D iep dt5 SLIDE CONG NGHE NANO DHCNHN pdf

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
CÔNG NGHỆ NANO
KHOA ĐIỆN TỬ
CÁC PHƯƠNG PHÁP
CHẾ TẠO MÀNG MỎNG
CÁC
PHƯƠNG
PHÁP CHẾ
TẠO MÀNG
MỎNG
SPUTTERING
BỐC BAY LASER
XUNG
EPITAXY CHÙM
PHÂN TỬ
DC
SPUTTERING
RF
SPUTTERING
MAGNETON
SPUTTERING
NỘI DUNG CỦA BÀI
SPUTTERING
CƠ CHẾ:
+ion hóa hạt trung
hòa thành ion
+Tăng tốc ion
trong từ trường bắn
phá bia,bức các
nguyên tử trên bia
lắng đọng trên đế

+Dùng hiệu điện thế 1
chiều
+khí thường dùng là
Ar,He
+Áp suất khoảng 10-7
torr
+Bia phải dẫn điện
+Bia chỉ bị bắn phá ở 1 của
chu kỳ âm của HĐT
Ghi chú:
1 torr=133,32pa=1 mmhg
DC SPUTTERING
RF SPUTTERING
+Dùng điện thế xoay
chiều
+Bia không cần phải
dẫn điện
+Dùng phối trở
kháng để tăng công
suất cũng như bảo vệ
dòng điện
+Bia bị bắn phá trong
cả 2 chu kì dương và
âm của HĐT
Plasma:
- Điện tử thứ cấp
phát xạ từ catôt
được gia tốc trong
điện trường, chúng

ion-hóa các nguyên
tử khí, do đó tạo ra
lớp plasma
Bia (kích thước cỡ 2” hoặc 3”) : Được
gắn vào một bản giải nhiệt. Bản giải nhiệt
được gắn vào cathode.
Đế Silicon Đế thủy tinh
Đế: Được áp vào điện cực anode
Buồng chân
không
MAGNETON SPUTTERING
+Dùng hiệu điện thế DC
hoặc xoay chiều
+Đặt từ trường dưới bia
vào bia nhiều hơn nhằm
giam hãm electron và các
ion giúp tăng va đập của
Ar+
+Bia bị bắn phá trong cả 2
chu kỳ dương và âm của
HĐT
S
N
N
N
N
(b)
(a)
(Kathod)
Đế (Athod)

Hệ magnetron phẳng và các đường sức từ trên bề mặt bia
BỢ PHẬN MAGNETION
Từ trường do một vòng nam châm bên ngồi bao quanh và
khác cực với nam châm ở giữa. Chúng được nối với nhau
bằng một tấm sắt, có tác dụng khép kín đường sức từ phía
dưới
Cấu trúc của một số hệ Magnetron
thông thường
15
Ar
+
Đế
BIA
I. Khái niệm về phún xạ
Phún xạ(Sputtering)
là kỹ thuật chế tạo
màng mỏng dựa
trên nguyên lý
truyền động năng
bằng cách dùng các
iôn khí hiếm được
tăng tốc dưới điện
trường bắn phá bề
mặt vật liệu từ bia
vật liệu, truyền động
năng cho các nguyên
tử này bay về phía
đế và lắng đọng trên
đế.

Bản chất quá trình phún xạ
- Quá trình phún xạ là quá trình truyền động năng.
MAGNETON SPUTTERING
ƯU ĐIỂM:
+Dễ tạo các màng đa lớp nhờ tạo nhiều bia khác nhau
+Độ bám dính của màng lên đế cao(do động năng hạt lớn)
+Độ mấp mô bề mặt thấp
+Tính độ dày khá chính xác(tương đối hay bốc bay)
+Rẻ tiền,dễ thực hiện,khai triển đại trà
NHƯỢC ĐIỂM:
+Không thể tạo ra màng đơn tinh thể
+Không tạo được độ dày chính xác cao
+Các chất có hiệu xuất phún xạ khác nhau nên việc tổ hợp các bia tạo màng đa lớp
cũng trở lên phức tạp
PPBB BẰNG XUNG LASER (pulsed-laser deposition)
+ Dùng chùm laser có xung cực
ngắn và công xuất lớn
ƯU ĐIỂM
+ Vật liệu làm bia rất đa
dạng và chỉ kích thước nhỏ
+Chiếu xuyên qua các vật
liệu trong suốt vào buồng
không mà không bị giảm năng
lượng
+Ion hóa các bia có năng
lượng ion hóa lớn
+Tạo được màng siêu
mỏng,siêu cứng chât lượng
cao

+Dùng nhiều bia để tạo
màng đa lớp
NHƯỢC ĐIỂM
+Có thể xuất hiện các
phần tử lớn
+Khó kiểm soát được
chính xác độ dày
+Bề mặt màng trên đế gồ
gề
PP EPITAXY CHÙM PHÂN TỬ
+Đặt trong môi trường có công suất rất cao 10-9 Torr
+Tỉ lệ va chạm giữa các nguyên tử rất thấp,từng hạt sẽ đến và lắng đọng
trên đế
+Người ta thường dùng kĩ thuật nhiễu xạ phản xạ năng lượng
cao(RHEED)(kiểm soát quá trình mọc màn thông qua phổ nhiễu xạ điện
tử được ghi trực tiếp)
+Tốc độ phát triển màng 1um/h
PP EPITAXY CHÙM PHÂN TỬ
ƯU ĐIỂM:
+Tốc độ mọc màng được không chế chính xác đến từng lớp nguyên tử
+Tạo màng đơn tinh thể trên một đế đơn nguyên tử
+Có thể tạo thanh từng đảo nhỏ hay tưng lớp nguyên tử,quan trọng
trong chế tạo bán dẫn
NHƯỢC ĐIỂM:
+Hệ MBE vận hành khá phức tạp và tốn kém hàng triệu USD
Ảnh chụp thiết bị MBE tại William R. Wiley Environmental Molecular
Sciences Laboratory cho phép chế tạo các màng mỏng ôxit và gốm
Atomic structure of graphene.
ỨNG DỤNG CỦA MÀNG
MỎNG NHIỆT