2 chàng trai Bách khoa đam mê vật liệu bán dẫn thế hệ mới

Đỗ Đặng Minh và Nguyễn Lê Mạnh An là sinh viên lớp Vật liệu và Công nghệ Đúc – K66, Khoa Kỹ thuật vật liệu, Trường Vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội. Với nghiên cứu về vật liệu bán dẫn thế hệ thứ tư Ga2O3 mang tiềm năng vượt trội, nhóm đã xuất sắc đạt được giải Nhất hội đồng Vật liệu điện tử, nano và ứng dụng trong Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu khoa học (NCKH) lần thứ 42, Đại học Bách khoa Hà Nội năm 2024-2025.

Mong ước đóng góp cho công nghệ cao nước nhà

Nhận thấy vật liệu bán dẫn thế hệ thứ tư Gali Oxit (Ga2O3) có vùng cấm siêu rộng, phù hợp để ứng dụng trong các cảm biến tia cực tím (UV), Đặng Minh và Mạnh An đã bắt tay triển khai đề tài từ tháng 7/2024. Loại cảm biến này được đánh giá rất tiềm năng trong thực tế như cảnh báo cháy, giám sát môi trường, tiệt trùng trong y tế, giám sát tầng ozone (trong dân sự) và phát hiện tên lửa (trong quân sự).

Nhóm đã tính toán mô phỏng trên máy tính, sử dụng lý thuyết phiếm hàm mật độ (DFT) để hiểu tính chất vật liệu ở cấp độ nguyên tử, đồng thời chế tạo cảm biến trong phòng thí nghiệm nhằm đánh giá khả năng phát hiện tia UV. Mục tiêu của hai bạn trẻ là tìm ra thiết kế cảm biến có độ nhạy cao để tiết kiệm chi phí và phù hợp với ứng dụng thực tế.
 

Trước đó, nhóm từng tham gia chế tạo thiết bị lắng đọng hơi hóa học sương mù (mist-CVD), đạt giải Ba SVNCKH 2023-2024 hội đồng Công nghệ bán dẫn và Vật liệu thông minh. Thiết bị này giúp nhóm lắng đọng màng mỏng Gali Oxit lên đế sapphire, sau đó tạo điện cực kim loại với các cấu trúc thiết kế khác nhau để hoàn thiện cảm biến tia UV. Cảm biến được đo các đặc tính như dòng tối, dòng sáng và độ nhạy khi chiếu tia UV.

Kết quả nghiên cứu này có thể được ứng dụng vào việc phát triển cảm biến tia cực tím (UV) có độ nhạy cao và chi phí thấp. Có thể nói, nghiên cứu đã đi từ lý thuyết cho tới thực nghiệm một cách bài bản theo các tiêu chuẩn nghiên cứu hiện đại.

Trong tương lai gần, nhóm mong muốn phát triển cảm biến trên nền vật liệu mềm dẻo, hướng đến ứng dụng trong điện tử linh hoạt. Đồng thời hai bạn trẻ cũng sẽ khảo sát thêm các kim loại điện cực khác cũng như mở rộng sang các cấu trúc dị thể hoặc đa lớp, nhằm tối ưu hóa hiệu suất và độ ổn định của cảm biến UV.

“Chúng tôi tự hào vì đã tự lực hoàn toàn trong mọi giai đoạn, từ lên ý tưởng đến thực hiện mô phỏng, chế tạo thiết bị vận hành và thí nghiệm, đúng với tinh thần chủ động và sáng tạo của sinh viên Đại học Bách khoa Hà Nội.” - Đặng Minh chia sẻ. Những sai lệch diễn ra trong thí nghiệm không khiến nhóm nản lòng, ngược lại còn giúp các bạn hiểu sự khác biệt giữa mô hình lý thuyết và thực tế.
 

“Nghiên cứu khoa học giúp bạn làm được nhiều hơn những gì bạn nghĩ!”

Dũng cảm chọn nghiên cứu mới, đôi khi Đặng Minh và Mạnh An cảm thấy chơi vơi khi chọn hướng phát triển đề tài. Kiến thức rộng lớn, có những đêm hai cậu bạn thức trắng đọc tài liệu, thu thập thêm thông tin. Nhờ sự phân chia công việc khoa học, tích cực trao đổi với giảng viên hướng dẫn, quả ngọt đã về tay các chàng trai nghị lực.

Giảng viên hướng dẫn Đặng Minh và Mạnh An là TS. Hà Minh Tân - Giảng viên Trường Vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội. Phòng thí nghiệm Advanced Materials Laboratory của thầy thuộc nhóm chuyên môn Vật liệu và Công nghệ Đúc hiện đang triển khai nhiều hướng nghiên cứu song song thuộc lĩnh vực mô phỏng số, vật liệu và linh kiện bán dẫn. Hai bạn trẻ chưa từng có sự hợp tác trước đây, tuy nhiên khi nhận được đề tài do thầy bàn giao lại phối hợp ăn ý đến bất ngờ và giành ngay giải Nhất hội đồng. 
 

Trong suốt quá trình thực hiện, thầy Tân luôn theo sát, tạo điều kiện cho học trò tự nghiên cứu nhưng đồng thời chỉnh sửa, giải đáp thắc mắc tận tình, kể cả thời gian đêm muộn. Bên cạnh đó, mỗi nhóm sinh viên trong phòng thí nghiệm phụ trách một nhánh chuyên môn riêng, tạo nên môi trường học thuật sôi nổi. Hai bạn đã được học hỏi thêm rất nhiều kiến thức từ các anh chị, bạn bè đồng nghiên cứu. 

Mạnh An khẳng định việc làm NCKH ở bậc đại học là một trải nghiệm rất đáng giá khi giúp sinh viên hiểu sâu kiến thức, rèn cách phản biệt và tiếp xúc với cách làm việc khoa học. “Hãy bắt đầu từ những điều làm bạn hứng thú.”

Sâu bên trong một hành trình nghiên cứu bền bỉ, chính là sự học tập, rèn luyện từng ngày của hai chàng trai trẻ đang mong mỏi được mang những kiến thức vươn xa…