Báo cáo phương pháp phún xạ magnetron trong chế tạo màng mỏng

Phún xạ là kỹ thuật chế tạo màng mỏng dựa trên nguyên lý truyền động năng bằng cách dùng các iôn khí hiếm được tăng tốc dưới điện trường bắn phá bề mặt vật liệu từ bia vật liệu, truyền động năng cho các nguyên tử này bay về phía đế và lắng đọng trên đế. Để tìm hiểu sâu hơn về vấn đề này mời các bạn tham khảo Báo cáo Phương pháp phún xạ magnetron trong chế tạo màng mỏng.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ BỘ MƠN VẬT LÝ ỨNG DỤNG MƠN : VẬT LÝ PLASMA PHƯƠNG PHÁP PHÚN XẠ MAGNETRON TRONG CHẾ TẠO MÀNG MỎNG GVHD : PGS TS Lê Văn Hiếu HVTH : Phạm Văn Thịnh Địa Địa chỉ bạn bạn đã tải: tải: http://mientayvn.com/Cao%20hoc%20quang%20dien%20tu/Semina%20tren%20lop/seminar.ht http://mientayvn.com/Cao%20hoc%20quang%20dien%20tu/Semina%20tren%20lop/seminar.h Nơi Nơi bạn bạn có thể thảo thảo luận: luận: http://myyagy.com/mientay/ http://myyagy.com/mientay/ Dịch Dịchtài tàiliệu liệutrực trựctuyến tuyếnmiễn miễnphí phí:: http://mientayvn.com/dich_tieng_anh_chuyen_nghanh.html http://mientayvn.com/dich_tieng_anh_chuyen_nghanh.html Dự Dựán ándịch dịchhọc họcliệu liệumở mở:: http://mientayvn.com/OCW/MIT/Co.html http://mientayvn.com/OCW/MIT/Co.html Liên Liênhệ hệvới vớingười ngườiquản quảnlílítrang trangweb web:: Yahoo: Yahoo:thanhlam1910_2006@yahoo.com thanhlam1910_2006@yahoo.com Gmail: Gmail:frbwrthes@gmail.com frbwrthes@gmail.com I Khái niệm phún xạ Đế Ar + BIA Phún xạ(Sputtering) kỹ thuật chế tạo màng mỏng dựa ngun lý truyền động cách dùng iơn khí tăng tốc điện trường bắn phá bề mặt vật liệu từ bia vật liệu, truyền động cho ngun tử bay phía đế lắng đọng đế Bản chất q trình phún xạ - Q trình phún xạ q trình truyền động II CÁC LOẠI PHÚN XẠ • Phún xạ phóng điện chiều (DC discharge sputtering) • Phún xạ phóng điện xoay chiều (RF discharge sputtering) • Phún xạ magnetron • Các cấu hình phún xạ khác Phún xạ phóng điện chiều (DC discharge sputtering) • Là kỹ thuật phún xạ sử dụng hiệu điện chiều để gia tốc cho iơn khí • Bia vật liệu (tuỳ thuộc vào thiết bị mà diện tích bia nằm khoảng từ 10 đến vài trăm centimet vng) đặt điện cực âm (catốt) chng chân khơng hút chân khơng cao, sau nạp đầy khí (thường Ar He ) với áp suất thấp (cỡ 10-2 mbar) Sơ đồ hệ phóng điện cao áp chiều (DC-sputter) Phún xạ phóng điện xoay chiều (RF discharge sputtering) • Là kỹ thuật sử dụng hiệu điện xoay chiều để gia tốc cho iơn khí Nó có cấu tạo chung hệ phún xạ, nhiên máy phát máy phát cao tần sử dụng dòng điện tần số sóng vơ tuyến (thường 13,56 MHz) • Vì dòng điện xoay chiều, nên sử dụng cho bia vật liệu khơng dẫn điện Sơ đồ hệ phóng điện cao tần có tụ chặn làm tăng hiệu suất bắn phá ion Plasma: - Điện tử thứ cấp phát xạ từ catơt gia tốc điện trường, chúng ion-hóa ngun tử khí, tạo lớp plasma Bia (kích thước cỡ 2” 3”) : Được gắn vào giải nhiệt Bản giải nhiệt gắn vào cathode Đế: Được áp vào điện cực anode Đế Silicon Đế thủy tinh Một số loại đế dùng hệ phún xạ Đế Ceramic (gốm) Buồng chân khơng Bộ phận tạo chân khơng Thường dùng loại bơm : Bơm sơ cấp (bơm rote bơm quay dầu): • Tốc độ : 30 m3/h • Áp suất tới hạn: 10-2 torr Bơm khuếch tán : • Tốc độ : 200 l/sec • Áp suất tới hạn : 10-10 torr Chân khơng phún xạ: • Chân khơng tới hạn : 10-7 torr • Chân khơng làm việc : 10-2  10-3 torr Bộ phận Magnetron Từ trường vòng nam châm bên ngồi bao quanh khác cực với nam châm Chúng nối với sắt, có tác dụng khép kín đường sức từ phía Đế (Athod) N (Kathod) S N N (a) (b) Hệ magnetron phẳng đường sức từ bề mặt bia N Cấu trúc số hệ Magnetron thơng thường Ưu nhược điểm phún xạ Ưu điểm: • Tất loại vật liệu phún xạ, nghĩa từ ngun tố, hợp kim hay hợp chất • Quy trình phún xạ ổn định, dễ lặp lại dễ tự động hóa • Độ bám dính màng với đế tốt ngun tử đến lắng đọng màng có động cao so với phương pháp bay bốc nhiệt Nhược điểm • Phần lớn lượng phún xạ tập trung lên bia, làm nóng bia, phải có làm lạnh bia • Tốc độ phún xạ nhỏ nhiều so với tốc độ bốc bay chân khơng • Bia thường khó chế tạo đắt tiền • Các tạp chất nhiễm từ thành bình, bình hay từ anơt bị lẫn vào màng TÀI LIỆU THAM KHẢO Một số sách luận văn: [1] Trần Định Tường, Màng mỏng quang học,NXBKHKT Hà Nội,2004 [2] Võ Thị Kim Chung,Luận văn Thạc sĩ Khoa Học Tự Nhiên, Tổng hợp màng mỏng TiO2 Bằng pp phún xạ Magnetron-mạ ion,Trường ĐH KHTN TPHCM,1999 [3] ThS Vũ Thị Hạnh Thu,các giảng Vật Lý Màng Mỏng,Trường ĐH KHTN TPHCM [4] Lê Phương Ngọc,Nguyễn Thị Thu Thảo,Khóa Luận Tốt Nghiệp [5] Nguyễn Ngọc Thùy Trang,Khóa Luận tốt nghiệp [6] Lê Vũ Tuấn Hùng,Nguyễn Văn Đến,Huỳnh Thành Đạt,Nghiên cứu chế tạo màng mỏng TiO2 phương pháp phún xạ Magnetron RF,Tạp chí phát triển KH&CN ,tập 9,số 6/2006 Một số trang web tham khảo : http://vi.wikipedia.org/wiki/M%C3%A0ng_m%E1%BB %8Fng http://vi.wikipedia.org/wiki/Ph%C3%BAn_x%E1%BA %A1_cat%E1%BB%91t http://en.wikipedia.org/wiki/Sputtering http://en.wikipedia.org/wiki/Radio_frequency www.freepatentsonline.com http://www.lermps.com/PHP/HTML/textes.php? ref=process_depot+phase+vapeur.xls http://www.ajaint.com/whatis.htm CẢM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN !! [...]... mặt màng, giảm nhiệt độ đế và có thể tạo ra sự phóng điện ở áp suất thấp hơn 4 Các cấu hình phún xạ khác • Phún xạ chùm ion : nguồn ion được thiết kế tách hẳn ra khỏi catơt • Cấu hình sử dụng đến phân thế trên đế để kích thích bắn phá ion và q trình phủ màng • Phóng điện bằng hỗ trợ ion nhiệt : điện tử thứ cấp được tăng cường từ sợi vonfram đốt nóng III PHƯƠNG PHÁP PHÚN XẠ MAGNETRON RF TRONG CHẾ TẠO... Tốc độ phún xạ nhỏ hơn nhiều so với tốc độ bốc bay chân khơng • Bia thường là rất khó chế tạo và đắt tiền • Các tạp chất nhiễm từ thành bình, trong bình hay từ anơt có thể bị lẫn vào trong màng TÀI LIỆU THAM KHẢO Một số sách và luận văn: [1] Trần Định Tường, Màng mỏng quang học,NXBKHKT Hà Nội,2004 [2] Võ Thị Kim Chung,Luận văn Thạc sĩ Khoa Học Tự Nhiên, Tổng hợp màng mỏng TiO2 Bằng pp phún xạ Magnetron- mạ... thơng thường 5 Ưu nhược điểm của phún xạ Ưu điểm: • Tất cả các loại vật liệu đều có thể phún xạ, nghĩa là từ ngun tố, hợp kim hay hợp chất • Quy trình phún xạ ổn định, dễ lặp lại và dễ tự động hóa • Độ bám dính của màng với đế rất tốt do các ngun tử đến lắng đọng trên màng có động năng khá cao so với phương pháp bay bốc nhiệt Nhược điểm • Phần lớn năng lượng phún xạ tập trung lên bia, làm nóng bia,... ion,Trường ĐH KHTN TPHCM,1999 [3] ThS Vũ Thị Hạnh Thu,các bài giảng về Vật Lý Màng Mỏng, Trường ĐH KHTN TPHCM [4] Lê Phương Ngọc,Nguyễn Thị Thu Thảo,Khóa Luận Tốt Nghiệp [5] Nguyễn Ngọc Thùy Trang,Khóa Luận tốt nghiệp [6] Lê Vũ Tuấn Hùng,Nguyễn Văn Đến,Huỳnh Thành Đạt,Nghiên cứu chế tạo màng mỏng TiO2 bằng phương pháp phún xạ Magnetron RF,Tạp chí phát triển KH&CN ,tập 9,số 6/2006 Một số trang web tham... CKhơng 3 Sơ đồ cấu tạo Plasma: - Điện tử thứ cấp phát xạ từ catơt được gia tốc trong điện trường, chúng ion-hóa các ngun tử khí, do đó tạo ra lớp plasma Bia (kích thước cỡ 2” hoặc 3”) : Được gắn vào một bản giải nhiệt Bản giải nhiệt được gắn vào cathode Đế: Được áp vào điện cực anode Đế Silicon Đế thủy tinh Một số loại đế dùng trong hệ phún xạ Đế Ceramic (gốm) Buồng chân khơng Bộ phận tạo chân khơng Thường...3 Phún xạ magnetron • Là kỹ thuật phún xạ (sử dụng cả với xoay chiều và một chiều) cải tiến từ các hệ phún xạ thơng dụng bằng cách đặt bên dưới bia các nam châm • Từ trường của nam châm có tác dụng bẫy các điện tử và iơn lại gần bia và tăng hiệu ứng iơn hóa,... nóng III PHƯƠNG PHÁP PHÚN XẠ MAGNETRON RF TRONG CHẾ TẠO MÀNG MỎNG • RF ở đây là viết tắt của chữ Radio Frequency nhưng ý nghĩa của nó ở đây là năng lượng của q trình tạo plasma được cung cấp bởi các dòng điện xoay chiều cao tần (ở tần số sóng radio từ 2 20 MHz) • Màng mỏng (thin films) tạo bởi kỹ thuật này có thể bao gồm nhiều vật liệu khác nhau và màng rất đồng đều 1 Ngun tắc hoạt động • Dòng khí (thường... Chân khơng phún xạ: • Chân khơng tới hạn : 10-7 torr • Chân khơng làm việc : 10-2  10-3 torr Bộ phận Magnetron Từ trường do một vòng nam châm bên ngồi bao quanh và khác cực với nam châm ở giữa Chúng được nối với nhau bằng một tấm sắt, có tác dụng khép kín đường sức từ phía dưới Đế (Athod) N (Kathod) S N N (a) (b) Hệ magnetron phẳng và các đường sức từ trên bề mặt bia N Cấu trúc của một số hệ Magnetron. .. argon+N2) được bơm vào buồng chân khơng tạo plasma hình thành các ion Ar+ Các ion này hướng về target (kim loại cần tạo mạng mỏng) được áp thế âm Các ion này di chuyển với vận tốc cao, bắn phá target và đánh bật các ngun tử của target ra khỏi target Các ngun tử này bay lên và đi đến substrate (thuỷ tinh hay silicon wafer), tích tụ trên substrate và hình thành màng mỏng khi số lượng ngun tử đủ lớn 1 Ngun ... trình phún xạ - Q trình phún xạ q trình truyền động II CÁC LOẠI PHÚN XẠ • Phún xạ phóng điện chiều (DC discharge sputtering) • Phún xạ phóng điện xoay chiều (RF discharge sputtering) • Phún xạ magnetron. .. bắn phá ion q trình phủ màng • Phóng điện hỗ trợ ion nhiệt : điện tử thứ cấp tăng cường từ sợi vonfram đốt nóng III PHƯƠNG PHÁP PHÚN XẠ MAGNETRON RF TRONG CHẾ TẠO MÀNG MỎNG • RF viết tắt chữ... Luận tốt nghiệp [6] Lê Vũ Tuấn Hùng,Nguyễn Văn Đến,Huỳnh Thành Đạt,Nghiên cứu chế tạo màng mỏng TiO2 phương pháp phún xạ Magnetron RF,Tạp chí phát triển KH&CN ,tập 9,số 6/2006 Một số trang web tham