Các phương pháp chế tạo màng sio2

Các phương pháp chế tạo màng SiO2
1. Phương pháp sol gel
Thủy phân một alkoxysilan với xúc tác bazơ hoặc axit

.c
om

Si(OR)4 + 2H2O → SiO2 + 4ROH
R là CH3 -, C2H5 –

ng

Tạo ra các dung dịch theo đúng tỉ lệ hợp thức của sản phẩm và trộn lẫn với

co

nhau tạo thành hệ sol, sau đó chuyển từ dạng sol thành gel, phủ màng rồi sấy

an

khô để thu được sản phẩm.

Phương pháp phủ nhúng

ng

-

th

Các phương pháp phủ màng phổ biến

du
o

Với phương pháp này, màng SiO2 được tổng hợp bằng cách đế thuỷ tinh
dùng phủ màng đuợc đưa xuống và được nhúng hoàn toàn trong chất lỏng

u

với 1 vận tốc nhất dịnh duới sự diều khiển của nhiệt dộ v à áp suất khí

-

cu

quyển. Sau đó màng được kéo lên với cùng 1 vận tốc đó.
Phương pháp phủ quay

Ðế được đặt trên một bề mặt phẳng quay quanh 1 trục vng góc với mặt
đất. Dung dịch được đưa lên đế và tiến hành quay ( ly tâm), tán mỏng màng
và bay hơi dung dịch dư.
So sánh ưu, nhược điểm của hai phương pháp:
Phủ quay

CuuDuongThanCong.com

Phủ nhúng

/>

Ít tốn kém dung dịch
Tốn nhiều dung dịch

cao

Độ dày màng ít đồng đều hơn.

Không áp dụng được cho quy mô

Áp dụng được cho quy mơ sản xuất

lớn

lơn



.c
om

Màng tạo ra có độ dày đồng đều

Đối với phương pháp sol gel, màng SiO2 tạo ra sẽ có độ tinh khiết và

độ đồng nhất cao từ vật liệu bao đầu. Đây là phương pháp mới trong tạo

ng

màng kính. Nhiệt độ phủ màng thấp, dễ thực hiện và đặc biệt là khả năng tạo

co

hình tốt. Nhưng tạo ra màng SiO2 bằng phương pháp này sẽ có nhiều lỗ xốp,
đễ nứt gãy trong q trình nung sấy, độ bám dính khơng cao. Q trình chịu

an

ảnh hưởng của nhiều yếu tố như thành phần nguyên liệu ban đầu, cách thức

th

thực hiện quá trình thủy phân các hợp chất của Si rất nhạy cảm với những

ng

thay đổi (xúc tác axit-bazơ, sử dụng nhiệt duy trì trong quá trình thủy phân,

u

du
o

thời gian thủy phân, chất phân tán, chất chống keo tụ...).

cu

2. Phương pháp lắng đọng hơi hóa học
Lắng đọng hơi hóa học là một phương pháp mà nhờ đó vật liệu rắn được
lắng đọng từ pha hơi thơng qua các phản ứng hóa học xảy ra ở gần bề mặt đế
được nung nóng. Trong CVD, vật liệu rắn thu được là dạng lớp phủ, bột

hoặc đơn tinh thể. Bằng cách thay đổi điều kiện thí nghiệm, vật liệu đế, nhiệt
độ đế, th ành phần cấu tạo của hỗn hợp khí phản ứng, áp suất….có thể đạt đ
ược những đặc tính khác nhau của vật liệu.

CuuDuongThanCong.com

/>

Ưu điểm khi tạo màng SiO2 bằng phương pháp CVD

-

Màng có độ dày đồng đều cao, ít bị xốp.

-

Màng có độ tinh khiết cao.

-

Có thể phủ trên những đế có cấu hình phức tạp.

-

Có thể phủ giới hạn ở những khu vực (dùng trang trí hoa văn)

-

Màng có tính xếp chặt

-

Có khả năng lắng đọng hợp kim nhiều thành phần

-

Tốc độ lắng đọng cao (đến 1 m /phút)

-

Hệ thiết bị đơn giản



Một số nhược điểm gặp phải là có nhiều cơ chế phản ứng phức tạp,

ng

.c
om



cần đế có nhiệt độ cao hơn các phương pháp khác (19000F). Đế và các dụng

co

cụ trong buồng phản ứng dễ bị ăn mòn bởi dịng hơi Nhiều sản phẩn khí sau

an

phản ứng có tính độc nên cần hệ thống xử lí khí thải.
•

th

Phương pháp này không được sử dụng rộng rãi cho nhiều vật liệu

ng

nhưng lại rất phù hợp với màng mỏng điện môi SiO2.
•

du
o

Các phương pháp trong CVD thường được dùng chế tạo màng SiO2

như:

PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition): sử dụng

u

-

cu

năng lượng của plasma để kích hoạt phản ứng. Nhiệt độ phản ứng khoảng
300-500oC.

-

APCVD (Atmospheric pressure chemical vapor deposition): tốc độ

lắng đọng cao, đơn giản. Nhưng màng không đồng đều, không sạch bằng
LPCVD. Dùng chủ yếu tạo màng oxit. Không cần phủ trong chân không.
-

LPCVD (Low pressure chemical vapor deposition): buồng phản ứng

có áp suất thấp (cần có hệ thống hút chân khơng). Màng cực kì đều và độ
sạch cao. Nhưng tốc độ lắng đọng màng lại thấp hơn APCVD. Dùng tạo
màng silic, màng điện môi.

CuuDuongThanCong.com

/>

3. Phương pháp lắng đọng hơi vật lý
Vật liệu rắn được hóa hơi bởi nhiệt hoặc năng luợng của các điện tử,
photons hay các ion dương để vận chuyển hạt tới đế.
Phương pháp lắng đọng hơi vật lý được dùng chế tạo SiO2 gồm có bốc bay
chân khơng, mạ ion và phún xạ.

.c
om

• Bốc bay trong chân khơng có bốc bay nhiệt điện trở và bốc bay chùm điện
tử.

cu

u

du
o

ng

th

an

co

ng

- Bốc bay bằng chùm diện tử (EB)

Mẫu được cung cấp năng luợng để hóa
hơi từ sự va chạm với chùm điện tử có động năng lớn.
- Bốc bay nhiệt điện trở
Kỹ thuật phủ màng bằng phuong pháp nhiệt chân không bao gồm việc đun
nóng trong chân khơng cho dến khi có sự bay hơi của vật liệu để phủ màng.
Hơi vật liệu cuối cùng sẽ ngưng tụ duới dạng màng mỏng trên bề mặt lạnh
của dế (và trên thành buồng chân không). Tạo các màng từ don kim loại

CuuDuongThanCong.com

/>

(Au, Ag, Al,Cr...) hoặc các hợp chất bay hoi không bị phân li (SiO, TiO,
MgF,..)

an

co

ng

.c
om

Thành phần hợp thức của lớp phủ phụ thuộc các thơng số của q trình.
- Có thể dùng Plasma để tăng năng luợng thực hiện cho quá trình phản ứng
của các hạt vật liệu.
- Phương pháp này khơng áp dụng được cho vật liệu có độ nóng chảy cao và
các
hợp chất trong đó các chất thành phần có độ bay hơi khác nhau.

u

du
o

ng

th

 Ưu điểm của hai pp là tạo màng mật độ cao, liên kết giữa màng và đế tốt.

Nhưng màng khó điều khiển do sự phân hủy nhiệt. So với bốc bay thì
phương pháp phún xạ có thể tạo ra màng có độ dày đều, khả năng kiểm sốt
và tính lặp lại được cải thiện rõ rệt.
- Phương pháp bốc bay phản ứng ( RE) là pp dùng chế tạo SiO2 cải thiện tình
trạng bị phân hủy do nhiệt của bốc bay nhiệt điện trở .

cu

Bia là vật liệu Silic, khí ơxi được đưa vào buồng chân khơng => Silic và Ơxi
phản ứng với nhau tạo thành hợp chất SiO2

CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om
ng

• Phương pháp mạ ion là Bay hơi phản ứng tạo SiO2 , một dây tóc được đốt

co

nóng  Phát xạ nhiệt điện tử. Gia tốc trong điện áp giữa bia-đế, hướng về đế

an

với năng lượng lớn  Hợp chất SiO2.

cu

u

du
o

ng

th

 Phương pháp này tạo ra màng có độ bám dính với đế tốt. Mật độ màng cao.
Nhưng Phản ứng khó xảy ra -> tốc độ lắng động màng nhỏ

Nhận xét:

CuuDuongThanCong.com

/>

Trong các phương pháp trên phương pháp sol gel có thể tạo màng đồng nhất, địi
hỏi thiết bị khơng q phức tạp, nhưng giá thành precursor tương đối đắt nên ít
được áp dụng ở qui mô thương mại. Phương pháp CVD có những đặc tính về màng
nổi trội hơn PVD ( độ bám dính, độ đồng đều,…. ) nhưng có hệ phức tạp hơn và có
rủi ro về mơi trường cao hơn PVD nên CVD thường được sử dụng ở qui mô công
nghiệp , PVD được sử dụng nhiều ở các phịng thí nghiệm

Thành viên nhóm
MSSV

.c

om

Tên
Nguyễn Thị Trúc Mai

1419169
1419299

ng

Phạm Minh Thuận

co

Lê Hải Đoàn

1419143

an

Nguyễn Thị Hồng Khuyên

1419070

cu

u

du
o

ng

th

-Hết-

CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om
ng
co
an
th
ng
du
o
u
cu
CuuDuongThanCong.com

/>