VAT LIEU NANO

I. Khái niệm
NaNo
Vật liệu nano (nano materials) Vật liệu nano
là loại vật liệu có cấu trúc các hạt, các sợi, các ống,
các tấm mỏng,...Có kích thước đặc trưng khoảng từ
1 nanômét đến 100 nanômét
Công nghệ nano là việc thiết kế, phân tích đặc trưng,
chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị, và hệ thống
bằng việc điều khiển hình dáng và kích thước trên quy
mô nano mét.


Một số hình ảnh về nano

Vật liệu nano
không chiều

Vật liệu nano một
chiều

Vật liệu nano hai
chiều

nanocomposite


Ống Nano
Ống nano single là một cấu trúc nano 2 chiều dạng ống
với đường kính ống ở cỡ nano. Ống nano có thể hình
thành với một số loại vật liệu khác nhau, trong đó nổi
tiếng nhất là ống nano cacbon, nhưng ngoài ra cũng có

các từ boron nitride (BN), silic,... và cả vật liệu hữu
cơ như DNA


Hình ảnh về ống Nano

Ống nano cacbon đơn vách

Mô hình 3D của ba loại ống
nano cacbon đơn vách


Hình ảnh về ống Nano

Cấu trúc 3 chiều của một ống nanô


II. Phân loại

Vật liệu nano được phân thành:
Rắn

Trạng thái

Lỏng

Khí
 Vật liệu nano được tập trung nghiên cứu hiện nay, chủ
yếu là vật liệu rắn, sau đó mới đến chất lỏng và khí.

III. Tính chất của vật liệu nano

• Tính chất điện
• Tính chất từ
• Tính chất quang
• Tính siêu dẫn
• Tính chất cơ
• Xúc tác
• Siêu phân tử
• Miễn dịch


Tính Bán dẫn và dẫn điện tốt trong
ống nano carbon
• Điện trở của kim loại đến từ sự tán xạ của điện tử lên các sai
hỏng trong mạng tinh thể và tán xạ với dao động nhiệt của nút
mạng (phonon).
• Tập thể các điện tử chuyển động trong kim loại (dòng điện I) dưới
tác dụng của điện trường (U) có liên hệ với nhau thông qua định
luật Ohm: U = IR, trong đó R là điện trở của kim loại.
• Khi kích thước của vật liệu giảm dần, hiệu ứng lượng tử do giam
hãm làm rời rạc hóa cấu trúc vùng năng lượng. Hệ quả của quá
trình lượng tử hóa này đối với hạt nano là I-U không còn tuyến
tính nữa mà xuất hiện một hiệu ứng gọi là hiệu ứng chắn
Coulomb


Nguyên lý điều khiển dòng điện
trong các linh kiện điện tử Nano

• Với sự vận chuyển của các điện tử và lỗ trống
trong ống nanô carbon đơn tường có thể được
điều chỉnh bằng điện áp và có đường đặc trưng
V-I tương tự như MOSFET.
• Do bán dẫn được tích hợp trong các linh kiện
MOSFET có chức năng như là một kênh dẫn
thay thế cho kênh dẫn Si được gọi là CNTFET.
Nhưng ống nanô carbon có mật độ dòng rất
cao nên khả năng đáp ứng các đường đặc
trưng tốt hơn so với các linh kiện Si có cùng
kích thước


Nguyên lý điều khiển dòng điện
trong các linh kiện điện tử Nano
• Dòng điện trong CNTFET xuyên hầm trực tiếp
qua rào Schottky, tại tiếp xúc giữa kim loại và
ống nanô carbon bán dẫn. Kim loại dùng làm
điện cực nguồn - máng phải được chọn lựa sao
cho mức năng lượng Fermi của nó nằm giữa
vùng dẫn và vùng hoá trị của CNT, trong đó
vùng dẫn của kim loại phủ lên vùng cấm của
chất bán dẫn. Rào Schottky được điều khiển
bởi sự khác nhau của những vị trí tiếp giáp của
kim loại và ống nanô. Rào Schottky cũng cực
kỳ nhạy với những thay đổi của môi trường tại
khu vực tiếp xúc


V. Chế tạo vật liệu nano như thế nào?

Các vật liệu nano có thể thu được bằng bốn phương pháp phổ
biến, mỗi phương pháp đều có những điểm mạnh và điểm yếu, một số
phương pháp chỉ có thể được áp dụng với một số vật liệu nhất định.

 Hóa ướt (wet chemical)

 Cơ học (mechanical)

Phương pháp
 Bốc bay
 Hình thành từ pha khí (gasphase)


VI. Ứng dụng của vật liệu nano:


Trong lĩnh vực điện điện tử: Chế tạo linh kiện bán dẫn
DIAC
TRANSISTOR
ĐIỐT
IC (Mạch tích hợp)
ADC (Analog-to-digital converter ), 
DAC  (Digital-to-analog converter )
Cổng logic


Vật liệu công nghệ nano phục vụ
cho ngành điện và điện tử
• Cảm biến

• Chipset
• CPU, GPU (Bộ vi xử lý)
• Vi điều khiển (Microcontroller)
• RAM, ROM, PROM, 
EPROM, EEPROM 
• Bộ nhớ Flash