Chế tạo màng mỏng bằng phương pháp phún xạ

Seminar và thảo luận nhóm về công
nghệ nano


Hello!

Nhóm 10

Ngô Mạnh Hùng – Trần Văn Hiệp
Đồng Xuân Minh – Đoàn Quang Sơn


ADS

It is time to change the status quo! Together we can make smarter, better, more affordable products
for the markets of today and tomorrow!
- If you are an LCD screen, LED or an OLED manufacturer we would love the opportunity to show you
how our technology can take your business to the next level!
- If you are in the business of making smart-phone or tablet computers we are excited about the
opportunity to help you make more affordable as well as higher performance products!
- If you are manufacturing or designing thin-film batteries our technology can help you to leapfrog
competition! We would appreciate the opportunity to explain how we could do this!
- If you are using high cost magnetron sputtering process we might be able to help you to reduce your

Clear Metals Inc.

equipment, material, labour as well as overall manufacturing costs! We would love to explore how we
could help your business!
Let’s talk!

Chế tạo màng mỏng bằng phương pháp phún xạ
Giảng viên hướng dẫn : TS. Đặng Đình Long


Các phương pháp chế tạo màng mỏng


Nội dung chính

◉Cơ chế phún xạ
◉Hiệu suất phún xạ
◉Định luật phân bố cosin
◉Các yếu tố ảnh hưởng lên tốc độ lắng đọng
◉Các loại bia phún xạ
◉Ưu và nhược điểm của phương pháp


“

Phún xạ là phương pháp sử dụng ion trong phóng điện cao áp
để thực hiện “đánh bật” các nguyên tử từ bia ra khỏi bề mặt
rồi lắng đọng chúng trên đế .


Cơ chế phún xạ


Cơ chế phún xạ

Bắn các ion có động

năng đủ lớn lên bề
mặt bia (catot)

Trong các lớp nguyên

Năng lượng nguyên tử

tử xảy ra quá trình va

lớn hoặc bằng năng

chạm

lượng liên kết mạng

Nguyên tử thoát
khỏi bề mặt bia


Cơ chế phún xạ

- Phún xạ xuôi
- Phún xạ ngược

Có thể xảy ra theo 3 cơ chế :

- Năng lượng ion thấp
- Năng lượng ion trung bình
- Năng lượng ion cao

Hiệu suất phún xạ
Hiệu suất bắn phá ion
Xác suất lắng đọng


Hiệu suất phún xạ

Hiệu suất bắn phá

Xác suất lắng đọng

số nguyên tử thực tế lắng đọng trên đế
số nguyên tử thoát khỏi bia

một ion bắn phá lên bia

-

Liên kết hóa học
Năng lượng truyền đi nhờ va chạm
trong bia

-

Góc bắn phá của ion trên bề mặt bia

số nguyên tử thoát khỏi bia

-

Kích thước bia
Kích thước chuông chân không
Khoảng cách từ bia đến đế
Áp suất , …


Hiệu suất phún xạ

Phụ thuộc năng lượng ion

Phụ thuộc vào bản chất của bia


Hiệu suất phún xạ

+
He
(4 đvnt)
Ar

Be(9)

Al(27)

Si(28)

Cu(64)

Ag(108)

W(184)

0,24

0,16

0,13

0,24

0,2

0,01

0,51

1,05

0,5

2,35

2,4

0,57

0,35

0,82

0,42

2,05

3,3

1,0

+

(40 đvnt)
+
Xe
(135 đvnt)

Hiệu suất bắn phá magnetron cao áp 1 chiều bằng ion năng lượng 500 eV đối với
bia kim loại


Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ lắng
đọng màng


Dòng và thế

◉ Tăng công suất phún xạ không ảnh
hưởng nhiều đến tốc độ lắng đọng

◉

Số ion bắn lên catot tỉ lệ thuận với mật
độ dòng


Áp suất và nhiệt độ đế

Áp suất : tang áp suất –> mật độ ion( mật độ dòng tăng)
Khi công suất phún xạ được giữ không đổi thì tốc độ lắng đọng tăng theo mật độ dòng
(tăng theo áp suất phún xạ)

Nhiệt độ đế : đa số trường
hợp không ảnh hưởng nhiều
đến tốc độ lắng đọng


Các loại bia phún xạ


Các loại bia phún xạ

Bia kim loại

Bia hợp kim

Bia hợp chất chứa Oxy


Định luật phân bố cosin

Định luật phân bố cosin

Công thức :

Ii = Incos(Ɵ)
Trong đó:

In là số hạt nằm trên phương pháp tuyến với mẫu trong
1 đơn vị thời gian.

Ii là số hạt nằm trên phương hợp với phương pháp
tuyến 1 góc Ɵ.


Định luật phân bố cosin


Ưu và nhược điểm của phương pháp
phún xạ


Ưu điểm

1,

2,

3,

Phún xạ được tất cả các loại vật

Bia để phún xạ dùng được lâu

Đặt được bia theo nhiều hướng ,

liệu

do lớp phún xạ rất mỏng

có thể dùng bua diện tích lớn ,
là nguồn “bốc bay” rất lớn

4,

5,

6,

Với magnetron , chế tạo màng

Quy trình phún xạ ổn định , dễ

Độ bám dính của màng với đế

mỏng từ bia có cấu hình đa

lắp đặt , dễ tự động hóa

rất tốt

dạng, có thể thiết kế theo hình
dạng bề mặt đế


Nhược điểm

Tốc độ phún xạ nhỏ hơn nhiều tốc độ bốc bay chân không

Hiệu suất năng lượng thấp , hiệu suất sử dụng bia thấp

Bia khó chế tạo và đắt tiền , cần có bộ làm lạnh vì bia nóng lên do năng
lượng phún xạ tập trung lên bia

Các tạp chất nhiễm từ thành chuông, trong chuông hay từ anot có thể
nhiễm vào trong màng