August 6, 2026 25th Anniversary

Materials Science in Semiconductor Processing (SCIE-Q1, IF 5.2)

[113] 2026-MSSP-PTTA_Non-monotonic thermoelectric

Nghiên cứu mới về cơ chế truyền tải nhiệt điện không đơn điệu trong màng mỏng Mg_{2}Sn do cạnh tranh pha

Nhóm nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm Vật liệu Tiên tiến (Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM), Viện Khoa học Vật liệu (VAST) và Đại học Northwestern (Mỹ) vừa công bố công trình khoa học trên tạp chí quốc tế Materials Science in Semiconductor Processing (Elsevier).

1. Tóm tắt nội dung chính (Executive Summary)

Nghiên cứu tập trung khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ lắng đọng ($100^\circ\text{C} – 400^\circ\text{C}$) đến sự tiến triển pha và tính chất truyền tải nhiệt điện của màng mỏng $\text{Mg}_2\text{Sn}$ được chế tạo bằng phương pháp đồng phún xạ magnetron. Kết quả cho thấy tính chất nhiệt điện của màng phụ thuộc không đơn điệu vào nhiệt độ, được chi phối bởi sự cạnh tranh giữa quá trình hình thành pha $\text{Mg}_2\text{Sn}$ và sự bay hơi của Mg ở nhiệt độ cao.

2. Các kết quả nghiên cứu nổi bật

Tối ưu hóa hình thành pha ở $300^\circ\text{C}$: Ở nhiệt độ lắng đọng $300^\circ\text{C}$, màng đạt tỷ lệ pha $\text{Mg}_2\text{Sn}$ gần như đơn pha cao nhất (87,5%), độ tinh thể tối ưu và độ dẫn điện đạt giá trị cực đại nhờ độ động hạt tải Hall vượt trội.
Suy giảm pha do sự bay hơi Mg ở $400^\circ\text{C}$: Khi nâng nhiệt độ lên $400^\circ\text{C}$, áp suất hơi cao của Mg dẫn đến hiện tượng tái bay hơi Mg, làm xuất hiện lại pha dư Sn (31,3%) và làm suy giảm độ dẫn điện cũng như độ động hạt tải.
Hệ số công suất nhiệt điện (Power Factor) đạt cực đại tại $200^\circ\text{C}$: Mặc dù mẫu ở $300^\circ\text{C}$ có độ dẫn điện cao nhất, hệ số công suất nhiệt điện lớn nhất lại đạt được ở mẫu $200^\circ\text{C}$ nhờ sự cân bằng tối ưu giữa độ dẫn điện và hệ số Seebeck.
Phân tích quang phổ huỳnh quang (PL): Phân tích phổ PL thông qua tách đỉnh Gaussian cho thấy sự chuyển biến từ tái liên hợp mức nông liên quan đến Sn (đỉnh E1 ~430 nm) sang tái liên hợp mức sâu chiếm ưu thế (đỉnh E2 ~500 nm) khi nhiệt độ tăng, làm rõ mối liên hệ giữa khuyết tật cấu trúc, sự tiến triển pha và tính chất truyền tải điện.

3. Ý nghĩa khoa học

Công trình chứng minh rằng việc tối đa hóa hàm lượng pha $\text{Mg}_2\text{Sn}$ không nhất thiết mang lại hiệu suất nhiệt điện tối ưu. Thay vào đó, hiệu suất nhiệt điện tốt nhất đạt được nhờ sự kiểm soát cân bằng giữa thành phần pha và cơ chế truyền tải hạt tải. Kết quả này cung cấp hiểu biết quan trọng về mối quan hệ giữa công nghệ chế tạo, cấu trúc khuyết tật và tính chất nhiệt điện của màng mỏng gốc $\text{Mg}_2\text{Sn}$.

4. Thông tin công trình & Tài trợ

Tên bài báo: Non-monotonic thermoelectric transport controlled by phase competition in Mg2Sn thin films
Tạp chí: Materials Science in Semiconductor Processing (Volume 216, 2026, Article 111049)
Tác giả chính: Anh Tuan Thanh Pham, Trang Thuy Thi Phan, Tran Le, Ngoc Van Le, Hoa Thi Lai, Trung Bao Tran, Thuy Dieu Thi Ung, Gerald Jeffrey Snyder, Thang Bach Phan, Vinh Cao Tran.
Tài trợ: Đề tài nghiên cứu do Đại học Quốc gia TP.HCM tài trợ dưới mã số B2025-18-03.
Ghi chú: Công trình được công bố nhân kỷ niệm 25 năm thành lập Phòng thí nghiệm Vật liệu Tiên tiến, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM (2001 – 2026).