Phương Pháp Chế Tạo Màng Mỏng bằng kỹ thuật PLD

4 Phương Pháp Chế Tạo Màng Mỏng Mục Lục I.Lịch sử và những nền tảng của PLD 1 1. Giới thiệu 1 2.Tại sao PLD lại được sử dụng khá phổ biến 2 3.Lịch sử của PLD : một niên đại nhìn lại 3 4. Lịch sử của sự phát triển lý thuyết 12 5.Quá trình hoàn thiện kĩ thuật thí nghiệm : Giảm “ Splashing” 15 6.Những giải pháp để tránh Splashing 17 II. Khái quát về Laser trong PLD 19 II.1 Excimer Basics 19 II.2 Một số thiết kế cho sự phóng điện Excimer Laser 22 III.Thiết bị trong PLD 23 III.1 Optics 23 III.2 Deposition systems 27 IV. CƠ CHẾ CHÍNH TRONG VIỆC PHỦ MÀNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PLD? 35 IV.1 Một số khái niệm cơ bản 35 IV.2 Một số hiện tượng xuất hiện trong phương pháp PLD 40 IV.3 Mô tả các cơ chế chính 48 I. Lịch sử và những nền tảng của PLD | Pulse Laser Deposion 4 Phương Pháp Chế Tạo Màng Mỏng 1. Giới thiệu : Laser, như một nguồn năng lượng tinh khiết trong dạng những photon đơn sắc và kết hợp, đang có được sự gia tăng tính phổ biến trong ứng dụng khác nhau và đa dạng từ việc khoan những lỗ trống trên những thiết bị bán dẫn đến hệ thống chỉ dẫn được dùng trong việc khoan những đường hầm khổng lồ dưới những con kênh ở nước Anh. Trong nhiều lĩnh vực, chẳng hạn như luyện kim, công nghệ y khoa, và công nghệ điện tử, laser đã trở thành một công cụ không thể thay thế được. Trong lĩnh vực khoa học vật liệu, laser cũng đóng một vai trò có y nghĩa trong những bộ phận bị động trong những quy trình giám sát hoặc như một công cụ chủ động bằng việc kết hợp năng lượng bức xạ của nó vào trong vật liệu để được xử lý, dẫn đến những ứng dụng khác nhau định xứ sự nóng chảy trong súôt quá trình kéo sợi quang học, laser ủ nhiệt những bán dẫn, làm sạch bề mặt bằng sự giải hấp và bay hơi, và gần đây nhất thì PLD dành cho sự phát triển màng mỏng. Cũng như nhiều khám phá kĩ của kĩ thuật khác, những ứng dụng khác nhau của Laser đã không được định nghĩa ngay từ đầu, nhưng là một hệ quả của sự biến hoá tự nhiên bởi những nghiên cứu lý thuyết. Sau sự chứng minh đầu tiên về Laser, những nghiên cứu trước tiên là chủ yếu là khảo sát lý thuyết trên sự tương tác của laser với bia. Những thí nghiệm đã được tiến hành để xác địng những mô hình lý thuyết. sau đó, những thí nghiệm trở thành những trụ cột của nhiều ứng dụng thực tế. Khái niệm và thực nghiệm, PLD thì vô củng đơn giản,có thể là đơn giản nhất trong số tất cả những phương pháp phát triển màng. Một Laser mang năng lượng cao được dùng như một nguồn năng lượng bên ngoài để bốc bay vật liệu và để phủ màng mỏng. một sự sắp đặt những thành phần quang học được sử dụng để hội tụ và quét chùm tia laser trên bề mặt bia. Sự cách ly phần cứng chân không và nguồn năng luợng bốc bay khiến cho kĩ thuật này có thể thích nghi đến nỗi mà nó | Pulse Laser Deposion 4 Phương Pháp Chế Tạo Màng Mỏng dễ dàng thích nghi với những kiểu hoạt động khác nhau mà không có những điều kiện ràng buộc nào bằng việc sử dụng những nguồn bay hơi mang năng luọng bên trong. Sự phát triển màng có thể duoc tiến hành trong môi trường phản ứng của nhiều loại khí với nhau hoặc không có sự kích thích Plasma. 2. Tại sao PLD lại được sử dụng khá phổ biến Kĩ thuật PLD đã tìm thấy những lợi ích đáng kể so với những phương pháp phủ màng khác , bao gồm : i. Khả năng chuyển dời có hợp thức của vật liệu từ bia tới đế, tức là thành phần hóa học chính xác của một vật liệu phức tạp chẳng hạn như YCBO (YBa 2 Cu 3 O 7+ ), có thể tái tạo lại trên màng được phủ. ii. Tốc độ phủ khá cao, điển hình ~ 100 A 0 / min, có thể đạt được khi dòng laser ổn định, với độ dày màng điều khiển được trong thời gian thực bằng việc điều khiển tắt mở laser một cách đơn giản. iii. Thực tế thì laser được dùng là một nguồn năng lượng bên ngoài vì vậy đây là một quá trình vô cùng sạch vì không có những sợi đốt. Vì vậy sự phủ màng có thể xảy ra trong cả khí trơ và khí nền có hoạt tính. iv. Việc sử dụng một chứa nhiều bia có thể xoay vòng trong buồng cho phép những màng đa lớp được phủ mà không cần phải phá vỡ chân không trong quá trình thay bia để phủ lớp khác. Mặc dù có nhiều thuận lợi có ý nghĩa, nhưng vẫn còn tồn tại những vấn đề cần được giải quyết, có ba vấn đề chính đó là : i. Vùng plasma được tạo ra trong suốt quá trình bay hơi bằng laser thì được định hướng trực diện cao, vì vậy độ dày của vật liệu thu được trên đế thì độ bất đồng đều cao và thành phần có thể rất khác nhau trên màng. Diện tích vật liệu được phủ thì rất nhỏ, điển hình ~ 1 cm 2 | Pulse Laser Deposion 4 Phương Pháp Chế Tạo Màng Mỏng so với những yêu cầu cho nhiểu ứng dụng công nghiệp thì yêu cầu diện tích bao phủ phải là ~ (7.5 x 7.5) cm 2 . ii. Những vật liệu được phủ có chứa cả những giọt hình cầu vĩ mô của vật liệu tan chảy, khoảng ~ 10 μm đường kính. Những hạt đó tới trên đế thì hiển nhiên có hại cho thuộc tính của màng được phủ. iii. Quá trình cơ bản, xảy ra bên trong vùng plasma được tạo thành do laser, thì không hiểu một cách đầy đủ ; Vì vậy sự phủ màng của những vật liệu mới luôn luôn bao hàm cả giai đoạn của sự tối ưu hóa kinh nhiệm của những thông số phủ màng. 3. Lịch sử của PLD : một niên đại nhìn lại Ngay sau khi laser ruby mang năng lượng cao đầu tiên sẵn có, đã có một dòng những nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm trên sự tương tác của chùm laser có cườnh độ cao với bề mặt chất rắn (Ready 1963; white 1963), những chất lỏng (Aska’yan et al., 1963), và vật liệu khí (Meyerand , and Haught 1963). với những vật liệu được bay hơi đã đề nghị rằng sự bức xạ của laser cường độ cao có thể được dùng để phủ màng mỏng. Ý tưởng này đã được chứng minh một vài năm sau đó (Smith, and Turner, 1965). Tuy nhiên, trong suốt những thập niên tiếp theo, thỉ những sự nghiên cứu xa hơn thì rời rạc và có những bước đi chậm, với tổng thể có 100 bài báo, một con số đặc biệt ít so với những kĩ thuật hiện tại khác. Đột phá chính đầu tiên đến vào giữa những năm 1970, khi những laser xung khổng lồ được phát triển để phát ra những xung ngắn với mật độ năng lượng đỉnh rất cao. Nó đã làm mở rộng phạm vi lựa chọn vật liệu. nhưng chính cái đột phá thứ hai, cái mà được khơi mào bởi sự phát triển thành công màng siêu dẫn ở nhiệt độ cao T c vào năm 1987, thật sự đã đưa PLD đi lên. Việc tiên phong đã đựơc dẫn đường bởi Venkatesan of Bencore (Dijkamp et al., 1987 ; Wu et al., 1990) đã thuyết phục những người đó người mà trước đây đã hoài nghi về sự phát triển của | Pulse Laser Deposion 4 Phương Pháp Chế Tạo Màng Mỏng PLD và đã mở ra một cánh cổng lớn mà nó dẫn đến những sự nghiên cứu lớn lao. Sự phát triển cũa PLD có thể được chia thành bốn giai đọan, mỗi một giai đoạn đưa đến hoặc sự phát triển của một công nghệ laser mới hoặc là bởi sự ứng dụng thành công đến việc phủ màng mỏng của một lớp mới của vật liệu. 3.1 1960 – 1969 : Công việc thực hiện trong giai đoạn này thì ít ỏi và chủ yếu là thăm dò. thí nghiệm đầu tiên, được báo cáo vào năm 1965 bởi Turner và Smith, sử dụng một laser ruby để phủ màng mỏng bán dẫn, điện môi, chalcogenide, và vật liệu hữu cơ kim loại. Việc thiết kế thí nghiệm là sự đối chiếu cho những chuẩn mực ngày nay. Tuy nhiên, nó đã chỉ ra một vài đặc trưng cần thiết cho sự phát triển sau này. Cái động lực của việc nay( thì tương tự sự bay hơi thật nhanh với sự điều khiển hợp thức bằng việc sử dụng xung laser chiếu tới để tao ra một quá trình nhiệt ngắn. Việc sử dụng laser cũng đã có những thuận lợi rõ ràng với mức độ nhiễm bẩn thấp và sự dễ dàng điều khiển quy trình. Bởi vì nguồn năng lượng không đủ và xung laser thì dài, tuy nhiên, sự chứng minh về sự bay hơi đồng dạng là không thuyết phục. Có những giới hạn khác bao gồm việc thất bại trong việc bay hơi và phủ màng từ bia “trắng”, cái mà hấp thụ rất ít bức xạ laser. Những tiến bộ nhanh chóng của công nghệ Laser tạo nên những loại khác nhau của laser, và chúng đã được sử dụng thành công trong PLD, chẳng hạn như laser CO 2 (Hass and Ramsey , 1969; Byskovkii et al., 1978; Cali et al., 1976) and những laser thuỷ tinh : Nd (Schwarz and Tourtellotte, 1968). Những laser đó có một tần số cao hơn laser ruby, làm cho sự phát triển màng dày có thể. Quan trọng nhất, một vài đặc trưng độc nhất của PLD đã được chứng minh trong giai đọan này, bao gồm sự bảo toàn có tính hợp thức của các bia đa thành phần. Việc sử dụng laser CO 2 với bước sóng 10.6 μm với những photon có thể làm bay hơi nhiều vật liệu mà nó không hấp thụ ánh sáng nhìn thấy nhưng là | Pulse Laser Deposion 4 Phương Pháp Chế Tạo Màng Mỏng chắn phổ hồng ngoại ở bước sóng 10.6 μm. Bởi vì độ sâu hấp thụ lớn hơn của những photon có bước sóng 10.6μm, tuy nhiên, lớp chất lỏng được tạo thành bằng chùm laser thì dày và có thể là gây ra những hiệu ứng không mong muốn chẳng hạn như là “splashing” của những hạt cỡ micro và thỉnh thoảng lệch hướng từ sự bay hơi phù hợp. Nói chung, chất lượng màng thì kém so với những màng được phủ vào thời điểm này. PLD vẫn còn trong giai đoạn nghiên cứu và phát triển trong nhiều năm. Khi công nghệ laser tiến bộ hướng tới nguồn phát ra mạnh hơn, độ rộng xung ngắn hơn, sự ổn định lâu dài hơn, và giá thành thấp hơn, mức độ của hoạt động nghiên cứu về PLD tăng theo. Qua những nghiên cứu đẩu tiên, dẫn dắt bởi những nghiên cứu có tính hệ thống trong việc nghiên cứu phổ khối lượng với sự phân bố kích thước và điện tích của những loại được tạo thành bằng sử bốc bay bằng xung laser (Knox and Ban, 1968), nói chung đã đồng ý rằng tương tác laser-rắn là một quá trình phức tạp và xảy ra từ sự cân bằng. Tuy nhiên rất ít những kiến thức và sự quan sát đạt được từ việc nghiên tương tác chất rắn-laser đươc áp dụng để cải thiện điều kiện phủ màng. Sự phát triển của PLD theo kinh nghiệm là chính. Một xu hướng thông thường trong số tất cả những việc nghiên cứu PLD trong suốt giai đoạn này là sự thiếu một sự nỗ lực nghiên cứu lâu dài. Hầu hết công việc chỉ là một sự kiểm chứng những khái niệm mà không có bất kỳ một sự nỗ lực liên tục nào để tối ưu hóa mang tính hệ thống trong những điều kiện phát trển màng.Tuy nhiên, một vài hoạt động nền tảng quan trọng nhất cho những phát triển sau này đã được chứng minh trong giai đoạn này. Ví dụ, nghiêm cứu trên màng perovskite odxide BaTiO 3 bởi Schwartz and Tourtellotte là sự cố gắng đầu tiên để phát triển màng mỏng chất sắt điện bằng PLD. Phải mất 20 năm để tái khám phá cái ứng dụng này bằng việc bắt đầu nghiên cứu có | Pulse Laser Deposion 4 Phương Pháp Chế Tạo Màng Mỏng tính hệ thống với việc cải thiện những điều kiện phát triển. Hiện tại, sự phát triển của màng perovskite, bao gồm màng mỏng siêu dẫn và chất sắt điện bằng PLD, bắt đầu được theo đuổi trong các phòng thí nghiệm và sự phát triển của màng đơn tinh thể sắt điện bằng PLD bây giờ thì có thể. 3.21970-1979 Trong suốt những năm 1970, hai sự phát triển chính đã thêm vào một hướng mới trong PLD. (Q-Switches: thường được biết như là “sự tạo thành xung khổng lồ”, là một kĩ thuật bằng cách nào đó laser có thể được tạo ra để tạo thành một chùm xung phát ra ngoài. Kĩ thật này cho phép sự tạo thành của những xung ánh sáng với năng lượng có giá trị cực đại vô cùng cao, cỡ Gigawatt, cao hơn nữa sẽ được tạo thành bởi cùng laser nếu nó được hoạt động trong một mẫu bước sóng liên tục(ngõ ra hằng số). So sánh với “mẫu khoá”(Mode- locking : là một kĩ thật trong quang học bằng cách nào đó laser có thể được tạo ra để tạo thành những xung của ánh sáng với độ rộng xung vô cùng ngắn, có bậc khoảng ps hoặc fs), một kĩ thuật khác cho việc phát ra xung bằng laser, Q-switching dẫn đến tần số xung thấp hơn, năng lượng xung cao hơn, và bề rộng xung dài hơn. Cả hai kĩ thuật này thình thoảng được áp dụng cùng 1 lúc. Q-switching đạt được bằng cách đặt vài mẫu của bộ suy giảm biến đổi bên trong buồng cộng hưởng của laser. Khi bộ suy giảm hoạt động, ánh sáng cái mà thoát khỏi bộ khuếch đại trung bình không trở lại, và laser không thể bắt đầu. Bên trong sự suy giảm này buồng cộng hưởng đáp ứng lại một sự giảm trong yếu tố Q hoặc yếy tố chất lượng của bộ cộng hưởng quang học. Một yếu tố Q cao phù hợp với sự mất mát cộng hưởng thấp trên một sự khứ hồi,ngược lại. bộ suy giảm biến đổi thì thông thường được gọi là một “ Q-switch” , khi sử dụng cho mục đích này. Đầu tiên dụng cụ laser được bơm vào trong khi Q-switch được đặt để ngăn chặn sự khứ hồi của ánh sáng vào trong buồng khuếch đại (tạo ra một sự tăng cường quang học với điểm Q thấp), điều này tạo ra một sự đảo ngược phổ biến, nhưng sự hoạt động của laser không thể xảy ra khi không có sự khứ hồi từ bộ cộng hưởng.Bởi vì tỉ lệ của sự phát xạ kích thích phụ thuộc vào số lượng ánh sáng vào trong buồng khuếch đại, lượng năng lượng được giữ lại bên trong buồng cộng hưởng tăng lên khi buồng đuợc bơm vào.Bởi vì sự mất mát từ sự bức xạ tự phát và một số quá trình khác, sau một thời gian đã biết năng lượng tích luỹ sẽ đạt tới một giá trị cực đại, đạt đuợc sự khuêch đại bão hoà. ở điểm này, thiết bị Q-switch nhanh chóng thay đổi từ | Pulse Laser Deposion 4 Phương Pháp Chế Tạo Màng Mỏng điểm Q thấp sang Q cao, cho phép khứ hồi và quá trình của sự khuếch đại quang học bằng phát xạ kích thích bắt đầu.Bởi vì một lựong lớn năng lượng lưu trữ vừa rồi trong buồng khuếch đại, cuờng độ của ánh sáng trong bộ suy giảm laser tích lũy rất nhanh, điều này gây nên sự tích luỹ năng lượng trong buồng để được làm khô kiệt rất nhanh chóng. Kết quả là xung ngắn của ánh sáng phát ra từ lase, được biết như là một “xung lhổng lồ” cái mà có thể có cường độ rất cao.có 2 loại Q-switches là : Active Q-switching va Passive Q-switching ). Đầu tiên, sự tạo thành xung khổng lồ điện tử có thể tin cậy được trở thành sẳn có cho sự phát ra xung quang học rất ngắn để đạt được một năng lượng đỉnh lớn hơn 10 8 W/cm 2 . Theo biểu thức cơ bản trong điện từ học sau : E = (2Φ/cε 0 n) 1/2 Trong đó : E là điện trường của sóng điện từ (V/m) Φ là mậ độ năng lượng (W/cm 2 ) ε 0 là hằng số điện môi trong chân không = 8.854 x 10 -12 F/m n là chiết suất c là vận tốc ánh sáng. Xét một vật liệu với n = 1.5 và một năng lượng bức xạ cực đại tác động lên vật liệu là 5x10 8 W/cm 2 . Trường điện thế tương đương bên trong vật liệu sẽ là 5x10 5 V/cm, đủ cao để gây ra sự phá vở chất điện môi. Vì vậy bất kì vật liệu nào , mà hấp thụ bứoc sóng laser của mức năng lượng này, sẽ chuyển đổi thành dạng Plasma. Nói cách khác, PLD có thể được dùng để bay hơi phủ màng mỏng của bất kỳ vật liệu nào nếu mật độ năng lượng laser được hấp thụ la đủ cao. Việc sử dụng xung laser ngắn đưa ra những lợi thế khác, chẳng hạn như là sự bay hơi thích hợp. tiêu chuẩn cho điều kiện này yêu cầu thể tích bị làm nóng, đặc trưng bởi độ dài khuếch tán nhiệt trong suốt tương tác laser và bia L = 2(D.τ) 1/2 , trong đó D là độ khuếch tán nhiệt và τ là thời gian tương tác giữa laser và bia (tức là độ rộng xung), để nhỏ hơn hoặc bằng với độ dày của lớp bị bốc bay trên một xung. Do đó, việc sử | Pulse Laser Deposion 4 Phương Pháp Chế Tạo Màng Mỏng dụng xung laser ngắn cho sự bốc bay là có khả năng hơn để đạt được sự bốc bay đồng dạng mà cho phép PLD bảo toàn hợp thức qua sự chuyển khối lượng từ bia sang màng mỏng. Tiến bộ kĩ thuật có ý nghĩa thứ 2 là sự phát trển của một máy phát điều hoà thứ cấp có hiệu suất cao để phát ra sự bức xạ ra sóng ngắn hơn. Do đó, độ sâu hấp thụ thì cạn hơn và sự bắn tung toé giảm đi. Ngoài ra thể tích nhận nhiệt nhỏ hơn, cũng ưu tiên cho sự bay hơi đồng dạng. Cùng với 2 sự phát triển đó mở rộng rất nhiều cho sự lựa chọn vật liệu và cải thiện chất lượng màng. Sự bay hơi đồng dạng đã được quan sát trong nhiều hệ thống từ những hợp chất ba thành phần đơn giản đến những chất bán dẫn nhiệt độ thấp với sự hợp thức phức tạp, chẳng hạn như ReB 22 (Dessere and Eloy, 1975). Một vài hoạt động cổ điển trng PLD đã được tiến hành bởi Gaponov và đồng nghiệp, bao gồm sự phát triển đầu tiên của chất siêu dẫn siêu mạng, và những sáng đạt đuợc để làm giảm sự hình thành hạt, và sự phủ phản ứng. khía cạnh của phủ phản ứn glà độc nhất và chắc chắn là đặc trưng quan trọng nhất của PLD. Nó được chứng minh lần đầu tiên bởi Gapanov, người đã phủ mành oxide trong môi trường oxi hoá và sau đó là Oestereicher, người mà phủ màng hydride trong môi trừong hydrogen. Bởi vì sự thiếu hụt của những yếu tố điện hoạt động như là sợi dây tóc và điện cực phóng điện, bất kì loại khí phản ứng nào có thể được sử dụng. một thuận lợi khác của PLD trong môi trường phản ứng thỉ hoạt tính của pha khí được tăng cường vì động năng ở nhiệt độ cao (1-20eV) và năng kượngkích thích điện tử của các loại laser bốc bay. Trong giai đoạn này, PLD cũng đã được dùng để phủ màng bán dẫn với những thành công có giới hạn. Bởi vì những yêu cầu nghiêm ngặt trong thuộc tính vật liệu cho những thiết bị điện tử bán dẫn và sự cạnh tranh tữ kĩ thuật phủ màng bằng những phuơng pháp khác, những hoạt độn trong PLD để phát triển màng bàn | Pulse Laser Deposion 4 Phương Pháp Chế Tạo Màng Mỏng dẫn vẫn còn ở mức độ thấp. sự phủ màng mỏng bán dẫn nhóm III-V bằng PLD từ nguồn đơn luôn cho kết quả màng với sự thiếu hụt cao của những nguyên tố nhóm V bởi vì áp suất hơi cao của nó. Sự khảo sát này đã được xác định bởi Sheftal với sự nghiên cứu có tính hệ thống hơn.tuy nhiên, hiệu ứng này đã không được thảo luận trong công việc của Gapanov trên siêu mạng bán dẫn chứa những hợp chất III-V. Để phát triển màng chất lượng cao, một nguồn bốc bay riêng biệt của những nguyên tố nhóm V phải được sử dụng để bổ sung cho sự mất mát vì sự tái bay hơi. Màng mỏng siêu dẫn chất lượng cao đã không được chế tao mãi cho đến những năm 1980. 3.31980-1987 Với chất lượng được cải thiện và chấp nhận được của những Laser thương mại, nhiều nhóm nghiên cứu đã tham gia vào lĩnh vực này. Nhóm đáng chú ý là Dubowski và Williams của hội đồng nghiên cứu quốc gia Canada, Cheung và Sankur của Trung tâm khoa học quốc tế, Dimitrov và Metev của Balan, và nhiều nhóm khác. Lần đầu tiên, màng bán dẫn epitaxy, cấu trúc dị thể, và sự phát triển siêu mạng bằng PLD cho thấy rằng chất lượng có thể so sánh được với những sự sự phát triển màng bàng MBE. Ví dụ, Hiệu Ứng Hall Lượng tử nhờ có những hạt tải hai chiều trong bán dẫn hợp chất đã được quan sát lần đầu tiên trong sự nuôi trồng siêu mạng CdTe bằng PLD. Công việc tiên phong trong việc sản xuất những lớp epitaxy bán dẫn II-VI chất lượng cao bằng PLD đã được tiến hành trước tiên bởi nhóm nghiên cứu ở Trung tâm khoa học quốc tế Rockwell và hội đồng nghiên cứu quốc gia Canada. Cả hai nhóm này đã dùng laser Nd:YAG cho sự bay hơi của CdTe và chất Cd trên nền những hợp chất II-VI khác. Đáng quan tâm rằng một laser được dùng để bay hơi CdTe với hiệu suất cao thông qua một quá trình 2-bước mặc dù thực tế rằng vùng cấm của CdTe thì lớn hơn năng lượng của những photon có bước sóng 1.06 μm. Sự ổn định lâu dài tốt cua( laser Nd:YAG cho phép phát triển những lớp rất mỏng khoảng 10 micro dưới những điều kiện điều khiển chính | Pulse Laser Deposion [...]... bia Một phương pháp khác là cho ăn mòn mặt đáy của bia có hình trụ Trường hợp này bia sẽ được quay quanh trục hình trụ PP này ít phổ biến hơn khi phủ màng đa lớp 4 | Pulse Laser Deposition Phương Pháp Chế Tạo Màng Mỏng 4 | Pulse Laser Deposition Phương Pháp Chế Tạo Màng Mỏng Dụng cụ giữ, thay đổi bia và shutter Chứa được tối đa 6 bia khác nhau 4 | Pulse Laser Deposition Phương Pháp Chế Tạo Màng Mỏng (Susbtrate... phòng thí nghiệm 4 | Pulse Laser Deposition Phương Pháp Chế Tạo Màng Mỏng IV CƠ CHẾ CHÍNH TRONG VIỆC PHỦ MÀNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PLD? IV.1 Một số khái niệm cơ bản Laser là ánh sáng đơn sắc ( tức là sóng điện từ ) nên cách làm sao mà laser có thể bốc bay được vật liệu của bia thay cho việc truyền nhiệt năng trong phương pháp phủ màng nhiệt bốc bay hay phương pháp phủ màng sử dụng các ion dương bắn phá truyền... Pulse Laser Deposition Phương Pháp Chế Tạo Màng Mỏng spherical lenses Loại thấu kính cầu này thường được dùng nhiều nhất trong PLD Khẩu độ dùng để điều chỉnh cường độ của laser, làm giảm tác hại của laser đối với hệ quang học của chúng ta trong hệ PLD III.1.2 Hệ gương: Trong phòng thí nghiệm dùng hệ PLD, hệ laser khí đắt tiền có thể được dùng làm nguồn cho nhiều hơn 1 buồng phủ màng, giúp làm giảm kinh... phải giải nhiệt Trong PLD, khi phủ màng, vật liệu bia bị phủ lên khắp bề mặt bên trong buồng, bao gồm cả cửa sổ cho laser đi vào, đặc biệt hơn khi mà hơi trong buồng hoạt động suốt quá trình phủ màng Vật liệu được phủ phản ứng với chùm laser, và kết quả đôi khi dẫn đến việc phá huỷ cửa sổ(cổng) để | Pulse Laser Deposition 4 Phương Pháp Chế Tạo Màng Mỏng laser vào trong buồng .Bằng cách tăng độ dài của... Deposition Phương Pháp Chế Tạo Màng Mỏng Theo hình vẽ ở dưới thì thùng màu cam là nguồn laser khí KrF, sau đó là hệ thống thấu kính, sau đó là buồng chân không 4 III.2.1 Buồng chân không: | Pulse Laser Deposition Phương Pháp Chế Tạo Màng Mỏng - Đây là yếu tố quan trọng trong hệ PLD Ngoài các cổng bình thường mà các buồng chân không khác cần, thì buồng chân không của PLD cần có các cổng tại các vị trí... phủ màng 1 hệ PLD gồm các thành phần chính sau: buồng, bộ chuyển bia,bộ phận giữ đế và làm nóng đế, bơm , dòng khí/hơi, chân không thích hợp Ngoài ra còn có 1 phụ tùng thêm vào nữa là bộ phận lọc hạt Gần đây thì những hệ PLD đã được thương mại hoá Sau đây là 1 vài hình ảnh về hệ thống PLD này khi ra ngoài thị trường(ảnh do nhà sản xuất cung cấp từ mạng) 4 | Pulse Laser Deposition Phương Pháp Chế Tạo Màng. .. ra bên trong mạng Những quá trình thực tế xảy ra trong PLD, dưới điều kiện bức xạ năng lượng cao, thì phức tạp hơn nhiều.Một mô hình chuẩn yêu cầu sự mô tả của một quá trình nhiều bước Khi chùm laser đập lên bia, những photon bị hấp thụ bởi bề mặt, tạo thành những lớp tan chảy Lớp này được xem | Pulse Laser Deposition 4 Phương Pháp Chế Tạo Màng Mỏng như là một lớp knudsen Quá trình bay hơi, cái mà xảy... Deposition 4 Phương Pháp Chế Tạo Màng Mỏng Hassanein, kulcinski, 1984 Material removal by vaporization in vacuum and Wolfer Olstad and Olander Kelly et al., Geohegan Nonequilibrium surface process Thermal-sock-induced exfoliation Phenomenological sudy 1975 1985 1992 5.Quá trình hoàn thiện kĩ thuật thí nghiệm : Giảm “ Splashing” “Splashing” được xem như là một trong hai bất lợi chính của PLD Một cái... laser, chúng có thể kết hợp theo một vài cách để tạo thành phân tử excimer, chẳng hạn như : Kr+ + F- (+ He, Ne)  KrF* + (He, Ne) Hoặc 4 2Kr* + F2  2KrF* Một trong những điều tốt đẹp về những laser Excimer là nó dễ dàng tạo ra sự đảo lộn dân số Đó không phải là trạng thái cơ bản, vì vậy một phân tử excimer đơn | Pulse Laser Deposition Phương Pháp Chế Tạo Màng Mỏng tương ứng với một điều kiện của sự đảo... trước cộng | Pulse Laser Deposition 4 Phương Pháp Chế Tạo Màng Mỏng lại Số nhóm nghiên cứu về PLD đã tăng từ chỉ một vài nhóm nhỏ đến vài trăm phòng thí nghiệm trên toàn cầu Tính đơn giản và linh hoạt của việc lắp đặt thí nghiệm làm nó thành một công nghệ có khả năng khám phá ra những giới hạn mới trong khoa học vật liệu Những hội nghị chuyên đề, hội thảo, dành cho PLD bây giờ là những sự kiện liên tục . kĩ thuật phủ màng bằng những phuơng pháp khác, những hoạt độn trong PLD để phát triển màng bàn | Pulse Laser Deposion 4 Phương Pháp Chế Tạo Màng Mỏng dẫn vẫn còn ở mức độ thấp. sự phủ màng mỏng. để phát triển màng mỏng chất sắt điện bằng PLD. Phải mất 20 năm để tái khám phá cái ứng dụng này bằng việc bắt đầu nghiên cứu có | Pulse Laser Deposion 4 Phương Pháp Chế Tạo Màng Mỏng tính hệ. tượng xuất hiện trong phương pháp PLD 40 IV.3 Mô tả các cơ chế chính 48 I. Lịch sử và những nền tảng của PLD | Pulse Laser Deposion 4 Phương Pháp Chế Tạo Màng Mỏng 1. Giới thiệu : Laser, như