Nhằm xây dựng và đưa ra quy trình ổn định và phù hợp chi phí cho chế tạo màng mỏng bán dẫn loại p và n dựa trên một số ô-xít kim loại như ZnO, SnO2 được pha tạp aluminum, manganates, titanates, và cobaltites… cũng như có thể làm sáng tỏ được mối tương quan giữa các đặc trưng vật liệu như cơ chế vận chuyển và tính chất nhiệt điện với cấu trúc nano của màng mỏng ô-xít đồng thời cải thiện đáng kể hệ số phẩm chất ZT nhờ cấu trúc nano của hệ vật liệu đã được tối ưu, tuân theo cơ sở nhiệt động lực học, và kết cấu bên ngoài kiểu composit, chứng minh được màng mỏng cấu trúc nano đã chế tạo, đáp ứng được cho nhu cầu ứng dụng thực tiễn, đó là thân thiện với môi trường, có giá thành chấp nhận được và không khan hiếm về nguồn vật tư, nhóm nghiên cứu do ông Trịnh Quang Thông, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đứng đầu đã kiến nghị và được chấp thuận thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chế tạo và khảo sát các đặc trưng vật liệu của màng mỏng ô-xít nhiệt điện ứng dụng cho các thiết bị nhiệt điện” với các nội dung chính bao gồm: Nghiên cứu thực nghiệm chế tạo các bia ô-xít nhiệt điện; Nghiên cứu thực nghiệm công nghệ chế tạo màng mỏng dựa trên phương pháp vật lý lắng đọng từ pha hơi (phún xạ hoặc PLD) và phương pháp hóa sol-gel; Nghiên cứu các đặc trưng vật liệu trên co sở các phép đo cấu trúc, tính chất nhiệt và nhiệt điện, thảo luận cơ chế cải thiện hệ số phẩm chất ZT; Viết và công bố kết quả nghiên cứu thông qua các bài báo khoa học trên các tạp chí chuyên ngành quốc tế và trong nước.
Bằng cách tiếp cận từ nghiên cứu lý thuyết: Cơ chế hạn chế sự lan truyền dao động mạng (tương đương là sự di chuyển của phonon) và cơ chế nâng cao sự dẫn điện để cải thiện tính chất nhiệt điện của vật liệu dựa trên vật lý lượng tử và nghiên cứu thực nghiệm: Áp dụng các kỹ thuật tạo màng mỏng bằng phương pháp vật lý như phún xạ (sputtering), lắng đọng màng bằng xung laser (PLD), phương pháp tạo màng từ dung dịch tổng hợp bằng kỹ thuật sol-gel thông thường, với các khảo sát cụ thể để tối ưu hóa về mối liên hệ giữa cấu trúc nano với các tính chất nhiệt điện, hiệu quả của quá trình pha tạp, ảnh hưởng của nhiệt độ thiêu kết và các cấu trúc đế khác nhau. Nhóm nghiên cứu tập trung chủ yếu vào hướng nghiên cứu chế tạo màng ô-xít bằng các phương pháp sẵn có, chi phí thấp như sử dụng dung dịch tổng hợp bằng phản ứng hóa solgel và phún xạ. Tiến hành thử nghiệm phương pháp tạo màng từng lớp nguyên tử trong không khí (Atmospheric Atomic Layer Deposition – AALD) thay cho phương pháp tạo màng bằng xung laser do chưa có thiết bị này tại ĐHBK Hà Nội và đồng thời nghiên cứu pha tạp với Aluminum, các nguyên tố khác như manganates, titanates, and cobaltites không được sử dụng do không có vai trò làm tăng hiệu ứng nhiệt điện của ZnO.
Sau một thời gian triển khai thực hiện (từ 03/2014 đến 11/2016), nhóm nghiên cứu đã thu được các kết quả nghiên cứu như sau:
– Các màng ô-xít nhiệt điện có phẩm chất tốt, chịu được nhiệt độ cao.
– Các quy trình chế tạo màng mỏng nhiệt điện ổn định với chi phí không cao có thể triển khai tại Việt Nam.
– 02 công trình công bố quốc tế trên tạp chí thuộc danh mục ISI, 01 Công trình công bố quốc tế trên tạp chí không thuộc ISI, 02 công trình công bố trên tạp chí khoa học chuyên ngành trong nước, 02 báo cáo khoa học đăng kỷ yếu hội nghị quốc tế và 01 báo cáo khoa học đăng kỷ yếu hội nghị quốc gia.
Tuy nhiên, do chưa có thiết bị đo hệ số dẫn nhiệt cho màng (khá đắt tiền) nên việc đánh giá hệ số phẩm chất cho màng chưa được thực hiện có hệ thống
Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 13249/2016) tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.
P.T.T (NASATI)