , đặc biệt là vật liệu quang

điện tử, đóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển và sản xuất các loại linh kiện và vi

mạch bán dẫn quang điện tử có kích thước thu nhỏ đến ngưỡng nanomet, khả năng xử lý

thông tin nhanh chóng, chính xác vì vật liệu bán dẫn quang điện tử đang ngày càng được cải

tiến về khả năng truyền dẫn điện, khả năng hấp thụ năng lượng trong khoảng quang phổ

rộng và độ bền vững cao.

4

Với mong muốn đóng góp một phần tri thức, mục tiêu lâu dài của nghiên cứu này là phát

triển vật liệu bán dẫn ZnO dạng film bảng mỏng nhằm chế tạo vật liệu giá thành thấp và dễ

dàng tổng hợp ứng dụng trong công nghệ thông tin, thiết bị điện tử và năng lượng mặt trời.

3. Phương pháp nghiên cứu

Dựa trên phương pháp thực nghiệm trực quang, tổng hợp và khảo sát các điều kiện, thông

số của sản phẩm vật liệu film bản mỏng của chất bán dẫn ZnO trên nền đế dẫn trong suốt

ITO. Áp dụng các công nghệ phân tích Hóa lý hiện đại như XRD, UV, SEM, TEM,

HRTEM, SEAD, FTIR và UV dùng để đặc trưng cho kết quả tổng hợp từ thực nghiệm.

4. Tổng kết về kết quả nghiên cứu

4.1. Đặc trưng film bảng mỏng mầm tinh thể ZnO

Hình 4.1. Hình ảnh chụp kỹ thuật số film mầm tinh thể ZnO trên kính dẫn trong suốt ITO

Hình 4.2. Hình SEM của film mầm tinh thể ZnO trên kính ITO. Ảnh chụp ở độ phân giải

100 k – scale bar: 500 nm

5

Hình 4.3. Kết quả XRD của film ITO phủ mầm tinh thể ZnO

4.2. Khảo sát một số thông số của phương pháp phủ quay (spin coating) tổng hợp mầm

tinh thể ZnO trên ITO

- Sự ảnh hưởng nồng độ của tiền chất lên mật độ lớp mầm ZnO phủ trên ITO

Hình 4.4. Ảnh SEM của mầm tinh thể ZnO được thực hiện bằng phương pháp spin coating ở các

nồng độ tiền chất khác nhau. a) Nồng độ ZnAc2 10 mM, b) Nồng độ ZnAc2 20 mM và Nồng độ

ZnAc2 40 mM.

- film mầm: