Luận án Nghiên cứu chế tạo và tính chất của một số vật liệu nano trên cơ sở Si và Ge
1. Lý do chọn đề tài
Bán dẫn Silic (Si), Gemani (Ge) là vật liệu cơ sở cho ngành công nghiệp vi
điện tử hiện đại. Là bán dẫn vùng cấm xiên điển hình, Si và Ge có tính chất đặc thù
riêng mà không phải bán dẫn nào cũng có. Những đặc điểm nổi trội so với các bán
dẫn khác có thể kể đến: độ phổ biến cao trong vỏ trái đất, không có độc tính, không
gây ảnh hưởng tới môi trường, con người và dễ chế tác trong quy mô công nghiệp.
Vào những năm 1960, Tran-sit-tơ bán dẫn đầu tiên được hiện thực trên cơ sở vật liệu
tinh thể Ge, tiếp theo đó vật liệu Si, Ge đã được lựa chọn để chế tạo các linh kiện điện
tử thay thế cho các bóng đèn bán dẫn chân không sử dụng trong hầu hết các thiết bị
điện tử trước đó. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học và công nghệ nano
trong những năm đầu của thế kỷ 21, nhiều vật liệu bán dẫn đã được nghiên cứu phát
triển, ứng dụng sâu rộng, tuy nhiên vẫn chưa có vật liệu bán dẫn nào thay thế được
vai trò chủ đạo của vật liệu bán dẫn Si và Ge. Số lượng, tính chất và quy mô của
nghiên cứu, cải tiến, phát triển, ứng dụng khoa học công nghệ của vật liệu bán dẫn
Si, Ge không ngừng phát triển.
Trong bối cảnh thế giới bước vào cuộc cách mạng khoa học công nghệ 4.0,
khoa học và công nghệ nano trở thành nhu cầu thiết thực và không thể tách rời đối
với các hoạt động thường nhật của đời sống sinh hoạt của con người. Trong đó, vật
liệu bán dẫn Si, Ge vẫn là một đối tượng được lựa chọn nghiên cứu hàng đầu. Khi
kích thước của vật liệu chuyển xuống kích thước nm, những hành vi, tính chất cốt lõi
của chúng không bị hạn hẹp bởi đặc trưng cấu thành mà còn phụ thuộc vào kích
thước, hình dạng. Bán dẫn Si, Ge cấu trúc nano cũng không nằm ra ngoại lệ đó. Các
công trình công bố trên các tạp chí uy tín trên thế giới những năm gần đây cho thấy
tiềm năng to lớn của loại vật liệu này, trong đó có thể kể đến nhóm nghiên cứu tại Hà
Lan của GS. T.Gregorkiewicz [1, 2], nhóm nghiên cứu ở Anh Quốc và Trung Quốc
của GS. L.T.Canham [5], GS. Z.M.Wang [3], các nhóm nghiên cứu ở Mỹ của GS. K.
Peng [4], GS. A.I.Hochbaum [6], GS. Y.Cui [7], nhóm nghiên cứu ở Nhật của GS.
M.Fujii [8], nhóm nghiên cứu ở CH Séc và Thụy Điển của GS. J.Valenta và GS.
J.Linnros [9]. Mặc dù vật liệu nano được nghiên cứu và phát triển sớm tại Việt Nam,2
có thể kể đến nhóm nghiên cứu của GS. Nguyễn Đức Chiến tại trường ĐHBK Hà
Nội, nhóm nghiên cứu của GS. Nguyễn Hữu Đức, ĐHQG Hà Nội, nhóm nghiên cứu
của GS. Nguyễn Quang Liêm, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam và nhiều nhóm
nghiên cứu khác, sự quan tâm về các loại nano Si và Ge ở Việt Nam, có thể kể đến
nhóm nghiên cứu của giáo sư Đào Trần Cao [10], nhóm nghiên cứu của giáo sư
Nguyễn Quang Liêm Viện IMS, nhóm nghiên cứu của GS Phan Ngọc Minh, Viện
Hàn lâm khoa học Việt Nam, nhóm nghiên cứu của PGS. Nguyễn Hữu Lâm tại
ĐHBK HN, nhóm nghiên cứu của GS. Phạm Thành Huy tại Đại học Phenikaa [11].
Vật liệu Si-NCs và Ge-NCs có nhiều đặc trưng trưng thú vị. Thứ nhất, vật liệu
Si-NCs và Ge-NCs phát quang mạnh ở nhiệt độ phòng mặc dù Si, Ge là những bán
dẫn vùng cấm xiên. Thứ hai, vùng cấm của Si (1.12 eV) và Ge (0.67 eV) có giá trị
nằm trong vùng quang phổ chính của mặt trời, do đó chúng thích hợp cho việc chế
tạo các loại pin mặt trời hiệu suất cao, đặc biệt thích hợp ứng dụng trong chế tạo pin
mặt trời thế hệ thứ 3 có hiệu suất lý thuyết lên đến 44% [12]. Thứ ba, công nghệ và
quy trình sản xuất các chủng loại Chip vi điện tử trên cơ sở Si, Ge đã tiếp cận tới kích
thước nano, vì vậy việc nghiên cứu phát triển vật liệu kích thước nano Si, Ge có ý
nghĩa thực tiễn giải quyết các khó khăn, hạn chế của công nghệ vi điện tử ngày nay.
Thứ tư, công nghệ chế tạo và các công trình nghiên cứu vật liệu Si, Ge đã được phát
triển từ những thập niên 60 của thế kỷ 20, cho phép ứng dụng kế thừa hiệu quả trong
nghiên cứu vật liệu nano Si, Ge.
Ngày nay, nghiên cứu vật liệu nano Si, Ge trên thế giới đã có nhiều thành tựu,
quy mô và đa dạng. Trong khi đó, việc nghiên cứu vật liệu nano Si, Ge trong nước
còn tồn tại nhiều hạn chế, khó khăn và chưa thực sự tương xứng với vai trò đóng góp
thực tiễn, lợi ích của chúng đem lại. Một trong những hạn chế chủ yếu là do các yêu
cầu kỹ thuật, thiết bị - phương tiện và độ sạch phòng thí nghiệm sử dụng trong chế
tạo tinh thể nano Si, Ge đòi hỏi rất khắt khe, phức tạp. Tuy nhiên, việc chế tạo vật
liệu Si, Ge kích thước nano thành công bằng các phương pháp, công nghệ hiện có
trong nước là hoàn toàn khả thi. Luận án đã lựa chọn một số phương pháp và công
nghệ chế tạo khả thi ở Việt Nam đề chế tạo các vật liệu Ge, Si có hình thái kích thước
nano mong muốn, ví dụ sử dụng phương pháp chế tạo từ dưới lên (bốc bay, phún xạ)
và phương pháp chế tạo từ trên xuống (ăn mòn hóa học trên cơ sở kim loại). Hơn nữa,3
việc chế tạo được các vật liệu nano Si, Ge theo các phương pháp này, sẽ cho phép
nghiên cứu mối liên quan chặt chẽ giữa sự thay đổi kích thước, hình thái cấu trúc tinh
thể và sự thay đổi cấu trúc vùng năng lượng cũng như sự thay đổi các tính chất quang
của nano Si, Ge. Các kết quả sẽ cho phép xác định khả năng ứng dụng vật liệu nano
trên cơ sở Si, Ge, thể hiện tính thực tiễn của đề tài
Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu chế tạo và tính chất của một số vật liệu nano trên cơ sở Si và Ge
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của Tiến sĩ Nguyễn Đức Dũng và Tiến sĩ Ngô Ngọc Hà. Các kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực, chính xác, khách quan và chưa từng được công bố bởi bất kỳ tác giả nào khác. Thay mặt tập thể hướng dẫn Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Nghiên cứu sinh Lê Thành Công ii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, từ sự trân trọng của một người em dưới khóa, người học trò nhỏ tôi chân thành cảm ơn tập thể hướng dẫn: Tiến sĩ Nguyễn Đức Dũng và Tiến sĩ Ngô Ngọc Hà, cảm ơn các thầy đã luôn hỗ trợ, hướng dẫn trong suốt quá trình nghiên cứu sinh. Cảm ơn các thầy đã dành thời gian tâm huyết, hỗ trợ về học thuật về định hướng cũng như các điều kiện đảm bảo cho thí nghiệm và đo lường kết quả; tạo môi trường trao đổi học thuật tích cực trong nhóm nghiên cứu, động viên các thành viên hỗ trợ, tương tác giúp đỡ nhau để hoàn thành tốt các công việc. Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy, các cô và các bạn nghiên cứu sinh, học viên trong Viện Tiên tiến Khoa học và Công nghệ - AIST và Viện Đào tạo Quốc tế Khoa học Vật liệu - ITIMS đã động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi trong quá trình nghiên cứu sinh. Tác giả xin được gửi lời cảm ơn đến Thủ trưởng Viện Kỹ thuật PK-KQ, cùng các đồng nghiệp trong đơn vị đã tạo điều kiện về thời gian giúp tôi có thể hoàn thiện luận án. Cuối cùng và cũng không kém phần quan trọng, xin được gửi lời cảm ơn tới toàn thể gia đình (bố, mẹ, vợ, hai con trai, và các anh chị) đã đồng hành, động viên, chia sẻ, giúp đỡ về cả tinh thần và vật chất trong suốt thời gian làm nghiên cứu sinh. Đây là nguồn động lực lớn nhất để chồng/con/em vượt qua những khó khăn để hoàn thành luận án này. Xin cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Tác giả luận án Lê Thành Công iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... ii MỤC LỤC ............................................................................................................ iii DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ .............................................................. vii DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................ xii MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ...................................................................................... 1 2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu ............................................................. 3 3. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 4 4. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................... 4 5. Ý nghĩa khoa học của đề tài...................................................................... 5 6. Những đóng góp của luận án .................................................................... 5 7. Bố cục của luận án .................................................................................... 6 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU NANO Si, Ge ............................... 7 1.1. Giới thiệu về vật liệu nano Si ..................................................................... 7 1.1.1. Cấu trúc vùng năng lượng của Si .......................................................... 8 1.1.2. Vật liệu nano Si ................................................................................... 11 1.1.3. Tính chất quang của Si-NCs ............................................................... 12 1.2. Giới thiệu chung về vật liệu nano Ge ....................................................... 20 1.2.1. Cấu trúc vùng năng lượng của Ge....................................................... 20 1.2.2. Vật liệu nano Ge.................................................................................. 21 1.3. Những yếu tố ảnh hưởng tới tính chất quang, điện tử của Si, Ge ............ 25 1.4. Một số phương pháp nghiên cứu chế tạo vật liệu nano trên cơ sở Si, Ge 30 1.4.1. Phương pháp bốc bay nhiệt theo cơ chế VLS (CVD) ......................... 31 1.4.2. Phương pháp bốc bay bằng nguồn laze (Laser Ablation) ................... 33 1.4.3. Phương pháp ăn mòn hóa học có hỗ trợ xúc tác kim loại ................... 34 iv 1.4.4. Phương pháp epitaxy chùm phân tử .................................................... 38 1.4.5. Phương pháp phún xạ .......................................................................... 39 1.5. Kết luận chương 1 ..................................................................................... 40 CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH CỦA VẬT LIỆU ........................................................................................................... 42 2.1. Phương pháp chế tạo vật liệu quang tử nano trên cơ sở Si, Ge ................ 42 2.1.1. Phương pháp bốc bay nhiệt theo cơ chế VLS ..................................... 42 2.1.2. Phương pháp đồng phún xạ ca tốt ....................................................... 45 2.1.3. Phương pháp ăn mòn hóa học có hỗ trợ kim loại (MACE) ................ 48 2.2. Phương pháp khảo sát tính chất vật liệu ................................................... 51 2.2.1. Phương pháp phân tích phổ tán xạ Raman ......................................... 51 2.2.2. Phương pháp phân tích giản đồ nhiễu xạ XRD .................................. 51 2.2.3. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao (HR-TEM) ... 51 2.2.4. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) ........................................... 52 2.2.5. Phương pháp phân tích phổ tán sắc năng lượng tia X (EDS) ............. 52 2.2.6. Phương pháp phân tích phổ huỳnh quang (PL) .................................. 52 2.2.7. Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR) ..... 53 2.2.8. Phương pháp phân tích phổ hấp thụ tử ngoại - khả kiến (Uv-Vis) ..... 53 2.2.9. Phương pháp phân tích phổ hấp thụ cảm ứng (TIA) .......................... 53 2.3. Kết luận chương 2 ..................................................................................... 55 CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU NANO TINH THỂ Si CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP BỐC BAY NHIỆT .............................................................. 56 3.1. Sự phụ thuộc hình thái, cấu trúc dây Si-NWs vào độ dày lớp Au ............ 56 3.2. Sự phụ thuộc hình thái, cấu trúc dây Si-NWs vào thời gian bốc bay và tốc độ khí mang Ar ................................................................................................ 60 3.3. Phổ phát xạ huỳnh quang của các mẫu chế tạo ........................................ 67 v 3.4. Kết luận chương 3 ..................................................................................... 73 CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU NANO TINH THỂ Si CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĂN MÒN ĐIỆN HÓA (MACE) .............................................................. 75 4.1. Sự phụ thuộc thông số chế tạo lên quá trình hình thành Si-NWs............. 76 4.1.1. Sự phụ thuộc nồng độ AgNO3 ........................................................... 76 4.1.2. Sự phụ thuộc thời gian ăn mòn ........................................................... 80 4.1.3. Sự phụ thuộc loại bán dẫn Si .............................................................. 83 4.2. Nghiên cứu tính chất vật lý của Si-NWs .................................................. 85 4.2.1. Phân tích phổ tán xạ Raman của Si-NWs ........................................... 85 4.2.2. Tính chất huỳnh quang của Si-NWs loại n ......................................... 86 4.2.3. Tính chất huỳnh quang của Si-NWs loại p ......................................... 89 4.3. Kết luận chương 4 ..................................................................................... 95 CHƯƠNG 5. NGHIÊN CỨU NANO TINH THỂ Ge TRONG NỀN VẬT LIỆU SiO2 CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÚN XẠ CA TỐT ....................... 97 5.1. Nghiên cứu chế tạo Ge-NCs ..................................................................... 97 5.2. Nghiên cứu cấu trúc tinh thể của Ge-NCs ................................................ 99 5.3. Nghiên cứu tính chất quang của Ge-NCs ............................................... 104 5.4. Kết luận chương 5 ................................................................................... 111 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................... 113 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ............ 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 117 vi DANH MỤC VIẾT TẮT Ký hiệu viết tắt Tên tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt CCD Charge Coupled Device Cảm biến CCD dựa trên cơ sở mạch tổ hợp ma trận tụ điện EDS Energy-Dispersive X-Ray Spectroscopy Phổ tán sắc năng lượng tia X FCC Face-Centered Cubic Cấu trúc lập phương tâm mặt FT-IR Fourier-Transform Infrared Spectroscopy Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier Ge-NCs Germanium Nanocrystals Các hạt nano tinh thể Gemani HR-TEM High-Resolution Transmission Electron Microscope Hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao MACE Metal Assisted Chemical Etching Ăn mòn hóa học có sự hỗ trợ của kim loại MEG Multiple Exciton Generation Hiệu ứng nhân hạt tải điện NC Nanocrystals Các tinh thể kích thước nano PL Photoluminescence Phương pháp phổ phát xạ huỳnh quang QE Quantum Yield Trường lượng tử SEM Scanning Electron Microscope Hiển vi điện tử quét Si-NCs Silicon Nanocrystals Các hạt nano tinh thể si-líc Si-NWs Silicon Nanowires Các dây nano si-líc SSQC Space-Separated Quantum Cutting Hiệu ứng lượng tử do không gian phân tách TIA Transient Induced Absoptions Phương pháp phổ hấp thụ cảm ứng tức thời VLS Vapour - Liquid - Solid Cơ chế biến đổi pha Khí - Lỏng - Rắn XRD X-Ray Diffraction Nhiễu xạ tia X vii DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Hình ảnh obitan lai hóa lớp vỏ điện tử nguyên tố Si và liên kết cộng hóa trị trong tinh thể Si [15]. ....................................................................................................... 7 Hình 1.2 Cấu trúc vùng năng lượng của Si tính toán dựa trên phương pháp giả thế không định xứ (a). Cấu trúc vùng năng lượng suy biến của lỗ trống nặng HH; lỗ trống nhẹ LH và vùng năng lượng Split-off (năng lượng phân tách) (b) [18]. ...................................... 8 Hình 1.3 Mặt đẳng năng của tinh thể Si (mô hình không ứng suất): 6 mặt đẳng năng của vùng dẫn dọc theo hướng (a) và mặt đẳng năng của dải lỗ trống nặng (b) [19]. ......... 9 Hình 1.4 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc hiệu suất pin mặt trời vào độ rộng vùng cấm tính toán ... onstrup, B.Pecz, A.Berger, G.Z.Radnoczi, M.Krause, S.H.Christiansen (2010), “Silicon Nanowire-Based Solar Cells on Glass: Synthesis, Optical Properties, and Cell Parameters”, J. Phys. Chem. C, 114, p3798-3803. [106] Z.Huang, H.Fang, J.Zhu (2007), “Fabrication of Silicon Nanowire Arrays with Controlled Diameter, Length, and Density”, Adv. Mater, 19, p744-p748. [107] K.Q.Peng, M.L.Zhang, A.J.Lu, N.B.Wong, R.Q. Zhang, S.T. Lee (2007), “Ordered silicon nanowire arrays via nanosphere lithography and metal-induced etching”, Appl. Phys. Lett, 90, p163123. [108] Nguyen Ngoc Anh, Nguyen Van Chuc, Bui Hung Thang, Pham Van Nhat, NguyenVan Hao, Doan Dinh Phuong, Phan Ngoc Minh, Thiyagu Subramani, Naoki Fukata, and Pham Van Trinh (2020), “Solar Cell Based on Hybrid Structural SiNW/Poly(3,4ethylenedioxythiophene):Poly(styrenesulfonate)/ Graphene”, Global Challenges, 4(9), p2000010 [109] J. Bauer, F. Fleischer, O. Breitenstein, L. Schubert, P. Werner,U. Gosele, M. Zacharias (2007), “Electrical properties of nominally undoped silicon nanowires grown by molecular-beam epitaxy”,Appl. Phys. Lett, 90, p012105. [110] B.Fuhrmann, H.S.Leipner, H.Hoche, L.Schubert, P.Werner, U.Gosele (2005), “Ordered Arrays of Silicon Nanowires Produced by Nanosphere Lithography and Molecular Beam Epitaxy”, Nano Lett, 5, p2524-p2527. [111] P.Werner, N.D.Zakharov, G.Gerth, L.Schubert, U.Gosele (2006), “On the formation of Si nanowires by molecular beam epitaxy”, Int. J. Mater. Res, 97, p1008-p1015. 128 [112] P.D.Kanungo, N.Zakharov, J.Bauer, O.Breitenstein, P.Werner, U.Goesele (2008), “Controlled in-situ boron doping of short silicon nanowires grown by molecular beam epitaxy”, Appl. Phys. Lett, 92, p263107. [113] N.D.Zakharov, P.Werner, G.Gerth, L.Schubert, L.Sokolov, U.Gosele (2006), “Growth phenomena of Si and Si/Ge nanowires on Si (111) by molecular beam epitaxy”, J. Cryst. Growth, 290, p6-10. [114] Zhang, Rui-Qiu, Lifshitz, Yeshayahu Lee, Shuit-Tong (2006), “Template Growth of Nanocrystalline PbS, CdS, and ZnS on a Polydiacetylene Langmuir Film: An In Situ Grazing Incidence X-ray Diffraction Study” Adv. Mater, 15, p635. [115] Brian L.Cushing, Vladimir L.Kolesnichenko, and Charles J.O'Connor (2004), “Recent Advances in the Liquid-Phase Syntheses of Inorganic Nanoparticles”, Chem. Rev, 104, 9, p3893-p3946. [116] Nguyen Thi Ngoc Lam et al (2017), “Controlling of the diameter and density of silicon nanowires prepared by silver metal-assisted chemical etching”, The 12th Asian Conference on Chemical Sensors (ACCS), Hanoi, p323-p326. [117] Nguyễn Thúy Vân (2014), “Nghiên cứu chế tạo và khảo sát các tính chất của vi cộng hưởng quang tử 1D làm cảm biến quang”, Luận án tiến sỹ khoa học vật liệu. [118] Nguyễn Thị Thúy, Nguyễn Quang Huy, Nguyễn Khắc Tùng, Vương Tuấn Dương, Nguyễn Hữu Lâm (2017) “Cấu trúc lõi/vỏ và sự phát huỳnh quang của dây nanô silic”, Tạp chí KH&CN, số 111, p063-p067. [119] Kurt W.Kolasinski (2006), “Catalytic growth of nanowires: Vapor- liquid-solid, vapor-solid-solid, solution-liquid-solid and solid-liquid- solid growth”, Solid State and Materials Science, 10, p182-p191 [120] M.Govoni, I.Marri, and S.Ossicini (2012), “Carrier multiplication between interacting nanocrystals for fostering silicon-based photovoltaics”. Nature photonics, 6, p672-p679. [121] C.M.Hoang, N.V.Minh, V.N.Hung and Kazuhiro Hane (2017), “25 nm Single-Crystal Silicon Nanowires Fabricated by Anisotropic Wet Etching”, Journal of Nanoscience and Nanotechnology, vol.17, p1525- p1529. 129 [122] S.Li et al. (2014), “Fabrication of porous silicon nanowires by MACE method in HF/H2O2/AgNO3 system at room temperature”, Nanoscale Res. Lett, 9(1), p196. [123] Y.Qi, Z.Wang, M.Zhang, F.Yang, and X.Wang (2013), “A processing window for fabricating heavily doped silicon nanowires by metal- assisted chemical etching”, J. Phys. Chem. C, 117(47), p25090-p25096. [124] S.Chattopadhyay, X.Li, and P.W.Bohn (2002), “In-plane control of morphology and tunable photoluminescence in porous silicon produced by metal-assisted electroless chemical etching”, J. Appl. Phys, 91(9), p6134-p6140. [125] X.Li and P.W.Bohn (2000), “Metal-assisted chemical etching in HF/H2O2 produces porous silicon”, Appl. Phys. Lett, 77(6), p2572- p2574. [126] A.G.Cullis, L.T.Canham (1991), “Visible light emission due to quantum size effects in hightly porous crystalline silicon”, Nature 353, p335-p338. [127] D.A.Long (2002), “The Raman effect: a unified treatment of the theory of Raman scattering by molecules”, p8. [126] Ngo Ngoc Ha (2021), “Application of Pump-Probe Technique for Tracking of Charge Carrier Relaxation In Nanostructured Semiconductors”, VNU Journal of Science: Mathematics - Physics, Vol. 37, No. 1, p31-37. [127] G.Allan, C.Delerue, and M.Lannoo (1997), “Electronic Structure of Amorphous Silicon Nanoclusters”, Phys. Rev. Lett, 78(16), p3161-3164. [128] J.Derr, K.Dunn, D.Riabinina, F.Martin, M.Chaker, and F.Rosei (2009), “Quantum confinement regime in silicon nanocrystals”, Phys. E Low- Dimensional Syst. Nanostructures, 41(4), p668-670. [129] O.Wolf, M.Dasog, Z.Yang, I.Balberg, J.G.C.Veinot, and O.Millo (2013), “Doping and Quantum Confinement Effects in Single Si Nanocrystals Observed by Scanning Tunneling Spectroscopy” Nano Lett, 13(6), p2516-p2521. [130] M.J.Sailor and K.L.Kavanagh (1992), “Porous Silicon-what is responsible for the visible luminescence”, 4, p432. [131] M.Naddaf and H.Hamadeh (2009), “Visible luminescence in photo- 130 electrochemically etched p-type porous silicon: Effect of illumination wavelength”, Mater. Sci. Eng. C, 29(7), p2092-p2098. [132] S.Gardelis, A.G.Nassiopoulou, M.Mahdouani, R.Bourguiga, and S.Jaziri (2009), “Enhancement and red shift of photoluminescence (PL) of fresh porous Si under prolonged laser irradiation or ageing: Role of surface vibration modes”, Phys. E Low-Dimensional Syst. Nanostructures, 41(6), p986-p989. [133] K.Peng, Y.Yan, S.Gao, and J.Zhu (2003), “Dendrite-assisted growth of silicon nanowires in electroless metal deposition”, Adv. Funct. Mater, 13(2), p127-p132. [134] K.Peng et al. (2006), “Fabrication of single-crystalline silicon nanowires by scratching a silicon surface with catalytic metal particles”, Adv. Funct. Mater, 16(3), p387-p394. [135] A.Oliver, J.C.Cheang-Wong, and A.Crespo (1998), “Study of the Optical properties of fused quartz after a sequential implantation with Si and Au ions”, Applied Physics Letters, 73, p1574 [136] G.H.Li, K.Ding, Y.Chen, H.X.Han, and Z.P.Wang (2000), “Photoluminescence and Raman scattering of silicon nanocrystals prepared by silicon ion implantation into SiO2 films”, Journal of Applied Physics, 88, p1439 [137] E.P.I.Association (2012), “Global Market Outlook for Photovoltaics until 2016”. [138] William C.O'Mara, Robert B.Haber, Lee P.Hunt (1990), “Handbook of Semiconductor Silicon Technology”, William Andrew [139] B.Delley, and E.F.Steigmeier (1993), “Quantum confinement in Si nanocrystals,” Physical Review B, 47, p1397. [140] T.Takagahara, and K.Takeda (1992), “Theory of the quantum confinement effect on excitons in quantum dots of indirect-gap materials”, Physical Review B, 46, p15578. [141] Elhouichet, Oueslati (2002), “The role of ambient ageing on porous silicon photoluminescence: evidence of phonon contribution”, Applied Surface Science, Vol.191; Iss. 1-4. [142] I.D.Avdeev, A.VBelolipetsky, N.N.Ha, M.O. Nestoklon, I.N. Yassievich 131 (2020), “Absorption of Si, Ge and SiGe alloy nanocrystals embedded in SiO2 matrix”, J. Appl. Phys, 127, p1. [143] Y.M.Niquet, G.Allan, C.Delerue, M.Lannoo (2000), “Quantum confinement in germanium nanocrystals”, Appl. Phys. Lett, 77, p1182. [144] S. Saeed, C. de Weerd, P. Stallinga, F.C. Spoor, A.J. Houtepen, L. Da Siebbeles, T. Gregorkiewicz (2015), “Carrier multiplication in germanium nanocrystals”, Light Sci. Appl, 4, p251. [145] D. Timmerman, I.Izeddin, P.Stallinga, I.N.Yassievich, T. Gregorkiewicz (2008), “Space-separated quantum cutting with silicon nanocrystals for photovoltaic applications”, Nat. Photon, 2, p105-109. [146] J.R.Aguilar-Hernandez, J.Sastre-Hernandez, G.Monroy-Rodríguez, M.A.H. Perez (2020), “Photoluminescence and Raman spectroscopy of silicon thin films grown by laser ablation”, Opt. Mater, p102 [147] V. Mankad, N.N. Ovsyuk, S.K. Gupta, P.K. Jha (2014), “Unexpected features of the formation of Si and Ge nanocrystals during annealing of implanted SiO2 layers: low frequency Raman spectroscopic characterization”, Phys. B Phys. Condens. Matter, 432, p116-120. [148] S. Levy, I. Shlimak, A. Chelly, Z. Zalevsky, T. Lu (2009), “Influence of Ge nanocrystals and radiation defects on C - V characteristics in Si-MOS structures”, Phys. B Phys. Condens. Matter, 404, p5189-5191. [149] A.K. Dutta (1996), “Visible photoluminescence from Ge nanocrystal embedded into a SiO2 matrix fabricated by atmospheric pressure chemical vapor deposition”, Appl. Phys.Lett, 68, p1189. [150] M. Zacharias, J. Christen, J. Bl¨asing, D. Bimberg (1996), “Visible luminescence from Ge nanocrystals embedded in a-Si1-xOx, films: correlation of optical properties and size distribution”, J. Non-Cryst. Solids, 198, p115-118. [151] S. Takeoka, M. Fujii, S. Hayashi, K. Yamamoto (1999), “Decay dynamics of near-infrared photoluminescence from Ge nanocrystals”, Appl. Phys. Lett, 74, p1558-1560. [152] N. Zhang, S. Wang, P. Chen, L. Zhang, K. Peng, Z. Jiang, Z. Zhong (2019), “An array of SiGe nanodisks with Ge quantum dots on bulk Si 132 substrates demonstrating a unique coupling”, Nanoscale, 11, p15487- 15496. [153] M. Zacharias, J. Bl¨asing, M. Lohmann, J. Christen (1996), “Formation of Ge nanocrystals in amorphous GeOx, and SiGeOx, alloy films”, Thin Solid Films, 278, p32-36. [154] G. Zatryb, A. Podhorodecki, J. Misiewicz, J. Cardin, F. Gourbilleau (2013), “Correlation between matrix structural order and compressive stress exerted on silicon nanocrystals embedded in silicon-rich silicon oxide”, Nanoscale Res. Lett, 8, p40. [155] Minoru Fujii et al (1991), “Growth of Ge Microcrystals in SiO2 Thin Film Matrices: A Raman and Electron Microscopic Study”, Jpn. J. Appl. Phys, 30, p687 [156] G. Gouadec, P. Colomban (2007), “Raman spectroscopy of Nanomaterials: how spectra relate to disorder, particle size and mechanical properties”, Prog. Cryst. Growth. Char. Mater, 53, p1-56. [157] P. Tognini, A. Stella, S. De Silvestri, M. Nisoli, S. Stagira, P. Cheyssac, R. Kofman (1999), “Ultrafast carrier dynamics in germanium nanoparticles Ultrafast carrier dynamics in germanium nanoparticles”, Appl. Phys. Lett. 75, p208-210. [158] Stephanie Cheylan (2001), Optical of properties of silicon nanocrystal, Australian National University, Chapter 2, p18-21.
File đính kèm:
- luan_an_nghien_cuu_che_tao_va_tinh_chat_cua_mot_so_vat_lieu.pdf
- 02.LATS_Trichyeu.pdf
- 04b. ThongtintomtatLATS.pdf
- LATS_bia_LeCongb_coten.pdf
- LATS_TomtatLethanhCong_H_Truong.pdf