Bài thuyết trình Các phương pháp thực nghiệm: Phương pháp phún xạ

Trong phún xạ, năng lượng được chuyển từ ion đến nguyên tử target phá vỡ liên kết giữa các nguyên tử, bứt những nguyên tử ra khỏi target. Để hiểu rõ hơn về điều này mời các bạn tham khảo bài thuyết trình Các phương pháp thực nghiệm: Phương pháp phún xạ sau đây.

CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP PHÚN XẠ NGƯỜI TRÌNH BÀY: Lê Trấn Phún xạ Trong phún xạ, lượng chuyển từ ion tới đến nguyên tử target, phá liên kết nguyên tử, bứt nguyên tử khỏi target Tại sử dụng phương pháp phún xạ? Phún xạ có độ đồng điều diện tích lớn Dễ kiểm sốt thành phần hợp chất Bề mặt target rửa trước lắng đọng màng, nhằm tẩy tạp chất bẩn bề mặt Hạn chế: q trình lắng đọng chân khơng trung bình làm tăng tạp q trình bốc bay Điều kiện cần cho phún xạ Target: Có độ nguyên chất cao cần thiết Kích thước phải lớn kích thước đế để màng có độ đồng cao Nước làm nguội phía sau target Điều khiển nguồn ion Khí trơ chuyển thành plasma để hoạt động nguồn ion Điều khiển nguồn ion plasma cách cung cấp lượng cho chùm ion Chúng ta cần gì?  Chúng ta cần  Mơi trường hạt ion hóa (Plasma)  tạo plasma  gia tốc ion điện tử  plasma trạng thái thứ vật chất  Chứa ion di chuyển tự  Cả hạt mang điện âm dương  Các nguyên tử trạng thái kích thích, lượng chúng trạng thái cao, bán bền  Hạt nhân (do phân tử bị đứt liên kết)  plasma có lượng đủ cao Sản sinh plasma  Hạt lượng cao sử dụng phún xạ sản sinh phóng điện  Aùp cao dc ngang qua khí loảng gây phóng điện Cái chế chuyển khí cách điện thành mơi trường dẫn điện? Phóng điện Bứt nguyên tử bề mặt nhiều giảm tối đa ion cấy vào target Dẫn điện môi trường khí  Những vùng dẫn điện khác mơi trường khí  Hai vùng quan trọng  phóng điện Townsend  Phóng điện phát sáng Phóng điện Townsend  Điện tử phân tán từ cathode gia tốc hướng đến anode  Điện tử có lượng đủ, va chạm với ngun tử khí trung hòa (A)  Khoảng cách hai điện cực phải đủ lớn cho phép điện tử trì đủ lượng  Cathode phải đủ rộng để ngăn cản mát điện tử  Chuyển đổi khí trung hòa thành ion dương (A+)  Hai điện tử giải phóng e- + A  2e- + A+  Các hạt mang điện nhân lên theo cấp số nhân  Quá trình gọi phóng điện Townsend Mối liên hệTownsend  i0 dòng ban đầu  Mối liên hệ liên quan đến dòng điện tích tăng đột biến sản sinh điện tử thứ cấp e d i  i0 [1   (ed  1)]   đặc trưng cho xác suất ion hóa đơn vị chiều dài, phụ thuộc áp suất, điện trường lượng ion hóa   đặc trưng cho xạ điện tử thứ cấp  Thác lũ xảy mẫu số làzero Thác lũ  Thế đánh thũng phóng điện townsend chuyển sang phóng điện corona : (Pashen’s law) VB  APd ln(Pd)  B A,B số d khoảng cách hai điện cực P áp suất  Aùp suất thấp:  Vài va chạm điện tử ion Hiệu suất điện tử thứ cấp thấp VB cao để trì phóng điện  p suất cao hơn:  Va chạm đặn Điện tử khơng có lượng đủ lớn VB cao Đường cong Paschen Sự phân bố tốc độ lắng đọng Sự phân bố cosin dòng hạt rời khỏi đế Năng lượng phản xạ hạt tới Năng lượng phản xạ hạt tới thay đổi theo khối lượng nguyên tử target Bias sputtering Lấy cấu hình khơng phẳng lắng đọng phún xạ âm đế, cho phép lọc lựa tốt mẫu có dạng lỗ Phún xạ phản ứng Phún xạ phản ứng  Khí phản ứng đưa vào buồng phún xạ với khí Ar  Hợp chất hình thành khí phản ứng nguyên tử phún xạ (ví dụ TiN)  Phản úng thường xảy bề mặt đế target  Khi nhiều khí phản ứng gây tốc độ phản ứng vượt tốc độ phún xạ Phún xạ phản ứng  Sự đầu độc target làm thay đổi tốc độ phún xạ lớn ! Phún xạ phản ứng Hợp chất lắng đọng phún xạ phản ứng Target Reactive Gas Compound Al O2 Al2O3 Al N2 AlN Ti O2 TiO2 Ti N2 TiN Si N2 Si3N4 Ta O2 Ta2O5 Zn O2 ZnO In-Sn O2 In2O3-SnO2 Phún xạ RF  Phún xạ DC sử dụng cho đế dẫn điện  Lắng động SiO2 sử dụng phún xạ DC cần 1012 V  Phún xạ DC khơng trì target khơng dẫn điện, điện tích dương bề mặt target từ chồi dòng ion dập tắt phún xạ  Thế RF nối thơng qua đế cách điện, điện cực dẫn khơng cần thiết  Tần số RF đủ cao để trì phóng điện  Tần số chuẩn 13.56MHz  Chúng ta phải đảm bảo ion dương bắn phá cathode(target) Phún xạ RF Ở tần số radio (13.56 MHz), điện cực nguồn phát triển màng điện tích âm (tự hình thành) khác biệt độ linh động điện tử ion Ion dương bắn phá điện cực nguồn, dẫn đến phún xạ target Đế đặt điện cực nối đất (hay nơi khác buồng) Hiệu ứng quan trọng  Trên 1MHz số hiệu ứng quan trọng xảy ra:  Cơ chế Ping-pong  Điện tử vòng quanh vỏ plasma chúng có lượng  Thế RF áp vào thơng qua trở kháng  giảm lượng ion  Ơû nguồn áp vào, nhiều phân chia làm tăng lượng điện tử Hiệu ứng quan trọng  Tần số nhỏ MHz  Điện tử ion plasma linh động  Cả hai loại hạt mang điện theo chuyển đổi anode cathode  Phún xạ DC hai bề mặt  Tần số lớn MHz  Ion khơng theo chuyển đổi này(nặng)  Điện tử trung hòa với điện tích dương thành lập Điện cực cathode?  Độ linh động điện tử cao hơn cathode thu nhiều điện tích âm điện tích đương  Bộ tụ điện khóa dc từ nguồn cấp điện  Sau vài chu trình cathode tích âm Phún xạ RF  Trong suốt vài chu kỳ đầu, nhiều điện tử thu điện cực nhiều ion (độ linh động cao), gây tích điện âm hình thành điện cực  Do đó, điện cực trì DC ổn định, âm so với plasma, Vp  Thế plama Vp dương giúp truyền ion dương chậm làm chậm hình thành điện cực âm Phún xạ RF  Đế phún xạ tốc độ target sụt hai điện cực hệ đối xứng  Điều khó lắng đọng vật liệu  Điện cực nhỏ đòi hỏi mật dộ dòng RF cao để trì dòng tổng cộng điện cực lớn Phún xạ RF  Làm điện cự target nhỏ điện cực khác, sụt điện cực target lớn nhiều điện cực khác  Vì hầu hết phún xạ xảy target ...  Bởi điện trở thấp nên điện trường cao vùng Các loại phún xạ Phún xạ diod Phún xạ phản ứng Ion plating ion plating phản ứng Phún xạ magnetron phún xạ chùm ion Nguyên tử vào trạng thái khí  .. .Phún xạ Trong phún xạ, lượng chuyển từ ion tới đến nguyên tử target, phá liên kết nguyên tử, bứt nguyên tử khỏi target Tại sử dụng phương pháp phún xạ? Phún xạ có độ đồng điều... lượng tới cao) Năng lượng cực đại ion truyền cho target Phún xạ dc Va chạm hạt  Phún xạ có nghĩa hạt lượng cao đập lên target, loại hạt sinh trình phóng điện  Va chạm đàn hồi, khơng truyền lượng