Nghiên cứu chế tạo Sensor đo từ trường thấp dạng cầu Wheatstone dựa trên màng mỏng từ NiFe cấu trúc Nano

-1-


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ


NGUYỄN THỊ THÚY



NGHIÊN CƯ
́
U CHÊ
́
TA
̣
O SENSOR ĐO TƯ
̀

TRƯƠ
̀
NG THÂ
́
P DẠNG CẦU WHEATSTONE DƯ
̣
A
TRÊN MÀNG MỎNG TỪ NiFe CẤU TRÚC NANO

LUÂ
̣
N VĂN THA
̣
C SI
̃
VẬT LIỆU VÀ LINH KIỆN NANO












Hà Nội - 2012

-2-

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ


NGUYỄN THỊ THÚY



NGHIÊN CƯ
́
U CHÊ
́
TẠO SENSOR ĐO TỪ
TRƯƠ
̀
NG THÂ
́
P DẠNG CẦU WHEATSTONE DƯ
̣
A
TRÊN MÀNG MỎNG TỪ NiFe CẤU TRÚC NANO

Chuyên ngành: Vật liê
̣
u va
̀
linh kiê
̣
n Nano
M s: Chuyên ngành đào tạo thí điểm




LUÂ
̣
N VĂN THA
̣
C SI
̃
VẬT LIỆU VÀ LINH KIỆN NANO


Người hướng dẫn khoa học: TS. Trần Mậu Danh

Hà Nội - 2012
Section 1.01

-5-

MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời cảm ơn
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các bảng
Danh mục các đồ thị, hình vẽ
M u 10
1. Tng quan 12
1.1 Hiu ng t n tr 12
1.1.1 Hiu ng t tr d ng AMR 12
1.1.2 Hiu ng Hall phng 13
1.2 Nhiu sensor 16
1.2.1 Nhiu nhit 17
1.2.2 Di tn nhi 17
1.2.3 Nhing t 18
1.2.4 Nhiu 1/f 18
1.2.5 Nhiu Barkhausen 18
1.3 Mch cn tr Wheatstone 19
1.4 Kt lu 21
c nghim 22
2.1 Các thit b s dng trong lu 22
2.1.1 Thit b quay ph 22
2.1.2 H quang khc 23
2.1.3 Kính hin vi quang hc 24

2.1.4 Bung x lý mu 24
2.1.5 Thit b phún x 25
2.2 o sát tính cht ca sensor 26
2.2.1 Kho sát tính chn ca sensor 26
2.2.2 Kho sát tính cht t ca sensor 26
2.3 Kt lu 27
c nghim và kt qu 28
3.1 Quy trình ch to sensor 28
3.1.1. Ch tn tr dng cu Wheatstone 29
3.1.2. Ch tn cc 32
3.2 Kt qu và tho lun 34
3.2.1 Kt qu kho sát tính chn ca sensor 34
3.2.2 S ph thuc th ra cn mt chiu 40
3.2.3 So sánh sensor có chiu dày màng cn tr khác nhau 43
3.2.4 So sánh sensor có kn tr khác nhau 45
3.2.5 So sánh tính chn ca sensor và màng Ni
80
Fe
20
(1cm × 1cm) 47
3.2.6 Khng ca sensor vi t t 49
-6-

3.2.7 Kt qu kho sát tính cht t ca màng Ni
80
Fe
20
(1cm × 1cm) 51
3.3 Kt lu 52
Kt lun 53

Tài liu tham kho 54

-7-

Danh mục các bảng

Bng 3.1 Các thông s trong quá trình ph cht cn quang AZ5214-E 26
Bng 3.2 Thông s phún x khi tn tr cu trúc cu 28
Bng 3.3 Các thông s phún x n cc 29
Bng 3.4 Mt s thông s ca sensor khi dòng ci 38
Bng 3.5 Mt s thông s ca sensor khi chii 40
Bng 3.6 Mt s thông s cn tr khác 42
Bng 3.7 Mt s thông s ca màng NiFe vi chiu dày khác nhau 44
Bng 3.8 Mt s thông s khi khng cong t hóa ca màng mng NiFe
vi chii 48
-8-

Danh mục các đồ thị, hình vẽ
Hình 1.1 S thay i ca in tr do tác ng ca t trng ngoài 8
Hình 1.2 Giá tr n tr i ph thuc và góc gin chy qua và
ng ca vector t ho 9
Hình 1.3 Mô hình hiu ng Hall phng 10
Hình 1.4 Mô hình cm bin Hall phng trong cu trúc Spin valve 11
Hình 1.5   minh ha s khác nhau gia hiu   ng và Hall
phng 11
Hình 1.6  Hall phng và th ARM12
Hình 1.7 Mn tr dng cu Wheatstone 12
Hình 2.1 Máy quay ph Suss
MicroTec và bu khin18

Hình 2.2 Máy quang kh 19
Hình 2.3 Bung x lý mu 21
Hình 2.4 Máy phún x catot ATC-2000FC
Hình 2.5  b trí thí nghiu ng t n tr ca sensor 23
Hình 2.6  khi h  k mu rung 23
Hình 3.1  chung v quy trình ch to sensor 25
Hình 3.2 n tr mch cu sau khi tráng ra  28
Hình 3.3 n tr mch cu sau khi phún x và lift- off29
Hình 3.4 nh chn cc 30
Hình 3.5 Sensor sau khi tráng ra 31
Hình 3.6 Sensor sau khi phún x và lift off 32
Hình 3.7  kho sát tính chn ca sensor 32
Hình 3.8  th biu din s ph thuc th ra ca sensor vào t ng
ngoài 34
-9-

Hình 3.9  th biu din s ph thuc th ra ca sensor vào t ng ngoài khi
góc gi hóa ca si34
Hình 3.10  th biu din s ph thuc th ra ca sensor vào t ng trong di
tuyn tính35
Hình 3.11  th biu din s ph thuc th n tr thành phn ca sensor vào
t ng ngoài 36
Hình 3.12  th biu din s ph thuc th ra ca các sensor có chiu dày khác
nhau vào t ng ngoài.37
Hình 3.13  th biu din s ph thuc th ra ca các sensor n
tr nh vào t ng ngoài.38
Hình 3.14  th biu din s ph thuc th ra cn
tr khác nhau vào t ng ngoài.38
Hình 3.15  th biu din s ph thuc th ra ca màng NiFe có chiu dày khác
nhau vào t ng ngoài.40

Hình 3.16  th biu din s ph thuc tín hi cnh
ng gia trc ca sensor và t t  41
Hình 3.17  th biu din s ph thuc tín hiu c     nh
ng gia trc ca sensor và t   t trong cùng mt mt
phng 41
Hình 3.18  th biu din s ph thuc th ra ca sensor vào góc gia t ng
Trái t và trc sensor trong hai mt phng vuông góc vi
nhau 42
Hình 3.19  th kho sát tính cht t ca màng NiFe vi chiu dày khác nhau theo
 43




-10-

Mở đầu
Trên th gii có nhiu loi sensor khác nhau ng d n t
 yu là các sensor da trên hiu ng quang và t m bin
ng t siêu dn), sc, cm bin da trên t
n tr d hng, Flux-c lit kê trong bng 1[12].
Bng 1. Các loại sensor đo từ trường và dải đo của chúng

m c 
ngh ch to phc tp, d b hng và b ng bng thi tit [8]. Sensor
t có nhi nh u kin làm vic ít b nh
ng bi ng bên ngoài. ensor t c ng dng trong nhic
ca cuc sng. Mt trong nhng ng dng th
các con tàu trong ngành hàng hi. Ngày nay, v  c nh  nhy cao, d
i các mn t, sensor t c ng dng rng rãi trong nhi

vc quân s, giao thông, la bàn hàng hi, công ngh hàng không ,
cm bim bi ng nh Ph bin nht trong sensor t là các
sensor da trên hiu ng Hall phng, hiu ng cm n t và hiu ng t n
tra trên hiu ng Hall phng và hiu ng t n tr là hai hng
c trin khai nghiên cu ch to ti phòng thí nghim micro - nano ca ng
i hc Công ngh - 
Các sensor Hall phng (cu trúc spin-valve Ta/NiFe/Cu/NiFe/IrMn/Ta và
Ta/NiFe/Cu/CoFe/IrMn/Ta) c ch to  m ng dng trong công ngh sinh
hc. Các sensor Hall phng này da trên hiu ng t in tr, hong trong d
-11-

t 10
-6
÷ 10
2
Gauss (xem trên bng 1). Tuy nhiên, n nay, các sensor ch to
c ti phòng thí nghim mi ch c  mc phát hin ht t c
microp cc vi vùng t ng nh c t i
mc t t. Vì vy, vic phát trin các sensor có th làm vic trong vùng t
ng  tài gây nhiu s thu hút, chú ý. c tiêu ca lun
ch to c sensor c t ng thc bit là t t ti
phòng thí nghim mirco - nano ci hc Công ngh vi cn
nh s tín hiu/nhi nhy S cao.
  c mc tiêu này, chúng tôi  chn mch cu Wheatstone làm cu
hình sensor vì mch cu là mch nh nhit rt t gim tnh
ng ca nhiu nhit nên tín hi  nhy sensor s ln n
Ni
80
Fe
20

- mt vt liu t mm có H
C
< 10 Oe - làm vt liu ch to sensor vì Ni
80
Fe
20
rt thích h ch t nhy cao và nh trong vùng t ng
nh. Vì vy, ngoài kh c t ng tt, chúng tôi hi vng sensor ch
t nhy siêu cao S = 500 m/Oe ( nhy này lt nhiu so v
nhy ca các cm bi   to thành công S = 16 m/Oe).    ng
nghiên cu khoa hc có sn phm công ngh c th, bao gm mt quy trình khép kín t
công ngh ch to vt liu nanô t n vic ch to linh kin. Tính kh thi trong
vic ng dng ca sn phm này cùng nhng nghiên cu ng dng và phát trin các
nghiên cc y - sinh hc, bo v ng, khoa hc k thut quân
sa khoa hc và công ngh nanô
u tiên ca th k 21.
Ngoài phn m u và kt lun, b cc ca lum có các phn sau:
ng quan
c nghim
c nghim và kt qu
-12-

Chương 1. Tổng quan
1.1 Hiệu ứng từ điện trở
Hiu ng t n tr (magnetoresistance - MR) là s n tr ca mt
vt dng ca t ngnh bng công thc:
MR =


/ρ = [ρ(0)- ρ(H)]/ρ(0) = [R(0)-R(H)]/R(0) (1.1)

trong :  ρ(H), R(0), R(H) ln tr sun tr ca vt dn
khi không có t ng ngoài và có t t vào.
1.1.1 Hiệu ứng từ trở dị hướng AMR
Hiu ng t n tr d ng (AMR - Anisotropic magnetoresistance) xy ra
trong các kim loi t tính     i n tr i tác dng ca t
ng do lc Lorentz tác dng lên các ht tn, s i n tr này s ph
thuc vào góc gia vecto t  và chin [1]. Bn cht vt lý ca hiu ng
AMR spin-qu o dn ti s tán x ph thuc spin cn t
dn. Trong thc t, các sensor t tr d c ch ti dng màng
mng sao cho trên màng tn t  
d t hoá là p mà s t hn trng thái bão hoà d dàng nht (bão hoà 
t ng thp). khó t hóa là  mà s t hóa n trng thái bão
hoà nht (bão hoà  t ng cao) [2].

Hình 1.1. Sự thay đổi của điện trở suất do tác động của từ trường ngoài
Lý thuyt ca hiu ng t tr d ng AMR trong các màng mng bng vt
liu st t rt phc t   u tiên ta gi nh rng, vector t hoá trong
-13-

màng st t u  trng thái bão hoà
S
M
, khi có s ng ca t ng ngoài
s ng ca vector này. Th hai, ta xét hiu ng AMR  hai khía cnh
i quan h gin tr ng ca vector t  (vector t hoá), và
mi quan h ging ca vector t  và t ng ngoài.
n tr R ca màng mng có th nh thông qua góc - góc gia vector
 n và vector t :

 

)2cos(
22
1)2cos(
2
coscos)(
,0,0
2
,0,0


RR
R
R
R
RR
bd
l
bd
l
R
pp
pn







(1.2)


n,0

và


là hng s ca vt liu
l
 dài ca màng mng
b  rng ca màng mng
d  dày ca màng mng
p
R
,0
n tr khi vector t  vuông góc vi trc d t hóa
R
 n tr ln nht bi s ng ca t ng ngoài
T (1.2) ta có  th biu din s ph thuc ca R vào



Hình 1.2. Giá trị điện trở thay đổi phụ thuộc và góc giữa dòng điện
chạy qua và hướng của vector từ hoá
1.1.2 Hiệu ứng Hall phẳng
Bn cht ca hiu ng Hall phng (Planar H u
ng  là tín hiu li ra ph thuc vào góc gia t  và dòng qua cm bin.
-14-

Da vào s tán x cn t   ca lp st t, kn I
chy qua cm bin t s b tán x ng ca t  M to ra

ng ca t  ng E này to ra hin th V theo
ng y vuông góc vn (hình 1.3).

Hình 1.3. Mô hình hiệu ứng Hall phẳng
 ta cn s n gia hiu ng, hiu
ng Hall d ng và hiu ng Hall phng. Nu trong hiu  ng và d
ng t ng ngoài vuông góc vi mt phng mu thì trong hiu ng Hall phng
t ng ngoài pht song song vi mt phng mu (hình 1.4).

Hình 1.4. Sơ đồ minh họa sự khác nhau giữa hiệu ứng Hall thường
và hiệu ứng Hall phẳng
S  y là do trong hiu ng, th Hall xut
hin do lc Lorentz ca t ng ngoài tác dng nên các hn, còn trong
hiu ng Hall phng nó li ph thuc vào góc gia t  ca mu và chin.
V bn chc thù ca hiu ng t tr d ng AMR.
H
I
V
H

M
x
y
-15-


Hình 1.5. Mô hình minh họa mối liên hệ giữa thế Hall phẳng và thế ARM
Hiu ng Hall phc tìm thy trong vt liu t n tr ca vt liu
ph thuc vào góc ging ca n I và t  ca mu Mi tác dng
ca dòng I

x
x, nu t ng ngoài H hp vn I
x
mt góc 
thì véc  ca mu M nm trong mt phng ca cm bin s lch mt góc  so vi
a n I
x
,  có th ra V
y
xut hi vuông góc vi
n I
x
[3]:
V
y
= I
x
cosθ (1.3)
Vi R = (
//
- 

)/t, 
//
và 

ln tr sut ca m
song song và vuông góc v hóa, t là chiu dày tng cng ca màng.

Hình 1.4. Mô hình cảm biến Hall phẳng trong cấu trúc Spin valve

 nghiên cu v hiu ng Hall phng trong các cm bin Hall, i ta
ng s dng mô hình Stonner Wohlfarth. i cu trúc spin - valve, 












a Stonner  Wohlfarth. Di tác dng ca t



M

I


2sin
2
1
RI
y
V 

)2cos(
22
)(

VV
V





Th AMR
Th Hall
phng
-16-

ng ngoài Hng t trên m din tích c



 c cho
bi công thc:
E = - H
ex
M
s
t
p
cos(β – θ
p

) + K
up
t
p
sin
2
θ
p

- M
sp
t
p
H cos(α  θ
p
) + K
uf
t
f
sin
2
θ
f
- M
sf
t
f
H cos(α - θ
f
)  Jcos(θ

f
- θ
p
) (1.4)
E ng t trên m din tích ca lp st t t do; H là
 t ng ngoài tác dng lên mu; t
f
và t
p
 dày lp st t 

p st
t ; θ
f
, θ
p
là góc gia t  ca lp st t t do và lp st t b i vi
c d ca lp st t 

; M
sf,
M
sp
lt là t  bão hòa ca l


do và lp st t b ghim; K
uf
và K
up

là hng s d ng t hiu dng ca lp st t 


do và lp st t ; H
ex
là t ng ghim (


















   ghim); J là h s liên k

 a


t t  t t 


; α   hóa d
; β là góc gia t i d

c d ca l

.
Th ra Hall phng c vit l
((0(0)(0i(
exK
y
HH
H
RIRIV



2sin
2
1
d() (1.5)
Ni gia lp st t b ghim và lp phn st t  mnh, góc
gia t  và trc t hóa d ca lp st t b gc c nh  vùng t ng thp
thì θ
p
tin ti 0.
Khi góc , cos   ng th li ra Hall phng glà mng
tuyn tính theo t  nhy ca sensor c tính theo công thc [3]:

exK

y
HH
R
IH
V
S



(1.6)
1.2 Nhiễu sensor
Tín hiu li ra ca sensor luôn b ng bi các nhân t ca ng bên
, tn s , nhng ng này gi chung là nhiu. Nhiu là s
thay i ngu nhiên tín hiu li ra ca sensor khi giá tr ng 0. Mt thông s quan
tr sensor là t s tín hiu trên nhiu (signal/noise).
-17-

Viu da trên 3 loi ch yu là nhiu tn s 1/f, nhiu nhit và
nhing tc xác nh bi [11]:
(1.7)
V
y
 nhii thông tn s, n
c
là s ht tn, f tn
s 
B
là hng s Boltzmann, T là nhi ca mu, L là chiu dài ca mu, e là
n.
 vùng tn s thp (f <300Hz), nhiu ch yu là nhiu tn s 1/f,  tn s cao

(trên 1kHz) nhiu ch yu là nhiu nhit.
1.2.1 Nhiễu nhiệt
Nhiu nhit là thành phn nhiu sinh ra do các thành phn tr. Trong di
tn s f  ln ca nhiu nhic tính theo công thc (1.10):
(1.8)

+ T là nhi tuyi (K)
+ R
DC
n tr ca sensor (trong dòng DC )
f di tn s c
+ k
B
là hng s Boltzmann.
Nhiu nhit có trong tt c các loi sensor (còn gi là nhiu Johnson), ph thuc
vào thành phn cu to cn tr. Trong mng hp, nó th hii dng
nhiu dòng ngun phát ca  [11-18]:
I
t
2
= 4k
B
 (1.9)
1.2.2 Dải tần nhiễu tương đương
Di thông ting n là di thông voltage-gain-squared ca h thng hay mch.
i vi bt k hàm chuyi mng nào, A(f), có 1 di tn nhii
biê truyi A
0
và di tn:
(1.10)

-18-

1.2.3 Nhiễu lượng tử
n chy qua mt rào th thì s xut hin nhing t, vì s 
gián dòng qua mt giá tr trung bình gây ra bi s bin t và l trc
phát ra. Dòng nhinh:
I
sh
2
= 2qI
DC
B (1.11)
q n tích, I
DC
là dòng DC trung bình và B là di nhiu.
1.2.4 Nhiễu 1/f
Nhiu 1/f gây ra bi s  dn do s tip xúc không hoàn ho gia 2
lp vt liu. Nó xy ra  bt kì ch nào khi 2 vt tip xúc vi nhau. Nhiu 1/f t l
thun vi giá tr dòng 1 chiu. M ng bin thiên t l nghch vi tn s
1/f. Dòng nhiu I
f
c 2 ca dc th hi

(1.12)
Vi I
DC
là giá tr trung bình ca dòng DC, f là tn s, K là hng s ph thuc
vào loi vt liu và hình dng ca nó, B là di thông tn s [17].
1.2.5 Nhiễu Barkhausen
Nhiu Barkhausen bt ngun t các hiu ng Barkhausen. Nhiu Barkhausen là

hin tích bii không liên tc trong m t thông  các vt liu st t
khi t ng i liên tc. Ngun phát Barkhausen b ng ln bi s thay
i cu trúc vi mô ca vt liu t và ng sut. G, nhiu Barkhausen c bit
u ng ph thuc vào n th bên trong bi các vách domain t khi chúng
di chuyn qua vt liu [15].
T công thc (1.10), ta thy, nn tr ca sensor ci thì nhit cc
i.  tn s thp, ngun nhiu ch yu là nhiu 1/f (do t ng gây ra nhiu t)
c biu din bi công thc:
V
2
1/f

c
) R
2
I
2
 (1.13)
Tng s hing thun t (hng s Hooge), N
c
là s ht ti gây
nhin qua sensor và f là tn s .  c t s SNR
ln nht có th, sensor phi hong phía trên 1/f trong ch  nhiu nhing
xy ra  tn s i vi van-i vi tip xúc
I
f

sqrt(B)

K×I

DC

sqrt(f)
-19-

xuyên ng tn s cao v mn có th c s d nhn bit
ht t c nh c gn vào t sinh hc, cung c nhy
sinh hc ci cho sensor.
1.3 Mạch cầu điện trở Wheatstone











Hình 1.7. Mạch điện trở dạng cầu Wheatstone
Mch cu n tr c mô t li Samuel
Hunter Christie (1784-1865)Sir Charles Wheatstone ch
này vào ng dng trong thc t nên mch này có tên là mch cn
ngày nay, s dng mch cu Wheatstone vu nghim chính xác
ng giá tr i ca tr kháng [7].
Cu trúc mt mch cn gm có bn tr R
1
,

R
2
, R
3
, R
4

c mc song song vi nhau. Mn k G  nhy   ra
ca mch. Gi s ta cp mn th V
in
vào trong m



-20-

(1.14)

T biu thc (1.14), khi cung cp mt hin th khác không vào mch, nu
R1/R2 = R4/R3 (R1R3 = R2R4) thì s ch n k G bng 0, mch cu cân bng. Nu
m n tr bt kì trong mch cu n tr  i thì R1/R2  R4/R3 (R1R3 
R2R4) s ch n k G khác 0, mch cu không cân bng.
Mm ni bt và quan trng ca mch c 
c s i ca tr kháng vi s n tr không quá 10% và có th t bù
tr c nhi [6]:
V
g
= V
in
/4 (

1
/ R
1
- 
2
/R
2
+ 
3
/R
3
- 
4
/ R
4
) (1.15)
T công thc ta thy s n tr ca hai nhánh lin k trong mch cu
t trit tiêu nhau nên mch cu có th dùng làm mch nh nhi và ch to các
thit k c bit khác [6].
Mch cu Wheatstone c ng dng nhiu tronc c i sng c
bit là trong các mn t dùng   kháng, n cm, n dung trong
mch AC. Trong mt s b u khi, mch cu Heaviside (mt dng khác
ca mch cu Wheatstone) c s d u khing quay ca [4].
Mt ng dng rt ph bin trong ngành công nghip  giám sát các thit b cm
bin, chng hng h Ngoài ra, mch cc ng dng  xác
nh chính xác v trí phá v m
xác, không i công ngh h tr cao [7].
Vm ni tri là kh  bù tr nhin mch cu
Wheatstone làm c gim tng cngc bit là
nhiu nhi s tín hiu/nhiu (signal/noise) s ln. Trong thit k sensor dng

cu Wheatstone, chúng tôi chn giá tr bn tr bng nhau R1 = R2 = R3 = R4.
Chúng tôi chn Ni
80
Fe
20
làm vt liu ch to n tr vì Ni
80
Fe
20
là mt vt liu t
mm (H
C
 10 Oe), rt thích h ch to các sensor  nhy cao và nh trong
vùng t ng nh. Sensor mch cu Wheatstone c to ra bng công ngh quang
khc và phún x. Vì n tr trong mch cu làm t vt liu t NiFe t
sensor trong t ng, tr kháng cn tr s i không ging nhau do
-21-

 hóa cn tr trong mch c ch to khác nhau. Vì v
tác dng t ng thì mch cu cân bu tác dng ca t ng thì
mch cu không còn cân bng n c tín hiu li ra ca sensor.
1.4 Kết luận chương 1
Thiu ng t n tr, hiu ng Hall
phng, các loi nhiu sensor và sensor dng cu Wheatstone.  
u lý thuyt ca hiu ng t n tr và chn hiu  ch
to sensor. Qua nghiên cu v mt s loi nhi ng bi
nhiu nhia chn mch cu Wheatstone làm c
gim nhiu nhit.
-22-

Chương 2. Các phương pháp thực nghiệm
2.1 Các thiết bị sử dụng trong luận văn
2.1.1 Thiết bị quay phủ
Khi thc hin quá trình quay ph cht cn quang, chúng tôi s dng thit b
quay ph Suss
MicroTec
. Cht cc s dng là AZ5214-E.

Hình 2.1. Thiết bị quay phủ Suss
MicroTec và bảng điều khiển

Thit b quay ph gm 3 b phn chính: bung quay ph
và bu khin.
Trong bung quay ph có mt trc quay thu trc là mt l nh
 hút chân không gi mu. Bung có ny   n b
mu khi quay ph và gi an toàn cho ngi s dng khi mc quay vi t
cao. H thng chng rung giúp máy vn hành êm, gim thiu ht sinh ra trong quá
trình quay ph.
Bu khin cho ta tùy chnh các thông s:
STEP: S c trong mt chu trình quay ph (v/p)
RPM: T quay ph trong mc
: S ln gia tc trong mc
TIME: Thi gian thc hin mc (s)
 gi mu khi b 
quay ph thông qua mt l nh.
-23-

2.1.2 Hệ quang khắc
Khi ch to sensor chúng tôi s dng máy quang khc MJB4 (Suss microtech).
MJB4 có th to ra nhng vi linh ki c trang b cu

hình quang hc cao, có th thc hin quang khc vi nhi c sóng khác nhau.
 chiu ci khong 80  phân gii t0,5 µm.

Hình 2.2. Thiết bị quang khắc MJB4
Các ch  làm vic ca H quang khc MJB4:
- Tip xúc xa (Soft Contact): Ch  tip xúc xa có th  phân gii
2,0  phân gii cui cùng ph thuc ch yu vào quy trình k thum vi
quang ph, khong cách gia mt n và tm nn
- Tip xúc gn (Hard Contact):  ch  này, khong cách gia mu và mt n
c rút ngnh mt h thy b  i m phân gii có
th n 1µm.
- Tip xúc chân không (Vacuum Contact): Ch   phân
gip xúc xa và gn vì khong cách gia mt n và mu tip tc gim.
  phân gii cao nh dày lp cm quang ph trên mn
c t
- Tip xúc chân không thp (Low Vai vi các mu d v ta
có th quang khc bng ch  chân không thp. Tip xúc chân không thp giúp gim
n mng th phân gii cao
p xúc xa và g
 phân gii ph thuc vào nhiu yu t  tm n phng, cht
ng ca màng cm quang ph u kin phòng sch,
-24-

2.1.3 Kính hiển vi quang học
Kính hiu vi quang h quan sát các vt th c nh mà mt
ng không th c bng cách to ra hình i ca vt th 
V nguyên lý, kính hin vi quang hc có th t i ln ti vài ngàn
l phân gii ca các kính hin vi quang hc truyn thng b gii hn bi
hing nhiu x ánh sáng và cho bi:

2
d
NA


(2.1)

λ c sóng ánh sáng, NA là thông s kh.
Trong lun  chúng tôi dùng kính hin vi quang hc M1 (carl Zeiss) vi
 i tt trong phòng sch ti phòng thí nghim micro
 nano ca i hc Công ngh. Sau khi quang khc và tráng ra mu, kính
hin hu hi ki thành công ca quá
trình quang khc.
2.1.4 Buồng xử lý mẫu


Hình 2.3. Buồng xử lý mẫu
Các thao tác làm sch, sy khô, tráng ra mc thc hin trong bung
x lý mu. Bung x lý mu bao gm bp nung, súng xì khô, các hóa cht ty r
cn, axc DI, dung dch developer AZ300MIF. Axeton có tác dng làm sch
 c khi ch to sensor và làm bong phn màng có ph photoresist. Cn có
tác dng làm ra trôi axeton c DI làm sng cn bám trên
 silic. Dung dch developer có tác dng làm cho phn cn to quang khc hin hình
trên lp cn quang.
-25-

Bp nung (hotplate) d sy khô mu  các nhit  
rn lp cc và sau khi quang khc. Các thông s có th tùy chnh gm
nhi ct, t gia nhit. Yêu ci vi hotplate trong quá trình nung mu là
nhi luôn luôn phi gi nh cho phép sai s ± 1

0
C trong quá trình nung m
ph màng cn quang [4].
2.1.5 Thiết bị phún xạ

Hình 2.4. Thiết bị phún xạ catot ATC-2000FC
Quá trình phún x  c thc hin bng thit b phún x catot ATC-
2000FC. Thit b phún x gm các b phn chính là: bung phún x, bu khin,
h th.
H th gt ni v
Turbo phân t c thông qua các valve. Các valve này có th  t
ng nh vào viu khi to chân không cao
10
-8
n 10
-9
Torr, t c chân không nhanh và không làm nhim bn bung
 t nóng bng dch tán.
H thng phún x catot có hai buc kt ni vi nhau thông
qua mng chính và bung ph. Mng ph c,
ng chính.
Bia là các tm vt liày
3ng kính 2 inch. Mt trên mt ngun phún x, các bia vt liu t
t trên các ngun RF, còn các bia vt liu phi t t trên các ngun DC.

-26-

2.2 Các phương pháp khảo sát tính chất của sensor
2.2.1 Khảo sát tính chất điện của sensor
 kho sát tính chn ca sensor, chúng tôi tiu ng t n

tr trên sensor.  b trí h  c minh ha trên hình 2.5i
c cp bi mt ngun dòng mt chiu Dual DC Power Supply P3030D và th li ra
ng má
Trong quá trình ti t trong t ng mt chic
to ra bi m t  ng
Gaussmeter. Các thit b hin th t ng và th ra ca cm bic ghép ni
vi máy tính cho phép ghi nhn s liu m.

Hình 2.5. Sơ đồ thí nghiệm đo hiệu ứng từ điện trở
2.2.2 Khảo sát tính chất từ của sensor



Hình 2.6. Sơ đồ khối hệ đo từ kế mẫu rung
-27-

Ma vi k mu rung (VSM) là kho sát s ph thuc t  ca
mu vào t ng ngoài (M ph thung cong t tr, s ph
thuc ca t  vào nhi, nhit chuyn pha st t - thun t T
C
,

nhit chuyn pha
st t-siêu thun t (nhi Blocking T
B
)


Nguyên lý hong ca t k mu rung da trên hing cm n t
 i t thông ca mu chuyn thành tín hin. Bi

v i ca mu có mô men t M vi cun dây thu, t thông qua tit din
ngang ca cun dây s thi theo thi gian làm xut hin trong nó mt sun
ng cm ng. Các tín hic (t l vi M) s c chuyn sang giá tr ci
ng t cng mt h s chun ca h  thc hiu
c rung vi tn s nh trong vùng t ng nht ca mn.
T ng này s t hoá mu và khi mu rung s to ra hin th cm ng trên
cun dây thu tín hiu. Tín hic thu nhn, khuyi rc x lý trên máy
tính và cho ta bit giá tr t  ca mu.
2.3 Kết luận chương 2
t b và hóa cht dùng  ch to
sensor là thit b quay ph cht cn quang, h quang khc, kính hin vi, thit b phún
x, các hóa ch n, axeton, cht cn quang, dung dch developer Chúng tôi
u ng t n tr  k mu
rung  kho sát tính chn và t ca sensor.