Link tải miễn phí luận văn
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 4
1. Lý do chọn đề tài 4
2. Mục đích nghiên cứu 6
3. Nhiệm vụ nghiên cứu 6
4. Đối tượng nghiên cứu 7
5. Phạm vi nghiên cứu 7
6. Phương pháp nghiên cứu 7
NỘI DUNG 8
Chương 1: Cơ sở lý thuyết 8
1.1. Mạng tinh thể của vật rắn 8
1.1.1. Mạng tinh thể lý tưởng 8
1.1.2. Ô sơ cấp (ô cơ sở) 8
1.1.3. Phân loại các loại mạng tinh thể 9
1.1.4. Sai hỏng mạng trong mạng tinh thể thực tế 12
1.2. Lý thuyết vùng năng lượng của vật rắn 12
1.3. Cấu trúc graphite (than chì) 15
1.4. Cấu trúc màng mỏng 16
1.5. Hiệu ứng Hall lượng tử 17
1.5.1. Hiệu ứng Hall 17
1.5.2. Hiệu ứng Hall lượng tử 19
Chương 2: Sơ lược về chất bán dẫn 21
2.1. Khái niệm 21
2.2. Cấu trúc miền năng lượng của chất bán dẫn 21
2.3. Các loại bán dẫn 22
2.3.1. Bán dẫn thuần 22
2.3.2. Bán dẫn pha tạp chất 23
Chương 3: Chất bán dẫn Graphene 25
3.1. Khái niệm Graphene 25
3.2. Lịch sử ra đời Graphene 25
3.3. Tính chất của Graphene 30
3.3.1. Graphene là vật liệu mỏng nhất trong tất cả các vật liệu 30
3.3.2. Graphene có tính dẫn điện và nhiệt tốt 30
3.3.3. Độ bền của Graphene 30
3.3.4. Graphene cứng hơn cả kim cương 31
3.3.5. Graphene hoàn toàn không để cho không khí lọt qua 32
3.3.6. Graphene dễ chế tạo và dễ thay đổi hình dạng 32
3.3.7. Hiệu ứng Hall lượng tử trong Graphene 32
3.3.8. Chuyển động của điện tử trong Graphene 34
3.4. Phân loại Graphene 35
3.4.1. Graphene đơn 35
3.4.2. Graphene kép 36
3.4.2.1. Cấu tạo 36
3.4.2.2. Tính chất đặc biệt- độ rộng vùng cấm thay đổi. 37
3.4.3. Graphene mọc ghép đa lớp (MEG) 41
3.5. Ưu điểm và nhược điểm của chất bán dẫn Graphene 42
3.5.1. Ưu điểm của chất bán dẫn Graphene 42
3.5.2. Nhược điểm của chất bán dẫn Graphene 42
3.6. Các phương pháp chế tạo Graphene 43
3.6.1. Phương pháp chemical exfoliation 43
3.6.2. Phương pháp micromechanical cleavage 43
3.6.3. Phương pháp băng keo Scotch 44
3.6.4. Ma sát các cột graphite lên bề mặt silicon xốp 44
3.6.5. Cho các phân tử hydrocacbon đi qua bề mặt iridi 45
3.6.6. Phương pháp tổng hợp graphene trên diện tích lớn 45
3.6.7. Kết hợp siêu âm tách lớp và ly tâm. 45
3.6.8. Phương pháp bóc tách 45
3.6.9. Gắn kết dương cực trên nền thủy tinh 46
3.6.10. Chế tạo graphene trong một lóe sáng đèn flash 47
3.7. Ứng dụng Graphene 48
3.7.1. Dây dẫn và điện cực trong suốt 48
3.7.2. FET graphene 49
3.7.3. Chíp máy tính 50
3.7.4. Màn hình ti vi cảm ứng 51
3.7.5. Chất phụ gia trong dung dịch khoan 52
3.7.6. Làm đế cho các mẫu nghiên cứu trong kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 53
KẾT LUẬN 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO 57
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Nền khoa học công nghệ trên thế giới đang phát triển một cách nhanh chóng nhất là các nước phát triển như Hoa Kỳ, Nhật Bản, Nga. Sự phát triển của khoa học công nghệ đã đem lại những diện mạo mới cho cuộc sống con người và công nghệ điện tử viễn thông. Hiện nay trên thế giới đang hình thành một khoa học và công nghệ mới, có nhiều triển vọng và đoán sẽ có tác động mạnh mẽ đến tất cả các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật cũng như đời sống kinh tế- xã hội của thế kỷ 21. Đó là khoa học và công nghệ nano. Hiện nay, công nghệ điện tử truyền thống đang tiến đến những giới hạn cuối cùng của kích thước thang vi mô, khoa học công nghệ nano ra đời mở ra hướng nghiên cứu mới cho ngành điện tử với những linh kiện mới với kích thước nano. Theo dõi sự phát triển của khoa học công nghệ, vào cuối mỗi năm, tạp chí ScienceMag (Mỹ) đều điểm lại những sự kiện khoa học của thế giới trong năm và chọn ra 10 sự kiện nổi bật nhất, đặc biệt là chọn ra một sự kiện lớn nhất được gọi là Bước đột phá của năm. Theo tạp chí bước đột phá khoa học của năm 2009 là việc các nhà khoa học quốc tế phát hiện một bộ xương có niên đại 4,4 triệu năm tại Ethiopia, các sự kiện còn lại thuộc các lĩnh vực: Vật lý, khám phá vũ trụ, y học, liệu pháp gen và vật liệu graphene. Tâm điểm của lĩnh vực công nghệ vật liệu trong thập kỷ 2000 - 2009 xoay quanh những nghiên cứu về hai trạng thái mới của cacbon, đó là, ống nano cacbon và graphene. Kể từ khi được phát hiện và nghiên cứu vào đầu những năm 90 của thế kỷ trước, các nhà khoa học đã từng nhận định rằng, có vẻ như không có gì mà ống nano cacbon không thể làm được. Sự đóng góp của ống nano cacbon trong các ngành công nghiệp mũi nhọn hiện nay là khá phong phú, từ điện tử, động cơ siêu nhỏ, tới bộ nhớ, pin và trong cả lĩnh vực vũ trụ. Nhưng những nghiên cứu về graphene mới được công bố hồi đầu năm 2009, khẳng định loại vật liệu mới này đã nhanh chóng thu hút được sự quan tâm của các nhà khoa học, với độ cứng còn hơn cả kim cương, và là loại vật liệu mỏng nhất trong tất cả các loại vật liệu mà chúng ta đã từng tạo ra. Ngoài ra, tính dẫn điện của graphene rất lý tưởng. Do đó, các nhà khoa học hi vọng rằng đến năm 2020, Graphene có thể thay thế chất bán dẫn silicon. Hiện nay, vật liệu graphene đã mở ra hi vọng cho ngành điện tử.
Nếu sản xuất có thể cải thiện, graphene sẽ cách mạng hóa ngành công nghệ năng lượng. Hiện nay, năng lượng mặt trời và gió, đang gặp khó khăn vì các phương pháp tồn trữ chưa thích nghi. Nhiều nhà khảo cứu nghĩ rằng các siêu tụ điện graphene có thể là giải pháp.
Từ năm 2004, các nhà nghiên cứu ở Anh đã tìm ra một cách đơn giản để bóc những lớp phân tử dày đơn nguyên tử của các nguyên tử cacbon khỏi các khoanh graphite bằng băng keo. Từ đó tới nay họ đã cố gắng nghiên cứu dạng màng mỏng này. Năm 2009, họ đã có bước tiến mới, với hàng loạt các khám phá, những cách thức và những hiểu biết nền tảng mới để có thể tạo ra được những mảng graphene rộng và biến chúng thành những thiết bị mới.
Ở Việt Nam hiện nay khi nhắc đến công nghệ nano, vật liệu nano thì không còn mới lạ nữa mà vấn đề này đang được nghiên cứu rất nhiều. Liên tiếp thời gian qua, ngành Khoa học công nghệ Việt Nam đón nhận những tin vui. Tại Hà Nội, một nhóm nghiên cứu trẻ thuộc Viện khoa học công nghệ vật liệu đã thành công khi cho ra đời sản phẩm vật liệu ống nano cacbon đa tường. Còn tại Thành Phố Hồ Chí Minh, một nhóm nghiên cứu thuộc Khu Công nghệ cao cũng chế tạo thành công vật liệu ống nano cacbon. Lĩnh vực ống nano cacbon ở nước ta đã có thành công nhưng riêng chất bán dẫn Graphene còn là lĩnh vực rất mới ở nước ta hiện đang được một số nhà khoa học nghiên cứu. Chất bán dẫn Graphene là một lĩnh vực rất mới đối với khoa học nước ta. Đó chính là lí do tui quyết định chọn đề tài này: “Chất bán dẫn Graphene”.
2. Mục đích nghiên cứu
Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ thì lần lượt nhiều loại vật liệu mới cũng được khám phá và ứng dụng vào cuộc sống của con người. Công nghệ nano ra đời đã làm cho cuộc sống của con người tiện nghi hơn với các linh kiện điện tử nhỏ bé. Việc áp dụng những công nghệ hoàn toàn mới đã tạo điều kiện cho sản xuất phát triển theo chiều sâu, giảm hẳn tiêu hao năng lượng và nguyên liệu, giảm tác hại cho môi trường, nâng cao chất lượng sản phẩm và dịch vụ, thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển của sản xuất. Từ khi Graphene được khám phá thì các nhà khoa học dự báo Graphene là vật liệu có thể thay thế nguồn Si làm bán dẫn ngày đang cạn kiệt. Với vai trò quan trọng của chất bán dẫn Graphene tui nghiên cứu đề tài này với mục đích đặt ra như sau:
- Hiểu và nắm được cấu trúc, tính chất, ứng dụng của Graphene.
- Nắm được vai trò quan trọng của Graphene.
- Có cái nhìn tổng quan hơn về việc nghiên cứu tạo ra vật liệu mới.
- Biết trào lưu chế tạo ra các vật liệu mới ngày nay.
- Đề tài khái quát được tất cả các vấn đề liên quan đến Graphene.
- Đề tài nêu được tầm quan trọng của Graphene trong cuộc sống của con người
/file/d/0Bz7Zv9 ... sp=sharing
