Bài thuyết trình Nghiên cứu chế tạo màng ITO bằng phương pháp phún xạ Magnetron

Bài thuyết trình Nghiên cứu chế tạo màng ITO bằng phương pháp phún xạ Magnetron trình bày tổng quan màng ITO, phương pháp phún xạ magnetron; thực nghiệm các bước tạo màng, các phương pháp xác định tính chất của màng; kết quả khoảng cách bia đế, công suất phún xạ.

Nghiên cứu chế tạo màng ITO phương pháp phún xạ Magnetron GVHD: TS Lê Trấn HVTH: Nguyễn Thanh Tú Nội dung Page  Tổng quan Màng ITO Phương pháp phún xạ magnetron Thực nghiệm Các bước tạo màng Các phương pháp xác định tính chất màng Kết Khoảng cách bia đế Công suất phún xạ Nhiệt độ đế Độ dày màng Khí oxi Xử lý nhiệt sau phủ Page  Màng ITO ITO: hỗn hợp Indium oxide (In2O3 ) Tin Oxide (SnO2), Cơ chế dẫn điện: electron dẫn sinh có pha tạp donor thiếu oxi cấu trúc màng Có độ truyền qua cao vùng khả kiến điện trở suất thấp Dùng làm điện cực suốt loại hình, pin mặt trời màng mỏng, OLED… Page  Ưu điểm phương pháp phún xạ Magnetron Nhiệt độ đế thấp, xuống đến nhiệt độ phịng Độ bám dính tốt màng đế Vận tốc phủ cao, đạt 12 µm/phút Dễ dàng điều khiển Các hợp kim hợp chất vật liệu với áp suất khác dễ dàng phún xạ Phương pháp có chi phí khơng cao Có khả phủ màng diện tích rộng Page  Phún xạ Magetron Page  Page  Một số đặc điểm trình tạo màng Hệ tạo màng mỏng Univex 450 Bia gốm ITO với thành phần In2O3 + 10 % SnO2 Khoảng cách bia-đế: - cm Khí làm việc Ar (độ tinh khiết 99.999 % ) Áp suất trước tạo màng 4x10-6 torr Áp suất khí làm việc điển hình khoảng x 10-3 torr Cơng suất phún xạ, áp suất làm việc, nhiệt độ đế, thời gian phún xạ thay đổi tùy theo yêu cầu Page  Hệ tạo màng mỏng Univex 450 Các phép đo xác định tính chất màng Phương pháp mũi dò thẳng: đo điện trở mặt màng Phương pháp van der Pauw với máy HMS 3000: xác định nồng độ độ linh động Hall hạt tải Phương pháp đo độ dày:bằng máy Stylus Dektak 6M Phép đo nhiễu xạ tia X: xác định cấu trúc tinh thể máy Siemens D5 Phổ truyền qua vùng phổ 190 – 1100 nm đo máy UV-Vis Jasco V-530 Phổ truyền qua phản xạ vùng hồng ngoại bước sóng 0.65-1.8µm đo máy FTIR Bruker Equinox 55 Page  Page  10 Công suất phún xạ Điều kiện Áp suất 3.10-3 torr Nhiệt độ đế 3500c Khoảng cách bia đế 5cm Độ dày màng giữ xấp xỉ Độ truyền qua không thay đổi Page  15 P (W) T(0.4-0.7m) R (3m) 30 0.83 0.90 50 0.82 0.91 70 0.84 0.89 100 0.83 0.88 Nhiệt độ đế Điều kiện Công suất phún xạ 50 W, Áp suất 3.10-3 torr Khoảng cách bia đế 5cm Độ dày màng giữ xấp xỉ Khi tăng nhiệt độ đế điện trở suất giảm Đạt giá trị thấp 3500c Page  16 Nhiệt độ đế Page  17 Nhiệt độ đế t > 1500C chuyển pha từ trạng thái vơ định hình sang tinh thể Page  18 Nhiệt độ đế TS (oC) T 30 0.64 100 0.66 150 0.75 200 0.82 250 0.83 300 0.83 350 0.82 Khi nhiệt độ đế cao 1500C, bờ hấp thụ thẳng đứng dịch phía bước sóng ngắn, thể ổn định cấu trúc tinh thể Page  19 Độ dày màng Điều kiện Công suất phún xạ 50 W, Nhiệt độ đế 3500c Khoảng cách bia đế 5cm Page  20 Áp suất 3.10-3torr Khi tăng độ dày điện trở suất giảm tiến tới giá trị ổn định độ dày lớn vài trăm nanomet Độ dày màng Page  21 d< 15 nm màng có cấu trúc vơ định hình d~ 30 nm xuất đỉnh (400) đỉnh vượt trội đỉnh khác Độ dày màng d từ 300 - 600 nm phù hợp tốt tính chất quang điện Page  22 Khí oxi Điều kiện Công suất phún xạ 50 W, Nhiệt độ đế 3500c Khoảng cách bia đế 5cm Áp suất 3.10-3torr Với lượng ơxi thích hợp độ linh động điện tử tăng Lượng oxi lớn làm tăng điện trở suất Page  23 Khí oxi Khi mơi trường có ơxi (p=5.10-5) màng phát triển theo mặt (211) (222) Khi khơng có oxi ( p=5.10-6) màng phát triển theo mặt (400) Page  24 Xử lý nhiệt sau phủ Page  25 Nhiệt độ ủ nhiệt phải lớn 2500C nhỏ 3500c để có tính chất điện tốt Xử lý nhiệt sau phủ Nhiệt độ T 260c 0.63 1000c 0.63 1500c 0.65 2000c 0.65 2500c 0.81 3000c 0.80 3500c 0.81 4000c 0.81 Page  26 Cần nung mẫu lớn hơn 2500c để có tính chất quang tốt Kết luận Áp suất Ar phún xạ x 10-3 torr, Công suất 50 W Khoảng cách bia đế cm Và độ dày 300 nm đến 600nm Nhiệt độ tinh thể hóa màng ITO 1500c Áp suất riêng phần oxi lớn 10-5 torr làm giảm độ dẫn điện hay tăng điện trở suất Độ truyền qua quang học màng ITO 80% vùng 0.4 - 0.7 µm Độ phản xạ 90% bước sóng lớn µm Page  27 Tài liệu tham khảo Trần Cao Vinh (2008), Tạo màng dẫn điện suốt phương pháp phún xạ Magnetron, Luận án tiến sĩ vật lý quang học, Trường ĐH KHTN-ĐHQG Tp.HCM Cao Thị Mỹ Dung (2002), Tổng hợp màng suốt dẫn điện ITO đế thủy tinh phương pháp phún xạ Magnetron, Luận văn tốt nghiệp đại học, Trường ĐHKHTN-ĐHQG Tp.HCM Nguyễn Năng Định, Vật lý kĩ thuật màng mỏng, NXB ĐHQG HN Page  28 Page  29 Thanks for your attention ! ...  Tổng quan Màng ITO Phương pháp phún xạ magnetron Thực nghiệm Các bước tạo màng Các phương pháp xác định tính chất màng Kết Khoảng cách bia đế Công suất phún xạ Nhiệt độ đế Độ dày màng Khí oxi... dễ dàng phún xạ ? ?Phương pháp có chi phí khơng cao Có khả phủ màng diện tích rộng Page  Phún xạ Magetron Page  Page  Một số đặc điểm trình tạo màng Hệ tạo màng mỏng Univex 450 Bia gốm ITO với... truyền qua quang học màng ITO 80% vùng 0.4 - 0.7 µm Độ phản xạ 90% bước sóng lớn µm Page  27 Tài liệu tham khảo Trần Cao Vinh (2008), Tạo màng dẫn điện suốt phương pháp phún xạ Magnetron, Luận án