Nghiên cứu chế tạo màng ITO bằng phương pháp phún xạ Magnetron

GVHD: TS. Lê Trấn
Nghiên cứu chế tạo màng ITO
bằng phương pháp phún xạ
Magnetron
Page  2
Lưu lại thông tin cần thiết:
Địa chỉ bạn đã tải:
/>Nơi bạn có thể thảo luận:
/>Dịch tài liệu trực tuyến miễn phí:
/>Dự án dịch học liệu mở:
/>Liên hệ với người quản lí trang web:
Yahoo:
Gmail:
Page  3
Page  4
Nội dung
Các bước tạo màng
Các phương pháp xác định tính chất
của màng
Màng ITO
Phương pháp phún xạ magnetron
1
2
3
Tổng quan
Thực nghiệm
Kết quả
Khoảng cách bia đế
Công suất phún xạ
Nhiệt độ đế
Độ dày màng

Khí oxi
Xử lý nhiệt sau khi phủ
Page  5
Tổng quan
Page  6
ITO: hỗn hợp của Indium oxide (In2O3 ) và Tin Oxide
(SnO2),
Cơ chế dẫn điện: các electron dẫn sinh ra do có sự pha tạp
donor hoặc do sự thiếu oxi trong cấu trúc màng
Có độ truyền qua cao ở vùng khả kiến và điện trở suất thấp
Dùng làm điện cực trong suốt trong các loại màn hình, pin
mặt trời màng mỏng, OLED…
Màng ITO
Page  7
Ưu điểm của phương pháp phún xạ Magnetron

Nhiệt độ đế thấp, có thể xuống đến nhiệt độ phòng

Độ bám dính tốt của màng trên đế

Vận tốc phủ cao, có thể đạt 12 µm/phút

Dễ dàng điều khiển

Các hợp kim và hợp chất của các vật liệu với áp
suất hơi rất khác nhau có thể dễ dàng phún xạ

Phương pháp có chi phí không cao

Có khả năng phủ màng trên diện tích rộng

Page  8
Phún xạ Magetron
Page  9
Thực nghiệm
Page  10
Một số đặc điểm của quá trình tạo màng
Hệ tạo màng mỏng Univex 450
Bia gốm ITO với thành phần In2O3 + 10
% SnO2
Khoảng cách bia-đế: 4 - 9 cm
Khí làm việc chính là Ar (độ tinh khiết
99.999 % )
Áp suất nền trước khi tạo màng 4x10-6
torr
Áp suất khí làm việc điển hình khoảng 3 x
10-3 torr.
Công suất phún xạ, áp suất làm việc, nhiệt
độ đế, thời gian phún xạ thay đổi tùy theo
yêu cầu.
Hệ tạo màng mỏng
Univex 450
Page  11
Các phép đo xác định tính chất của màng
Phương pháp 4 mũi dò thẳng: đo điện trở mặt của màng
Phương pháp van der Pauw với máy HMS 3000: xác định
nồng độ và độ linh động Hall của hạt tải.
Phương pháp đo độ dày:bằng máy Stylus Dektak 6M.
Phép đo nhiễu xạ tia X: xác định cấu trúc tinh thể trên máy
Siemens D5.
Phổ truyền qua trong vùng phổ 190 – 1100 nm được đo bằng

máy UV-Vis Jasco V-530.
Phổ truyền qua và phản xạ trong vùng hồng ngoại bước sóng
0.65-1.8µm được đo bằng máy FTIR Bruker Equinox 55.
Page  12
Kết quả
Page  13
1. Khoảng cách bia - đế
Công suất phún xạ 50 W,
Nhiệt độ đế 3500c
Áp suất phún xạ 3 x10-3
torr khí Ar.
Độ dày các màng được
giữ xấp xỉ nhau
Giá trị cực tiểu của
điện trở suất ở vị trí
khoảng cách 5 cm
cho thấy vị trí thích
hợp để đặt đế
Điều kiện
Page  14
2. Áp suất phún xạ
Tăng áp suất thì
•
điện trở suất tăng
•
vận tốc phún xạ
giảm
Công suất phún xạ 50 W,
Nhiệt độ đế 3500c
Khoảng cách bia đế 5cm

Độ dày các màng được
giữ xấp xỉ nhau
Điều kiện
Page  15
2.Áp suất phún xạ
P (10-
3torr)
T (0.4-0.7µm) R (3µm)
3 0.82 0.91
5 0.84 0.85
10 0.85 0.78
Độ truyền qua xấp xỉ
nhau
Công suất phún xạ 50 W,
Nhiệt độ đế 3500c
Khoảng cách bia đế 5cm
Độ dày các màng được
giữ xấp xỉ nhau
Điều kiện
Áp suất 3.10-3torr là
tốt
Page  16
3. Công suất phún xạ
Cực tiểu của điện trở
suất ở công suất
50W
Áp suất 3.10-3 torr
Nhiệt độ đế 3500c
Khoảng cách bia đế 5cm
Độ dày các màng được

giữ xấp xỉ nhau
Điều kiện
Page  17
3. Công suất phún xạ
Độ truyền qua không
thay đổi
Áp suất 3.10-3 torr
Nhiệt độ đế 3500c
Khoảng cách bia đế 5cm
Độ dày các màng được
giữ xấp xỉ nhau
Điều kiện
P (W)
T(0.4-0.7µm) R (3µm)
30 0.83 0.90
50 0.82 0.91
70 0.84 0.89
100 0.83 0.88
Page  18
4. Nhiệt độ đế
Khi tăng nhiệt độ đế
điện trở suất giảm
Đạt giá trị thấp nhất ở
3500c
Công suất phún xạ 50 W,
Áp suất 3.10-3 torr
Khoảng cách bia đế 5cm
Độ dày các màng được
giữ xấp xỉ nhau
Điều kiện

Page  19
4. Nhiệt độ đế
Page  20
4. Nhiệt độ đế
t > 1500C chuyển pha từ trạng thái vô định hình sang tinh thể

Page  21
4. Nhiệt độ đế
TS (oC) T
30 0.64
100 0.66
150 0.75
200 0.82
250 0.83
300 0.83
350 0.82
Khi nhiệt độ đế cao hơn 1500C, bờ hấp thụ thẳng đứng hơn và dịch về phía
bước sóng ngắn, thể hiện sự ổn định trong cấu trúc tinh thể
Page  22
5. Độ dày màng
Công suất phún xạ 50 W,
Nhiệt độ đế 3500c
Khoảng cách bia đế 5cm
Áp suất 3.10-3torr
Điều kiện
Khi tăng độ dày điện trở suất càng
giảm và tiến tới giá trị ổn định khi
độ dày lớn hơn vài trăm nanomet.
Page  23
5. Độ dày màng

d< 15 nm màng có cấu trúc vô định hình
d~ 30 nm thì xuất hiện đỉnh (400) và đỉnh này luôn vượt trội các
đỉnh khác
Page  24
5. Độ dày màng

d từ 300 - 600 nm là phù hợp vì tốt ở cả
tính chất quang và điện
Page  25
6. Khí oxi
Với lượng ôxi thích hợp độ linh động
của điện tử có thể tăng
Lượng oxi lớn sẽ làm tăng điện trở
suất
Công suất phún xạ 50 W,
Nhiệt độ đế 3500c
Khoảng cách bia đế 5cm
Áp suất 3.10-3torr
Điều kiện