Đề tai : Nghiên cứu chế tạo ống nano carbon và khảo sát khả năng ứng dụng trong các thiết bị phát xạ trường
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (13.87 MB, 215 trang )
BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ PHÒNG THÍ NGHIỆM CÔNG NGHỆ NANO
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
ĐỀ TÀI NGHỊ ĐỊNH THƯ
CHƯƠNG TRÌNH HỢP TÁC GIỮA 2 CHÍNH PHỦ VIỆT NAM VÀ HÀN QUỐC
BÁO CÁO TỔNG KẾT
KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO ỐNG NANO CARBON VÀ KHẢO
SÁT KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG CÁC THIẾT BỊ
PHÁT XẠ TRƯỜNG
Cơ quan chủ trì nhiệm vụ: Phòng Thí Nghiệm Công Nghệ Nano
Đại Học Quốc Gia Tp. HCM
Chủ nhiệm nhiệm vụ: TS. Đinh Duy Hải
8971
Tp.Hồ Chí Minh -2010
1
ĐẠI HỌC QUỐC TP.HCM
PHÒNG THÍ NGHIỆM CÔNG NGHỆ NANO
__________________
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
TP.HCM, ngày 01 tháng 12 năm 2010.
BÁO CÁO THỐNG KÊ
KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
I. THÔNG TIN CHUNG
1. Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo ống nano carbon và khảo sát khả năng
ứng dụng trong các thiết bị phát xạ trường (Study on Carbon Nanotube
Synthesis and Application in Field Emission Devices).
Mã số đề tài, dự án:
Thuộc: Chương trình hợp tác nghiên cứu khoa học và phát triển công
nghệ Việt Nam - Hàn Quốc theo nghị định thư.
2. Chủ nhiệm đề tài/dự án:
Họ và tên: Đinh Duy Hải
Ngày, tháng, năm sinh: 20/09/1978 Nam/ Nữ: Nam
Học hàm, học vị: Tiến sĩ
Chức danh khoa học: Gi
ảng viên chính Chức vụ: Nghiên cứu viên
Điện thoại: Tổ chức: 0837242160 (4633) Nhà riêng: 0862810283
Mobile: 0908030710
Fax: 0837242163 E-mail:
Tên tổ chức đang công tác: Phòng Thí Nghiệm Công Nghệ Nano
Địa chỉ tổ chức: Khu Phố 6, P. Linh Trung, Q. Thủ Đức, Tp. HCM
Địa chỉ nhà riêng: 118 Đường 17B Khu đô thị An Phú-An Khánh, P.
An Phú, Q2, Tp. HCM
3. Tổ chức chủ trì đề tài:
Tên tổ chức chủ trì đề tài: Phòng Thí Nghiệm Công Nghệ Nano
Điện thoại: 0837242160 (4612) Fax: 0837242163
E-mail:
Website: www.hcmlnt.edu.vn
2
Địa chỉ: Khu Phố 6, P. Linh Trung, Q. Thủ Đức, Tp. HCM
Họ và tên thủ trưởng tổ chức: Đặng Mậu Chiến
Số tài khoản: 060190000100
Ngân hàng: Kho Bạc Nhà Nước TP.Hồ Chí Minh
Tên cơ quan chủ quản đề tài: Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
II. TÌNH HÌNH THỰC HIỆN
1. Thời gian thực hiện đề tài/dự án:
- Theo Hợp đồng đã ký kết: từ 10/2007 đến 10/2009
- Thực tế thực hiện: từ 10/2007 đến 10/2010
2. Kinh phí và sử dụng kinh phí:
a) Tổng số kinh phí thực hiện: 1200 tr.đ, trong đó:
+ Kính phí hỗ trợ từ SNKH: 1200 tr.đ.
+ Kinh phí từ các nguồn khác: 0 tr.đ.
b) Tình hình cấp và sử dụng kinh phí từ nguồn SNKH:
Theo kế hoạch Thực tế đạt được
Số
TT
Thời gian
(Tháng, năm)
Kinh phí
(Tr.đ)
Thời gian
(Tháng, năm)
Kinh phí
(Tr.đ)
Ghi chú
(Số đề nghị
quyết toán)
1 10/2007 –
10/2009
1.200 10/2007 –
10/2010
1.200 1.200
c) Kết quả sử dụng kinh phí theo các khoản chi:
Đơn vị tính: Triệu đồng
Theo kế hoạch Thực tế đạt được
Số
TT
Nội dung
các khoản chi
Tổng SNKH Nguồn
khác
Tổng SNKH Nguồn
khác
1 Trả công lao động
(khoa học, phổ
thông)
600 600 600 600
2 Nguyên, vật liệu,
năng lượng
301 301 301 301
3 Thiết bị, máy móc
4 Xây dựng, sửa
chữa nhỏ
5 Chi khác 299 299 197 197
Tổng cộng 1.200 1.200 1.098 1.098
3
- Lý do thay đổi (nếu có):
3. Các văn bản hành chính trong quá trình thực hiện đề tài/dự án:
(Liệt kê các quyết định, văn bản của cơ quan quản lý từ công đoạn xác định nhiệm vụ, xét chọn,
phê duyệt kinh phí, hợp đồng, điều chỉnh (thời gian, nội dung, kinh phí thực hiện nếu có); văn
bản của tổ chức chủ trì đề tài, dự án (đơn, kiến nghị điều chỉnh nếu có)
Số
TT
Số, thời gian ban
hành văn bản
Tên văn bản Ghi chú
1 45/2007/HĐ-
NĐT ngày
01/10/2007
Hợp đồng thực hiện nhiệm vụ
hợp tác quốc tế về KH và CN
theo Nghị định thư
2 261/ĐHQG-
PTNCNNano
ngày 24/06/2008
Thay đổi Chủ nhiệm nhiệm
vụ hợp tác KH&CN theo
Nghị định thư với Hàn Quốc
3 1721/BKHCN-
XHTN ngày
18/07/2008
Thay đổi Chủ nhiệm nhiệm
vụ hợp tác KH&CN theo
Nghị định thư với Hàn Quốc
4 180/QĐ-ĐHQG-
TCCB ngày
05/07/2007
Quyết định về việc cử viên
chức đi công tác tại Hàn
Quốc
5 190/QĐ-ĐHQG-
TCCB ngày
11/06/2008
Quyết định về việc cử viên
chức đi công tác tại Hàn
Quốc
6 256/QĐ-ĐHQG-
TCCB ngày
22/07/2008
Quyết định về việc cử viên
chức đi công tác tại Hàn
Quốc
7 269/QĐ-ĐHQG-
TCCB ngày
06/08/2008
Quyết định về việc cử viên
chức đi công tác tại Hàn
Quốc
8 1667/QĐ-
BKHCN ngày
04/08/2008
Quyết định về việc cử cán bộ
đi công tác tại Hàn Quốc
4. Tổ chức phối hợp thực hiện đề tài, dự án:
Số
TT
Tên tổ chức
đăng ký theo
Thuyết minh
Tên tổ chức đã
tham gia thực
hiện
Nội dung
tham gia chủ
yếu
Sản phẩm
chủ yếu đạt
được
Ghi
chú*
A Phía Việt Nam
4
1 Phòng Thí
Nghiệm Công
Nghệ Nano -
ĐHQG TP.
HCM, Việt
Nam
Phòng Thí
Nghiệm Công
Nghệ Nano -
ĐHQG TP.
HCM, Việt
Nam
Nghiên cứu
công nghệ chế
tạo ống nano
carbon, đánh
giá cấu trúc
và tính chất
ống nano
carbon, khảo
sát khả năng
ứng dụng
trong các thiết
bị phát xạ
trường.
-Quy trình
công nghệ chế
tạo ống nano
carbon.
-Khảo sát khả
năng ứng
dụng trong
các thiết b
ị
phát xạ
trường.
2 Bộ Môn Cơ Sở
Khoa Học Vật
Liệu, Khoa
Công Nghệ Vật
Liệu - Trường
ĐH Bách Khoa
TP. HCM.
Bộ Môn Cơ Sở
Khoa Học Vật
Liệu, Khoa
Công Nghệ Vật
Liệu - Trường
ĐH Bách Khoa
TP. HCM.
Tiếp thu quy
trình công
nghệ chế tạo,
đánh giá tính
chất điện của
ống nano
carbon, khảo
sát khả năng
ứng dụng
trong các thiết
bị phát xạ
trườ
ng.
Tiếp thu quy
trình công
nghệ chế tạo,
đánh giá tính
chất điện của
ống nano
carbon, khảo
sát khả năng
ứng dụng
trong các thiết
bị phát xạ
trường.
3 Công Ty Cổ
Phần Công
Nghệ Nano Phát
Sáng
(NAPOTEC)
Công Ty Cổ
Phần Năng
Lượng Mặt Trời
Đỏ (RSE)
17 Phan Phú
Tiên, P10, Q5,
Tp HCM
Thử nghiệm
khả năng ứng
dụng của ống
nano carbon
chế tạo trong
các thiết bị
phát xạ
trường và ứng
dụng kết quả
vào sản xuất.
Thử nghiệm
khả năng ứng
dụng của ống
nano carbon
chế tạo trong
các thiết bị
phát xạ
trường và ứng
dụng kết quả
vào sản xuất.
B
Phía đối tác
nước ngoài
5
1 Trung tâm
Nghiên cứu Ống
nano carbon và
Nanocomposit,
Đại học
Sungkyunkwan
(SKKU), Hàn
Quốc.
Trung tâm
Nghiên cứu Ống
nano carbon và
Nanocomposit,
Đại học
Sungkyunkwan
(SKKU), Hàn
Quốc.
-Chuyên gia
Hàn Quốc
giúp đào tạo
cán bộ về quy
trình công
nghệ chế tạo
ống nano
carbon,
-Trao đổi kiến
thức công
nghệ và hỗ trợ
đánh giá cấu
trúc và tính
chất của ống
nano carbon
chế tạo,
-Nghiên cứu
cơ chế phát
triển ố
ng nano
carbon bằng
thiết bị TEM,
- Hợp tác
nghiên cứu
khả năng ứng
dụng của ống
nano carbon
chế tạo trong
các thiết bị
phát xạ
trường.
-Đào tạo cán
bộ về quy
trình công
nghệ chế tạo
ống nano
carbon,
-Trao đổi kiến
thức công
nghệ và hỗ trợ
đánh giá cấu
trúc và tính
chất của ống
nano carbon
chế tạo,
-Nghiên cứu
cơ chế phát
triển ống nano
carbon bằng
thiết bị TEM,
-Hợp tác
nghiên cứu
khả năng ứng
dụng của ống
nano carbon
chế tạo trong
các thiết bị
phát xạ
trường.
- Lý do thay đổi (nếu có):
5. Cá nhân tham gia thực hiện đề tài, dự án:
(Người tham gia thực hiện đề tài thuộc tổ chức chủ trì và cơ quan phối hợp, không quá 10
người kể cả chủ nhiệm)
Số
TT
Tên cá nhân
đăng ký theo
Thuyết minh
Tên cá nhân
đã tham gia
thực hiện
Nội dung
tham gia
chính
Sản phẩm
chủ yếu đạt
được
Ghi
chú*
6
A
Phía Việt
Nam
1
PGS. TS.
Đặng Mậu
Chiến
PGS. TS.
Đặng Mậu
Chiến
Tư vấn khoa
học
2
GS. TS. Lê
Khắc Bình
TS. Đinh Duy
Hải
Chủ nhiệm đề
tài
3
Th.S. Đoàn
Đức Chánh
Tín
Th.S. Đoàn
Đức Chánh
Tín
Thực hiện đề
tài
4
KS. Trần
Thiện Tuấn
ThS. Nguyễn
Tuấn Anh
Thực hiện đề
tài
5
ThS. Đinh
Công Trường
Thực hiện đề
tài
6
CN.Phạm Tấn
Thi
Thực hiện đề
tài
7
NCS.Nguyễn
Thị Xuyến
Thực hiện đề
tài
8
ThS. Nguyễn
Phước Trung
Hòa
Thực hiện đề
tài
B
Phía Đối tác
nước ngoài
1
GS. Chong-
Yun Park
GS. Chong-
Yun Park
Tư vấn khoa
học
2
GS. Seong
Kyu Kim
GS. Seong
Kyu Kim
Điều phối các
hoạt động hợp
tác
3
GS. Young
Hee Lee
GS. Young
Hee Lee
Hướng dẫn
nghiên cứu
4
GS. Cheol-
Woong Yang
GS. Cheol-
Woong Yang
Hướng dẫn
nghiên cứu
5
GS. Ji-Beom
Yoo
GS. Ji-Beom
Yoo
Tư vấn khoa
học
- Lý do thay đổi: Đổi chủ nhiệm đề tài.
6. Tình hình hợp tác quốc tế:
Số
TT
Theo kế hoạch
(Nội dung, thời gian, kinh phí, địa
Thực tế đạt được
(Nội dung, thời gian, kinh phí, địa
Ghi
chú*
7
điểm, tên tổ chức hợp tác, số đoàn,
số lượng người tham gia )
điểm, tên tổ chức hợp tác, số đoàn,
số lượng người tham gia )
1 Đào tạo cán bộ, nghiên cứu
sinh tại Trung tâm Nghiên cứu
Ống nano carbon và
Nanocomposit, Đại học
Sungkyunkwan (SKKU), Hàn
Quốc.
Số lượng : 02 cán bộ
Thời gian : 2 lượt x 6 tháng
Kinh phí: phía Hàn Quốc đài
thọ
- 03 lượt cán bộ đi thực tập
trong 3 tháng tại Hàn Quốc
- 01 nghiên cứu sinh học tập
tại Trung tâm Nghiên cứu Ống
nano carbon và Nanocomposit,
Đại học Sungkyunkwan
(SKKU), Hàn Quốc.
- Kinh phí: phía Hàn Quốc đài
thọ
2 Đoàn cán bộ VN đi công tác
sang Hàn Quốc
Số lượng : 05 người
Thời gian : 6 ngày
- Kinh phí : phía Việt Nam đài
thọ
- 04 cán bộ VN đi công tác tại
Hàn Quốc từ ngày 24/08/2008
đến ngày 30/08/2008.
- Kinh phí: phía Việt Nam đài
thọ
- Lý do thay đổi (nếu có):
7. Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị:
Số
TT
Theo kế hoạch
(Nội dung, thời gian, kinh phí,
địa điểm )
Thực tế đạt được
(Nội dung, thời gian, kinh phí,
địa điểm )
Ghi chú*
1 Tổ chức 01 Hội nghị khoa
học Quốc tế Hàn Quốc –
Việt Nam về Khoa học và
Công nghệ Nano tại Hàn
Quốc
Kinh phí: phía Hàn Quốc
đài thọ
1) The 1st International
Workshop on
Nanotechnology and
Application (IWNA 2007),
October 2007, in Vung Tau,
Vietnam.
Kinh phí: Phía Việt Nam tự
tổ chức.
2) Tổ chức 01 Hội nghị
khoa học Quốc tế Hàn Quốc
– Việt Nam về Khoa học và
Công nghệ Nano tại Hàn
Quốc vào tháng 08/2008
Kinh phí: phía Hàn Quốc
đài thọ
3) The 2nd International
Workshop on
8
Nanotechnology and
Application (IWNA 2009),
November 2009, in Vung
Tau,
Vietnam.
Kinh phí: Phía Việt Nam tự
tổ chức.
- Lý do thay đổi (nếu có):
8. Tóm tắt các nội dung, công việc chủ yếu:
(Nêu tại mục 15 của thuyết minh, không bao gồm: Hội thảo khoa học, điều tra khảo sát
trong nước và nước ngoài)
Thời gian
(Bắt đầu, kết thúc
- tháng … năm)
Số
TT
Các nội dung, công việc
chủ yếu
(Các mốc đánh giá chủ yếu)
Theo kế
hoạch
Thực tế
đạt được
Người,
cơ quan
thực hiện
1
Nghiên cứu, tham khảo các
tài liệu về quy trình công
nghệ chế tạo ống nano carbon
theo phương pháp PECVD.
Tháng 01 –
02/2007
Tháng 10
– 12/2007
PTN Công
nghệ Nano
2
Trao đổi kinh nghiệm với các
chuyên gia Hàn Quốc về quy
trình công nghệ chế tạo.
Tháng 01 -
03/2007
Tháng
10/2007 -
01/2008
PTN Công
nghệ Nano,
Trung tâm
Nghiên cứu
Ống nano
carbon và
Nanocompo
sit
3
Thiết lập quy trình công nghệ
chế tạo ống nano carbon bằng
phương pháp CVD.
Tháng 02 -
03/2007
Tháng
12/2007 -
02/2008
PTN Công
nghệ Nano,
Trung tâm
Nghiên cứu
Ống nano
carbon và
Nanocompo
sit
4
Tiến hành thử nghiệm chế tạo
các loại vật liệu xúc tác.
Tháng 04 -
06/2007
Tháng
04/2008 -
06/2009
PTN Công
nghệ Nano
9
5
Khảo sát cấu trúc bề mặt
màng xúc tác bằng SEM,
AFM.
Tháng 04 -
06/2007
Tháng
07/2008 -
09/2009
PTN Công
nghệ Nano
6
Chế tạo ống nano carbon
bằng phương pháp CVD.
Tháng 07 -
08/2007
Tháng
11/2008 -
06/2009
PTN Công
nghệ Nano
7
Khảo sát ảnh hưởng vật liệu
xúc tác, chiều dày lớp xúc tác
đến sự phát triển của ống
nano carbon.
Tháng 08 -
09/2007
Tháng
04/2008 -
07/2009
PTN Công
nghệ Nano
8
Khảo sát ảnh hưởng của các
thông số công nghệ đến cấu
trúc và tính chất của ống
nano carbon chế tạo.
Tháng 08 -
09/2007
Tháng
08/2008 -
10/2009
PTN Công
nghệ Nano,
Bộ Môn Cơ
Sở Khoa
Học Vật
Liệu
9
Quan sát ống nano carbon
bằng SEM.
Tháng 10 -
11/2007
Tháng
08/2008 -
10/2009
PTN Công
nghệ Nano
10
Phân tích cấu trúc và đánh
giá tính chất ống nano carbon
chế tạo bằng phổ Raman.
Tháng 11 -
12/2007
Tháng
09/2008 -
10/2009
PTN Công
nghệ Nano
11
Đánh giá sự ảnh hưởng của
vật liệu xúc tác, chiều dày
lớp xúc tác đến sự phát triển
của ống nano carbon.
Tháng 01 -
02/2008
Tháng
11/2008 -
01/2010
PTN Công
nghệ Nano
12
Đánh giá sự ảnh hưởng của
các thông số công nghệ đến
cấu trúc và tính chất của ống
nano carbon chế tạo.
Tháng 02 -
03/2008
Tháng
12/2008 -
01/2010
PTN Công
nghệ Nano,
Bộ Môn Cơ
Sở Khoa
Học Vật
Liệu
13
Nghiên cứu cơ chế phát triển
ống nano carbon bằng thiết bị
TEM.
Tháng 04 -
06/2008
Tháng
02/2009 -
04/2010
PTN Công
nghệ Nano,
Trung tâm
Nghiên cứu
Ống nano
carbon và
Nanocompo
sit
10
14
Điều chỉnh và tối ưu hoá các
thông số công nghệ để chế
tạo ống nano carbon với cấu
trúc và các tính chất mong
muốn.
Tháng 04 -
06/2008
Tháng
04/2009 -
06/2010
PTN Công
nghệ Nano
15
Khảo sát các tính chất của
ống nano carbon yêu cầu
dùng trong các thiết bị phát
xạ trường.
Tháng 07 -
08/2008
Tháng
04/2010 -
06/2010
PTN Công
nghệ Nano,
Bộ Môn Cơ
Sở Khoa
Học Vật
Liệu
16
Nghiên cứu khả năng ứng
dụng của ống nano carbon
chế tạo trong các thiết bị phát
xạ trường.
Tháng 07 -
09/2008
Tháng
04/2010 -
07/2010
PTN Công
nghệ Nano,
Trung tâm
Nghiên cứu
Ống nano
carbon và
Nanocompo
sit
17
Hoàn thiện quy trình công
nghệ chế tạo ống nano
carbon.
Tháng 10 -
11/2008
Tháng
04/2010 -
07/2010
PTN Công
nghệ Nano,
Bộ Môn Cơ
Sở Khoa
Học Vật
Liệu
18
Thử nghiệm khả năng ứng
dụng của ống nano carbon
chế tạo trong các thiết bị phát
xạ trường.
Tháng 10 -
11/2008
Tháng
08/2010 -
09/2010
PTN Công
nghệ Nano,
Trung tâm
Nghiên cứu
Ống nano
carbon và
Nanocompo
sit
19
Thử nghiệm khả năng ứng
dụng của ống carbon trong
việc chế tạo linh kiện điện tử
(transistors hiệu ứng trường –
CNTFET)
Tháng 10 -
11/2008
Tháng
09/2010 –
10/2010
PTN Công
nghệ nano.
20
Viết báo cáo, tổ chức tổng
kết, đánh giá nghiệm thu kết
Tháng 11 -
12/2008
Tháng
11/2010
PTN Công
nghệ Nano
11
quả, đề xuất các vấn đề cần
nghiên cứu tiếp theo.
- Lý do thay đổi (nếu có): Theo hợp đồng nhiệm vụ được chính thức bắt đầu
vào 01/10/2007
III. SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI, DỰ ÁN
1. Sản phẩm KH&CN đã tạo ra:
a) Sản phẩm Dạng I:
Số lượng
Số
TT
Tên sản phẩm và
chỉ tiêu chất lượng
chủ yếu
Đơn
vị đo
Theo
kế
hoạch
Thực tế
đạt
được
Mức chất lượng
1
Ông nano carbon
chế tạo bằng
phương pháp CVD
Ống 05 06
- Ống nano carbon đơn
vách/đa vách.
- Đường kính trung
bình 5 – 50 nm.
- Chiều dài 1 – 5 µm.
- Khả năng phát xạ
trường 1-20V/µm, mật
độ dòng 0.05A/cm
2
2
Transistor hiệu ứng
trường sử dụng ống
nano carbon
(CNTFET)
Cái 0 50
- Kích thước: Width:
2-10µm; Lenght: 20-
200µm; Number: 5-50
cặp cực.
- Dòng Id-Vd > -10µA.
- Lý do thay đổi (nếu có):
b) Sản phẩm Dạng II:
Yêu cầu khoa học
cần đạt
Số
TT
Tên sản phẩm
Theo kế hoạch Thực tế
đạt được
Ghi chú
1
Quy trình công
nghệ chế tạo ống
nano carbon bằng
phương pháp CVD
01 quy trình chế
tạo tạo ống nano
carbon bàng
phương pháp
CVD trên cơ sở
trang thiết bị phù
hợp
03 quy trình chế
tạo tạo ống nano
carbon bàng
phương pháp
CVD trên các
thiết bị tại Phòng
Thí Nghiệm Công
12
Nghệ Nano.
- Lý do thay đổi (nếu có):
c) Sản phẩm Dạng III:
Yêu cầu khoa học
cần đạt
Số
TT
Tên sản phẩm
Theo
kế hoạch
Thực tế
đạt được
Số lượng, nơi công bố
(Tạp chí, nhà xuất bản)
1 Báo cáo thuyết minh
trình bày số liệu, báo
cáo phân tích về kết
quả chế tạo ống nano
carbon và thử nghiệm
ứng dụng
2 2
2 Các bài báo / báo cáo
khoa học
2 3 - Proceedings of IWNA,
Vietnam, 568-571 (2007)
- The 216th ECS
Meeting, Austria (2008)
- Advances in Natural
Sciences: Nanoscience
and Nanotechnology,
Vietnam (2010)
- Lý do thay đổi (nếu có):
d) Kết quả đào tạo:
Số lượng
Số
TT
Cấp đào tạo, Chuyên ngành đào
tạo
Theo kế
hoạch
Thực tế
đạt được
Ghi chú
(Thời gian
kết thúc)
1
Kỹ sư:
Hồ Ngọc Vỹ, “Tổng hợp và khảo
sát tính chất màng xúc tác ứng
dụng cho chế tạo màng nano
carbon” Trường ĐHBK - ĐHQG
TP. HCM, 2008.
Trần Đức Nghĩa, “Nghiên cứu
chế tạo bộ phận đo tính chất phát
xạ trường của ống nano carbon”
Trường ĐHBK - ĐHQG TP.
HCM, 2009.
02
02
2008
2009
13
2
Thạc sỹ: (chương trình liên kết
giữa PTN CN Nano (LNT) và
Trường ĐH Công nghệ – ĐHQG
HN)
Nguyễn Tuấn Anh, “Nghiên
cứu, tổng hợp ống than nano
nhằm ứng dụng trong pin nhiên
liệu dùng methanol trực tiếp
(DMFC)”
ĐHQG Hà Nội, 2009
Hoàng Hải Liêm, “Thiết kế, chế
tạo và kiểm tra các đặc tính điện
của Transistor hiệu ứng trường
(FET) sử dụng ống nano carbon”
ĐHQG Hà Nội , 2010
Phạm Đông Phương(*),
“Nghiên cứu tối ưu hóa quy trình
tổng hợp nano carbon (CNTs)
mọc thẳng đứ
ng bằng phương
pháp lắng đọng hóa học nhiệt từ
pha hơi (t-CVD) trên nền xúc tác
Ni, Fe”
ĐHQG Hà Nội , 2011
01 03
2009
2010
2011
3
Đào tạo cán bộ và chuyên gia :
- TS. Đinh Duy Hải
- CN. Phạm Tấn Thi
- ThS. Nguyễn Tuấn Anh
02 03
2008
2007
2008
(*) Chuẩn bị bảo vệ
- Lý do thay đổi (nếu có):
2. Đánh giá về hiệu quả do đề tài, dự án mang lại:
a) Hiệu quả về khoa học và công nghệ:
- Nắm vững 03 quy trình công nghệ chế tạo ống nano carbon bằng phương
pháp CVD với các trang thiết bị, cơ sở vật chất hiện đại tại Hàn Quốc.
- Khảo sát và tìm hiểu các ứng dụng của ống nano carbon trong các thiết bị
phát xạ trường được triển khai tại trung tâm CNNC, Hàn Quốc.
14
- Xây dựng và hoàn thiện 01 quy trình chế tạo ống nano carbon trong điều
kiện cơ sở vật chất ở Phòng Thí Nghiệm Công Nghệ Nano, Việt Nam.
- Khảo sát đặc tính phát xạ trường của ống nano carbon.
- Chế tạo thử nghiệm linh kiện sử dụng ống nano carbon làm Transistor
trường (FET-CNTs)
b) Hiệu quả về kinh tế xã hội:
* Bồi dưỡng, đào tạo cán bộ trong lãnh vực công nghệ cao:
- Thông qua các nghiên cứu về chế tạ
o và đánh giá ống nano carbon, tạo cơ sở
để xây dựng đội ngũ cán bộ có chuyên môn về lãnh vực công nghệ cao, tiếp
cận trình độ khoa học kỹ thuật của khu vực và trên thế giới.
- Dự án này tạo điều kiện để đào tạo sinh viên, học viên cao học và các cán bộ
nghiên cứu trẻ của ĐH Quốc Gia TP. HCM, góp phần đào tạo nhân lực trình
độ cao cho đơn vị nói riêng và cả nước nói chung.
*
Đối với lãnh vực khoa học có liên quan:
- Chế tạo ống nano carbon và hướng đến ứng dụng chúng trong các linh kiện
phát xạ trường phục vụ cho ngành công nghiệp điện - điện tử, sẽ giúp các đơn
vị nghiên cứu khác trong nước (các Trường, Viện, Trung tâm nghiên cứu…)
có được phương tiện nghiên cứu mới, hứa hẹn các kết quả mới trong lãnh vực
nghiên cứu điện - điện tử cũng nh
ư trong công nghiệp sản xuất.
- Bên cạnh đó, sản phẩm nghiên cứu là mẫu ống nano carbon có thể cung cấp
cho các đơn vị nhằm thúc đẩy những nghiên cứu cơ bản về ống nano carbon
trong nước.
- Kết quả nghiên cứu ứng dụng của đề tài này sẽ thúc đẩy những nghiên cứu
tiếp theo về ống nano carbon trong nước và góp phần xây dựng ngành công
nghệ micro-nano tại Việt Nam.
3. Tình hình thực hiện chế
độ báo cáo, kiểm tra của đề tài:
Số
TT
Nội dung
Thời gian
thực hiện
Ghi chú
(Tóm tắt kết quả, kết luận chính, người
chủ trì…)
I Báo cáo định kỳ
Lần 1 Từ tháng
10/2007 đến
tháng
10/2008
- Thực hiện 03 Mẫu ống nano
carbon đáp ứng yêu cầu của
Thuyết mình.
- Xây dựng 02 Quy trình tổng hợp
ống nano carbon bằng phương
pháp CVD.
15
- 03 cán bộ thực tập 3 tháng tại
Hàn Quốc
- Tổ chức Hội nghị khoa học Quốc
tế Hàn Quốc – Việt Nam về Khoa
học và Công nghệ Nano tại Hàn
Quốc.
Lần 2 Từ tháng
10/2008 đến
tháng
10/2009
- Thực hiện 03 Mẫu ống nano
carbon đáp ứng yêu cầu của
Thuyết mình.
- Xây dựng 01 Quy trình tổng hợp
ống nano carbon bằng phương
pháp CVD.
- Khảo sát tính chất của ống nano
carbon tạo thành
- Nghiên cứu khả năng ứng dụng
của ống nano carbon trong các
thiết bị phát xạ trường
- Hoàn thiện quy trình công nghệ
chế tạo ống nano carbon.
- Đào tạo 02 thạ
c sỹ
Lần 3 Từ tháng
10/2009 đến
tháng
06/1020
- Chế tạo thử nghiệm linh kiện sử
dụng ống nano carbon làm
Transistor trường (CNT-FET):
- Đánh giá thử nghiệm linh kiện:
đo các đặc tính I-V.
II Kiểm tra định kỳ 15/07/2010 Về cơ bản nhiệm vụ đã hoàn thành
khối lượng công việc đề ra. Cần
đẩy nhanh tiến độ nghiệm thu.
Bổ sung báo cáo về tình hình hợp
tác quốc tế.
III Nghiệm thu cơ sở 23/12/2010
Chủ nhiệm đề tài
TS. Đinh Duy Hải
Thủ trưởng tổ chức chủ trì
PGS.TS. Đặng Mậu Chiến
Chủ nhiệm đề tài: TS. Đinh Duy Hải – PTN CN Nano – ĐHQG TP.HCM
i
MỤC LỤC
MỤC LỤC i
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT viii
DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU ix
DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ x
DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ x
PHẦN MỞ ĐẦU 1
I. Tình hình nghiên cứu ống nano carbon trong nước và quốc tế 1
a) Tình hình nghiên cứu, phát triển và ứng dụng CNTs trên thế giới 1
b) Tình hình nghiên cứu CNTs tại Việt Nam 6
II. Xuất xứ của nhiệ
m vụ nghị định thư 7
III. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của nhiệm vụ 8
III.1. Mục tiêu 8
III.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 9
Chương 1 : TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 10
1.1. Lịch sử hình thành và phát triển CNTs 10
1.2. Cấu trúc, khuyết tật và phân loại CNTs 11
1.2.1. Cấu trúc CNTs 11
1.2.2. Khuyết tật của CNTs 13
1.2.3. Phân loại CNTs 15
1.3. Tính chất của CNTs 16
1.3.1. Đặc tính vật lý (kích thước, hình dạng và diện tích bề mặt) 17
1.3.2. Sự tương tác phân tử và đặc tính hấp phụ 18
1.3.3. Tính chất cơ [39-40] 18
1.3.4. Tính chất điện [62-65],[69],[73],[77] 20
1.3.5. Tính chất nhiệt 24
Chủ nhiệm đề tài: TS. Đinh Duy Hải – PTN CN Nano – ĐHQG TP.HCM
ii
1.4. Các phương pháp chế tạo ống nanocarbon 26
1.4.1. Cơ chế phát triển của ống nano 26
1.4.2. Phương pháp lắng đọng hóa hơi (CVD) 27
1.5. Phương pháp tinh chế 31
1.5.1. Oxi hóa (Oxidation) 32
1.5.2. Xử lý bằng acid (Acid treatment) 32
1.5.3. Ủ nhiệt (Annealing) 33
1.5.4. Siêu âm (Ultrasonication) 33
1.5.5. Tinh chế từ tính (Magnetic purification) 33
1.5.6. Bộ lọc (kích thước) micro (Micro filtration) 34
1.5.7. C
ắt (Cutting) 34
1.5.8. Functionalisation 34
1.5.9. Sắc ký (Chromatography) 35
1.5.10. Kết luận 35
1.6. Ứng dụng 35
1.6.1. Lưu trữ năng lượng 36
1.6.1.1. Lưu trữ Hydro 36
1.6.1.2. Lưu trữ điện hóa Lithium 37
1.6.1.3. Siêu tụ điện điện hóa 38
1.6.2. Linh kiện phát xạ trường 39
1.6.2.1. Nguyên lý phát xạ trường. 39
1.6.2.2. Khả năng phát xạ trường của CNTs 41
1.6.2.3. Màn hình hiển thị phát xạ trường 45
1.6.3. Transistor phát xạ trường sủ dụng ống nano carbon (CNTFET) 47
1.6.3.1. Giới thiệu 47
1.6.3.2. Cấu trúc CNTFET cổng sau (back-gate). 48
1.6.3.3. Nguyên lý hoạt động của CNTFET. 49
1.6.4. Vật liệu composite 50
Chủ nhiệm đề tài: TS. Đinh Duy Hải – PTN CN Nano – ĐHQG TP.HCM
iii
1.6.5. Các ứng dụng khác 52
1.1.1.2. Đầu dò và cảm biến nano 52
1.1.1.3. Ống nano dùng làm chất hấp thụ 52
Chương 2 : QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VÀ CÁC
PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ỐNG NANO CABON 54
2.1. Chế tạo lớp đệm 54
2.1.1. Xử lý bề mặt tiêu chuẩn 54
2.1.2. Tạo lớp đệm trên đế silic 55
2.1.2.1. Chế tạo đế SiO
2
/Si 55
2.1.2.2. Chế tạo đế Si
3
N
4
/Si 56
2.1.2.3. Chế tạo đế Al/Si 57
2.1.2.4. Chế tạo đế Al
2
O
3
/Si 59
2.2. Chế tạo lớp xúc tác 60
2.2.1. Hóa chất và thiết bị 60
2.2.2. Tạo màng xúc tác kim loại 63
2.2.3. Nghiên cứu, đánh giá bề mặt lớp xúc tác 65
2.2.3.1. Kính hiển vi điện tử quét (SEM) 65
2.2.3.2. Kính hiển vi lực nguyên tử (AFM) 68
2.3. Quy trình tổng hợp CNTs bằng phương pháp CVD 69
2.3.1. Thiết bị lắng đọng hơi hóa học bằng nhiệt (t-CVD) 69
2.3.1.1. Mô hình thiết b
ị lắng đọng nhiệt hơi hóa học tCVD 69
2.3.1.2. Quá trình tổng hợp ống nano carbon bằng tCVD 70
2.3.1.3. Thiết bị thermal CVD 71
2.3.2. Thiết bị ánh giá CNTs thu được 72
Ngoài việc đánh giá bằng SEM và AFM, CNTs còn được đánh giá thông
qua phổ Raman, và kính hiển vi điện tử truyền qua TEM. 72
2.3.2.1. Thiết bị quang phổ Micro-Raman 72
2.3.2.2. Thiết bị kính hiển vi điện tử truyền qua - TEM 73
Chủ nhiệm đề tài: TS. Đinh Duy Hải – PTN CN Nano – ĐHQG TP.HCM
iv
Chương 3 : KẾT QUẢ CHẾ TẠO ỐNG NANO CARBON BẰNG
PHƯƠNG PHÁP CVD 75
3.1. Tổng hợp lớp xúc tác kim loại 75
3.1.1. Ảnh hưởng của quá trình ủ nhiệt lên các lớp đệm 75
3.1.1.1. Lớp đệm SiO
2
trên đế Silicon 75
3.1.1.2. Lớp đệm Al trên đế SiO
2
76
3.1.1.3. Lớp đệm Pt trên wafer silicon 76
3.1.2. Khảo sát bề mặt màng xúc tác Ni trên các đế khác nhau. 77
3.1.2.1. Màng xúc tác Ni trên đế silicon 77
3.1.2.2. Màng xúc tác Ni trên đế SiO
2
78
3.1.2.3. Màng xúc tác Ni trên đế Al 79
3.1.2.4. Màng xúc tác Ni trên đế Al
2
O
3
79
3.1.2.5. Màng xúc tác Ni trên đế Si
3
N
4
80
3.1.3. Khảo sát bề mặt màng xúc tác Co trên các đế khác nhau. 81
3.1.3.1. Màng xúc tác Co trên đế SiO
2
81
3.1.3.2. Màng xúc tác Co trên đế Al 82
3.1.3.3. Màng xúc tác Co trên đế Al
2
O
3
82
3.1.4. Khảo sát bề mặt màng xúc tác Mo trên các đế khác nhau 83
3.1.4.1. Màng xúc tác Mo trên đế Al 83
3.1.4.2. Màng xúc tác Mo trên đế Al
2
O
3
83
3.1.4.3. Màng xúc tác Mo trên wafer Silic 84
3.1.4.4. Màng xúc tác Mo trên đế SiO
2
84
3.1.4.5. Màng Mo trên lớp xúc tác Fe 86
3.1.5. Khảo sát bề mặt màng xúc tác Fe trên các đế khác nhau. 86
3.1.5.1. Màng xúc tác Fe trên đế silicon 86
3.1.5.2. Màng Fe trên lớp đế Si
3
N
4
87
3.1.5.3. Màng xúc tác Fe trên đế Al 87
3.1.5.4. Màng xúc tác Fe trên đế Al
2
O
3
89
Chủ nhiệm đề tài: TS. Đinh Duy Hải – PTN CN Nano – ĐHQG TP.HCM
v
3.2. Chế tạo ống nano carbon bằng phương pháp CVD 90
3.2.1. Mẫu phủ màng xúc tác Ni 90
3.2.1.2. Tổng hợp CNTs trên màng xúc tác Ni phủ trên đế SiO
2
90
3.2.1.3. Tổng hợp CNTs trên màng xúc tác Ni phủ trên đế Si
3
N
4
91
3.2.1.4. Tổng hợp CNTs trên màng xúc tác Ni phủ trên đế Al 92
3.2.1.5. Tổng hợp CNTs trên màng xúc tác Ni phủ trên đế Al
2
O
3
93
3.2.2. Mẫu phủ màng xúc tác Co 94
3.2.2.1. Tổng hợp CNTs trên màng xúc tác Co phủ trên đế SiO
2
94
3.2.2.2. Tổng hợp CNTs trên màng xúc tác Co phủ trên đế Si
3
N
4
95
3.2.2.3. Tổng hợp CNTs trên màng xúc tác Co phủ trên đế Al 96
3.2.2.4. Tổng hợp CNTs trên màng xúc tác Co phủ trên đế Al
2
O
3
96
3.2.3. Mẫu phủ màng xúc tác Fe 97
3.2.3.1. Tổng hợp CNTs trên màng xúc tác Fe phủ trên đế SiO
2
98
3.2.3.2. Tổng hợp CNTs trên màng xúc tác Fe phủ trên đế Al
2
O
3
98
3.3. Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số trong quy trình chế tạo ống
nano carbon 100
3.3.1. Đối với màng xúc tác Ni trên lớp đệm TiN 100
3.3.1.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ chế tạo CNTs đối với màng Ni/TiN
100
3.3.1.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ H
2
:C
2
H
2
đối với sự tổng hợp ống nano
carbon trên màng Ni-TiN 103
3.3.2. Đối với màng xúc tác Fe trên lớp đệm Al 105
3.3.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên quá trình tổng hợp CNTs 106
3.3.2.3. Ảnh hưởng bề dày xúc tác Fe đối với sự tổng hợp CNTs 107
3.3.3. Đối với màng đa lớp Mo-Fe-Al 108
3.3.3.2. Ảnh hưởng của bề dày lớp Mo lên quá trình chế tạo CNTs . 109
3.3.3.3. Phổ Raman khảo sát sự ảnh hưởng của lớp Mo đối với cấu trúc
ố
ng nano carbon 112
Chủ nhiệm đề tài: TS. Đinh Duy Hải – PTN CN Nano – ĐHQG TP.HCM
vi
3.4. Tổng hợp CNTs bằng phương pháp CVD 114
3.4.1. Quy trình chuẩn bị mẫu ống nano carbon 114
3.4.2. Kết quả 115
3.4.2.1. Cấu trúc ống nano carbon trên mẫu phủ màng xúc tác kim loại
115
3.4.2.2. Cơ chế hình thành cấu trúc ống nano carbon trên hạt nano kim
loại 116
3.4.2.3. Mô hình quá trình hình thành các hạt xúc tác trên bề mặt màng
đa lớp 117
3.5. Quy trình công nghệ chế tạo ống nano carbon 118
Chương 4 : KHẢO SÁT KHẢ NĂNG PHÁT XẠ TRƯỜNG CỦA ỐNG
NANO CARBON 121
4.1.1. Hệ đo phát xạ
điện tử trường 121
4.1.2. Thiết bị đo dòng-áp Keithley 6487 122
4.1.3. Quy trình đo 123
4.2. Thiết kế bộ phận đo phát xạ trường của ống nano carbon 124
4.3. Kết quả đo 126
4.3.1. Kết quả đặc tính I-V của ống nano carbon trong mẫu
Ni(1nm)/Al(15nm) 127
4.3.2. Kết quả đặc tính I-V của ống nano carbon trong mẫu
Fe(3nm)/Al(15nm) 128
4.3.3. Kết quả đặc tính I-V của ống nano carbon trong mẫu Ni/TiN 129
4.4. Kết luận về đặc tính phát xạ trường của
ống nano carbon 130
Chương 5 : ỨNG DỤNG ỐNG NANO CARBON CHẾ TẠO LINH
KIỆN ĐIỆN TỬ 131
5.1. Chế tạo CNT-FET. 131
5.1.1. Vật liệu, dụng cụ thiết bị nghiên cứu 131
5.1.2. Chế tạo CNTFET 132
Chủ nhiệm đề tài: TS. Đinh Duy Hải – PTN CN Nano – ĐHQG TP.HCM
vii
5.1.2.1. Cấu trúc CNTFET 132
5.1.2.2. Thiết kế mặt nạ để chế tạo CNTFET. 133
5.1.2.3. Các bước chế tạo CNTFET 135
5.1.3. Kết quả chế tạo và các đặc tính điện của CNTFET. 139
5.1.3.1. Kết quả chế tạo CNTFET 139
5.1.3.2. Kết quả quan sát bằng FE-SEM 140
5.1.4. Kết quả đo đặc trưng I-V của CNTFET. 141
5.1.4.1. Khảo sát theo khoảng cách giữa cực nguồn và cực máng (W)
141
5.1.4.2. Khảo sát theo độ dài kênh dẫn (L) 143
5.1.4.3. Khảo sát theo số lượng cặp
điện cực (N) 145
Chương 6 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 148
TÀI LIỆU THAM KHẢO 150
Chủ nhiệm đề tài: TS. Đinh Duy Hải – PTN CN Nano – ĐHQG TP.HCM
viii
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
µm micromet = 10
-9
m
AD Arc discharge: phóng điện hồ quang
AFM Atomic Force Microscopy: kính hiển vi lực nguyên tử
CB carbon black: carbon đen, than chì
CNTs Carbon nanotubes: ống nano carbon
CNT-FET Carbon nanotube Field Effect Transistor: transistor hiệu
ứng trường ứng dụng ống nano carbon
DWNTs Double-walled nanotubes: ống nano carbon vách đôi
DC sputtering phún xạ DC
SEM Scanning Electron Microscopy: kính hiển vi điện tử quét
MEMS Micro Electro Mechanical System: hệ vi cơ điện
MWNTs Multi-wall carbon nanotubes: ống nano carbon đa vách
RBM Radial Breathing Mode : mode dao động RBM
rpm tốc độ quay vòng/phút
SWNTs Single wall carbon nanotubes : ống nano carbon đơn vách
t-CVD thermal Chemical Vapor Deposition : phương pháp lắng
đọng hơi hóa học bằng nung nhiệt
TEM Transmission Electron Microscope : kính hiển vi điện t
ử
truyền qua
Chủ nhiệm đề tài: TS. Đinh Duy Hải – PTN CN Nano – ĐHQG TP.HCM
ix
DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Các thông số cơ học của các loại CNTs và thép 19
Bảng 1.2. Hệ số xoắn tới hạn (UTR) của một số MWNTs 19
Bảng 1.3. Bảng giá trị điện trường ngưỡng của một số vật liệu có mật độ
dòng phát xạ là 10mA/cm
2
42
Bảng 2.1. Thông số thiết bị PECVD tạo lớp Si
3
N
4
57
Bảng 2.2. Kết quả độ dày màng Al các mẫu khác nhau 58
Bảng 2.3. Các tham số và công suất phún xạ DC 62
Bảng 3.1. Tổng hợp các mẫu màng xúc tác Ni 90
Bảng 3.2. Bảng liệt kê các mẫu ống nano carbon tổng hợp trên màng Ni-TiN
theo nhiệt độ khác nhau 100
Bảng 3.3. Bảng các mẫu ống nano carbon tổng hợp trên màng Ni-TiN với tỷ
lệ khí giữa H
2
và C
2
H
2
khác nhau ở nhiệt độ 650
o
C 103
Bảng 3.4. Điều kiện tổng hợp CNTs bằng thiết bị RTCVD trên các màng đa
lớp xúc tác Fe/Al/silicon 105
Bảng 4.1. Các nút điều khiển và chức năng trong menu của Keithley 6487
122
Bảng 4.2. Các nút điều khiển và chức năng của Keithley 6487 123
Bảng 4.3. Bảng tổng hợp các mẫu đo phát xạ trường CNTs 127
