Nghiên cứu ứng dụng vật liệu lai hóa chitosan - ôxit graphene trong linh kiện trở nhớ thân thiện môi trường

Bài viết này chế tạo linh kiện trở nhớ (Resitive random access memory – RRAM) với cấu trúc dạng tụ điện gồm ba lớp màng mỏng với vật liệu composite của CS (2%wt) và GO (0.05%wt) được kẹp giữa điện cực đáy F: SnO2 và điện cực đỉnh Ag. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu ứng dụng vật liệu lai hóa chitosan - ôxit graphene trong linh kiện trở nhớ thân thiện môi trường Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ 21 năm 2019 Kỷ yếu khoa học NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VẬT LIỆU LAI HÓA CHITOSAN - ÔXIT GRAPHENE TRONG LINH KIỆN TRỞ NHỚ THÂN THIỆN MÔI TRƯỜNG Phạm Kim Ngọc1*, Trần Kim Mỹ1, Đỗ Đình Phúc1, Vũ Hoàng Nam1, Tạ Thị Kiều Hạnh1, Phan Bách Thắng2 1 Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQG Thành phố Hồ Chí Minh 2 Trung tâm Nghiên cứu Vật liệu Cấu trúc Nano và Phân tử - ĐHQG Thành phố Hồ Chí Minh *Tác giả liên hệ: phamkngoc@hcmus.edu.vn TÓM TẮT Vật liệu composite của chitosan (CS) và ôxít graphene (GO) đã và đang nhận được sự chú ý trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu hiện nay như y sinh, môi trường, năng lượng, điện tử… Sự kết hợp giữa polyme sinh học CS với GO giúp cải thiện các tính chất cơ lý và đặc biệt là khả năng truyền dẫn điện tích của màng mỏng composite. Trong nghiên cứu này, chúng tôi chế tạo linh kiện trở nhớ (Resitive random access memory – RRAM) với cấu trúc dạng tụ điện gồm ba lớp màng mỏng với vật liệu composite của CS (2%wt) và GO (0.05%wt) được kẹp giữa điện cực đáy F: SnO2 và điện cực đỉnh Ag. Các phương pháp phân tích cấu trúc, hình thái học và tính chất của màng mỏng GO-CS bao gồm FT-IR, Raman, XRD, TEM, SEM, UV-vis và phương pháp đo đặc trưng dòng-thế (I-V) để khảo sát đặc trưng đảo điện trở và truyền dẫn điện tích của linh kiện. Bên cạnh đó, tương tác của GO và CS trong màng mỏng composite cũng được chúng tôi nghiên cứu bằng tính toán lý thuyết dựa trên cơ sở của lý thuyết phiếm hàm mật độ (DFT) nhằm đối chiếu, hỗ trợ việc giải thích cơ chế đảo điện trở. Từ khóa: Vật liệu composite của chitosan, phiếm hàm mật độ, cơ chế đảo điện trở. DEVELOPMENT OF A NEW HYBRID MATERIAL BASED CHITOSAN – GRAPHENE OXIDE IN ECO-FRIENDLY MEMORY DEVICE Pham Kim Ngoc1*, Tran Kim My1, Do Dinh Phuc1, Vu Hoang Nam1, Ta Thi Kieu Hanh1, Phan Bach Thang2 1 University of Science – VNU Ho Chi Minh City 2 Center for Innovative Materials and Architectures – VNU Ho Chi Minh City *Corresponding Author: phamkngoc@hcmus.edu.vn ABSTRACT Recently, hybrid material of chitosan (CS) and graphene oxide (GO) has received lots of attentions in many research fields such as biomedicine, environment, energy and electronics,… The combination between biological polymer CS and GO is prominent in improving mechanical properties and specially the electrical transport. In this study, we study resistive switching mechanism of capacitor like Ag/CS-GO/FTO structures in which CS-GO nanocomposites acted as the memory layer. Various analysis techniques are applied to investigate the structure, morphology of CS-GO including FTIR, Raman, XRD, TEM, SEM, UV-Vis while conduction mechanism and resistive switching mechanism of device are suggested based on I-V characteristic. Besides, the interaction between CS and GO in composite is also studied using density functional theory (DFT) calculations in order to collate and support for the resistive switching mechanism explanation. Keywords: Hybrid material of chitosan, density functional theory, the resistive switching mechanism. TỔNG QUAN polyme sinh học có nguồn gốc từ vỏ giáp xác, Cùng với xu hướng thân thiện môi trường trên trữ lượng dồi dào, rẻ và không độc hại. Với toàn cầu, việc sử dụng các vật liệu có nguồn những đặc điểm trên, CS có thể được ứng gốc thiên nhiên (CS, tinh bột, …) ngày càng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như y được ưu tiên. CS là một dẫn xuất từ Chitin sinh, nông nghiệp, môi trường... Trong lĩnh thông qua phản ứng deacetyl hóa. Đây là một vực linh kiện nhớ nói chung và RRAM nói 22 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ 21 năm 2019 Kỷ yếu khoa học riêng đã có những nghiên cứu sử dụng CS như (FTO) với tốc độ là 3000 vòng/phút trong 40 lớp đảo điện trở trong cấu trúc tụ điện, điển giây. Màng được phủ 5 lớp và mỗi lớp tương hình như linh kiện Ag/CS pha tạp Ag/Pt của ứng với ~ 0.1 ml, giữa các lớp có sấy ở nhiệt nhóm tác giả Hosseni. Linh kiện cho thấy có độ ~ 60oC trong 2 phút. Sau khi phủ màng, khả năng đảo điện trở lưỡng cực ổn định mẫu được để khô qua đêm tại nhiệt độ phòng. khoảng 102 lần với tỷ lệ On/Off là 105 ở Bước cuối cùng trong quy trình chế tạo linh khoảng thế từ - 1.5 V đến 1.5 V. Năm 2015, kiện là tạo điện cực đỉnh để hoàn thành cấu nhóm tác giả này lại tiếp tục nghiên cứu ứng trúc. Điện cực đỉnh Ag được lắng đọng bằng dụng CS pha tạp Ag cho linh kiện RRAM với phương pháp phún xạ magnetron DC, sử dụng cấu trúc ngang Mg/CS pha tạp Ag/Mg trên đế mặt nạ có đường kính 1 mm. dẻo thử nghiệm trong cảm biến sinh học có thể Tính toán lý thuyết tự phân hủy sau khi đã được đưa vào cơ thể Để có nhận xét khách quan hơn về tương tác trong một khoảng thời gian nhất định. Kết quả giữa CS và GO, các công cụ như GaussView, khảo sát đặc trưng dòng – thế (I-V) cho thấy Vesta được sử dụng để xây dựng và hiển thị linh kiện có đặc điểm của bộ nhớ đảo điện trở cấu trúc của CS và GO. Bên cạnh đó, các tính không khả biến với độ ổn định > 60 vòng quét toán được tối ưu hóa bằng phần mềm CP2K, tương ứng cửa sổ đảo điện trở > 102 ở khoảng đồng thời tìm ra năng lượng liên kết cũng như thế - 3 V đến 2 V. Đến năm 2016, thì Hosseni vai trò của mỗi thành phần trong quá trình và cộng sự đã tiến hành thay thế Ag ...