Thạc Sĩ Xây dựng hệ nhiệt CVD và chế tạo mặt nạ nano-micro bằng phương pháp NSL

(Luận văn hoàn chỉnh, dài 71 trang)



Lời nói đầu
Những năm gần đây chứng kiến sự phát triển nhảy vọt của ngành công
nghiệp bán dẫn với những đóng góp quan trọng của nó vào sự biến chuyển của xã
hội loài người. Cùng với đó là nhu cầu tạo nên các thiết bị bán dẫn hoạt động với
hiệu suất cao, tiêu thụ điện năng thấp đã thúc đẩy sự phát triển của công nghệ nano.
Công nghệ nano hứa hẹn sẽ là một nên công nghệ chủ chốt làm đổi thay một các
toàn diện đời sống con người. Đó chính là động lực cho những nghiên cứu được
tiến hành một cách toàn diện và tỉ mỉ các cấu trúc nano thấp chiều đang diễn ra một
cách sôi động trên toàn thế giới
Cấu trúc nano với các cấu trúc thấp chiều đã được nghiên cứu và phát triển
với nhiều thành tựu to lớn mà trong đó là khả năng tạo nên các cấu trúc nano 1
chiều bằng cơ chế VLS. Khả năng chế tạo các mạng nano có cấu trúc 1 chiều sắp
xếp một cách trật tự trên đế nền mở ra nhiều ứng dụng trong nghiên cứu và phát
triển các thiết bị quang tử học.
Với mong muốn xây dựng một hệ chế tạo cấu trúc nano 1 chiều và với sự
dẫn dắt của Thầy hướng dẫn, trong đề tài này chúng tôi thực hiện bằng cách xây
dựng nên hệ nhiệt CVD và tiến hành chế tạo mặt nạ ở kích thước micro-nano bằng
phương pháp NSL như là một bước tiên quyết để có thể tạo nên các cấu trúc sợi
nano ZnO sắp xếp một cách trật tự trên bề mặt đế.


Mục lục
Lời Nói Đầu
Chương I : Tổng quan . 2
1.Tổng quan CVD 3
1.1. Các quá trình trong phương pháp CVD 3
1.1.1. Vận chuyển các precusor vào buồng phản ứng 4
1.1.2. Các phản ứng pha khí: 6
1.1.3. Khuếch tán và kết hợp để tạo màng trên đế: 7
1.1.4. Giải hấp các sản phẩm phụ và vận chuyển ra khỏi buồng: 8
1.2. Ưu nhược điểm của phương pháp CVD 9
1.3. Phân loại các phương pháp CVD .10
1.4. Nhiệt bốc bay vận chuyển: .10
2. Cơ chế VLS tạo sợi nano ZnO .12
2.1. Cơ chế VLS 12
2.2. Tổng hợp sợi nano ZnO bằng cơ chế VLS .13
2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo sợi nano ZnO theo cơ chế VLS: .16
2.2.1. Nhiệt độ của vật liệu nguồn: .16
2.2.2. Nhiệt độ đế: .16
2.2.3. Ảnh hưởng của tốc độ dòng khí vận chuyển: 18
2.2.4. Áp suất riêng phần và áp suất toàn phần: 19
2.2.5. Vật liệu đế : .20
2.2.6. Chất xúc tác: 21
2.2.7. Oxy: .21
2.4. Tính chất ZnO nanowire 21
3. Tổng quát chế tạo mặt nạ kích thước nano-micro bằng phương pháp NSL: 22
3.1. Giới thiệu : .22
3.2. Tổng quan về các khối cầu nano trong phương pháp NSL : 25
3.2.1. Các khối cầu nano : .25
3.2.2. Tương tác giữa các khối cầu nano trong dung dịch: .26
3.3. Các quá trình tạo mạng vật liệu kích thước nano theo phương pháp NSL : 27
3.3.1. Tạo màng đơn lớp xếp chặt .27
3.3.2. Lắng đọng vật liệu cần tạo mạng 29
3.3.3. Tạo mạng .29
Chương II . Tiến trình Thực nghiệm .31
1. Xây dựng hệ nhiệt CVD : .31
1.1. Hệ tạo chân không cao : 32
1.1.1. Bơm sơ cấp (Bơm stato lá gạt): 32
1.1.2. Bơm khuếch tán: 33
1.2. Hệ chân không duy trì áp suất làm việc : .34
1.2.1. Bơm sơ cấp (Bơm roto lá gạt): .35
1.2.2. Bơm Roots: .35
1.3. Bộ đo chân không .37
1.4. Hệ tạo nhiệt: 38
1.4.1. Bộ phận lò: 38
1.4.2. Bộ phận điều khiển nhiệt: .39
1.4.3. Bộ phận hiển thị nhiệt: 41
1.5. Buồng làm việc: .42
1.6. Hệ vi chỉnh khí .43
1.6.1. Các bình khí 43
1.6.2. Flowmeter .44
1.6.3 Van tiết lưu: .44
2. Vận hành hệ nhiệt CVD: 45
2.1. Qui tắc vận hành hệ nhiệt CVD .45
2.1.1. Đặt mẫu: 46
2.1.2. Nâng nhiệt : .46
2.1.3. Tắt lò và lấy mẫu ra khỏi buồng 46
2.2. Qui tắc điều khí : 47
2.3. Các bước xử lý sự cố trong quá trình hoạt động của hệ : .47
3. Chế tạo mặt nạ nano-micro bằng phương pháp NSL 48
3.1. Chuẩn bị .48
3.2. Tiến hành 49
3.2.1. Tạo màng đơn lớp xếp chặt: 49
3.2.2. Lắng đọng vật liệu cần tạo mạng : 51
3.2.3. Tạo mạng : 52
Chương III Kết quả và thảo luận 53
1. Xây dựng hệ Nhiệt CVD .53
1.1. Cấu tạo hệ nhiệt CVD 53
1.2. Profile nhiệt độ của buồng làm việc .54
2. Ứng dụng trong ủ nhiệt màng ZnO:Al 56
3. Tạo mặt nạ nano-micro bằng phương pháp NSL 58
3.1. Khảo sát bằng kính hiển vi quang học truyền qua: 58
3.2. Khảo sát bằng kính hiển vi điện tử quét .61
Chương IV: Kết luận : 65
Chương IV: Tài liệu tham khảo: .67