TẠO MÀNG MỎNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÚN XẠ

 o 

TẠO MÀNG MỎNG
BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÚN XẠ
PHAÀN 1
PHUÙN XAÏ
PHÚN XẠ LÀ GÌ?
* Những nguyên tử bò bứt ra
khỏi bề mặt của bất kỳ vật
liệu nào bò bắn phá bởi những
ion  PHÚN XẠ
* Các ion khí trơ  PHÚN
XẠ KHÔNG PHẢN ỨNG.
Vd: màng Al, Cu, Ag, …
* Các ion có phản ứng với bia
 PHÚN XẠ PHẢN ỨNG
Vd: màng Al
2
O
3
, ZnO, CrN,
TiN
CƠ CHẾ VẬT LÝ CỦA PHÚN XẠ
N ng l ng đ c truy n t nh ngă ượ ượ ề ừ ữ
ion Ar
+
đ n bia ngế uyên tử để phá vỡ
mối liên kết của nguyên tử trên bia
Vd: - Dùng trường điện từ, bia nhôm Al bị bắn phá
bởi những khí ion Ar
+

- Nguyên tử Al rời bia và phóng đến đế
Vì sao phún xạ?? So với bốc bay
-
Phún xạ tạo màng có độ đồng đều hơn pp bốc bay
-
Dễ dàng tạo màng hơp kim
CƠ CHẾ VẬT LÝ CỦA PHÚN XẠ: NHỮNG
HẠT PHÚN XẠ.
CƠ CHẾ VẬT LÝ CỦA PHÚN XẠ
Phún xạ là một quá trình:
1. Những sự va chạm giữa các ion – bia
2. Truyền động lượng
3. Bắn ra những nguyên tử, đám nguyên tử hoặc
những phân tử ở bề mặt bia.
Quá trình cơ bản của phún xạ:
- Từ khí trơ (Ar
+
) được chuyển sang dạng plasma (
CƠ CHẾ VẬT LÝ CỦA PHÚN XẠ
Kết quả là:
-
Vật liệu từ bia sẽ hình thành màng trên đế
(bia là đơn chất  màng đơn chất; bia hợp chất 
màng hợp chất và mang tính chất của thin film).
-
Năng lượng trung bình của những hạt thoát ra khỏi
bia khoảng 1 – 10 eV (có thể làm nóng đế)
Yêu cầu về bia:
-

Bia phải có độ tinh khiết cao
-
Kích thước bia lớn có thể (để tạo màng có độ đồng đều cao
-
Hệ thống làm lạnh trên đế
ĐỘ XUYÊN SÂU CỦA NHỮNG
ION
* Độ xuyên sâu của ion phụ
thuộc vào:
-
Năng lượng của những ion
-
Góc tới của ion
-
Khối lượng của ion so với khối
lượng của bia
Độ xuyên sâu trung bình của ion
khoảng 10 – 40 nm
HIỆU SUẤT PHÚN XẠ
Hiệu suất phún xạ =
tổng các nguyên tử
phún xạ A / tổng các
ion tới = N
A
/ N
i
HIỆU SUẤT PHÚN XẠ
Hiệu suất phún xạ phụ thuộc vào:
-
Bản chất của bia.

-
Bản chất của những ion (khí sạch, khí trơ, khí
phản ứng)
-
Năng lượng tới của những ion
-
Góc tới
BAÛN CHAÁT CUÛA BIA
NAÊNG LÖÔÏNG CUÛA ION
GÓC TỚI
Tỉ lệ hiệu suất (Y
α
/Y
0
) cao nhất ở khoảng 72
o
CAÁU TAÏO HEÄ PHUÙN XAÏ
KỸ THUẬT PHÚN XẠ
1. Chân không được tạo bởi 2 loại bơm:
- Bơm sơ cấp (bơm rote, bơm quay dầu)
- Bơm turbo (bơm khuyếch tán)
2. Khí được đưa vào (thường là Ar) để thực hiên quá
trình ion hoá chất khí
CHÂN KHÔNG
-
Bơm quay (sơ cấp, bơm rote, bơm quay dầu):
+ Tốc độ: 30 m
3
/h.
+ Áp suất giới hạn: 10

-2
torr.
-
Bơm turbo (bơm khuyếch tán):
+ Tốc độ: 200 l/s
+ Áp suất giới hạn: 10
-10
torr.
-Chân không phún xạ:
+ Chân không tới hạn: 10
-7
torr
+ Áp suất làm việc: 10
-2
 10
-3
torr
Heát phaàn 1: phuùn xaï
PHAÀN 2
PHUÙN XAÏ MAGNETRON
PHUN XAẽ MAGNETRON
Phuựn xaù Magnetron
Nhắc lại: PHÚN XẠ LÀ GÌ?
* Sự tương tác (va chạm) của những nguyên tử hay ion
diễn ra trên bề mặt vật liệu dẫn đến quá trình phún xạ từ
bề mặt.
* Đó là kết quả của quá trình truyền động lượng (xung
lượng) của nhũng hạt tới.
* Khác với các kỹ thuật tạo màng từ pha hơi khác. Kỹ
thuật này không nóng chảy vật liệu. Hay đây là quá trình

bay hơi từ pha rắn  pha hơi mà không qua pha lỏng
Hạt tới
PHÚN XẠ
Mô tả sự phún xạ
MAGNETRON
Magnetron bao gồm:
-
Bản Cathode: dùng làm nguồn điện tử.
-
Bản Anode: nơi thu nhận điện tử.
-
Kết hợp của điện từ trường vuông góc nhau
A – K  điện trường E
Từ trường giữa A – K  B
Sự kết hợp trong
trường điện từ, B
vuông góc E