1. Xây dựng hệ nhiệt CVD
1.10. Hệ vi chỉnh khí
Nhiệm vụ chính của hệ vi chỉnh khí nhằm điều chỉnh lưu lượng và vận tốc thổi khí vào buồng làm việc một cách chính xác, hệ thống gồm van của các bình khí, flowmeter và các van tiết lưu.
1.10.1. Các bình khí
Các bình khí (hình II.1.18) có van điều chỉnh cho phép đưa khí từ áp suất rất cao trong bình ra ngoài với áp suất thấp xác định để tránh gây hư hại cho hệ van vi chỉnh khí
Hình II.1.18 Các bình khí
1.10.2. Flowmeter
Flowmeter (hình II.1.19)là bộ phận vi chỉnh khí, cho phép chúng ta kiểm soát lưu lượng và vận tốc thổi khí vào buồng phản ứng một cách chính xác. Flowmeter là một bộ phận không thể thiếu trong hệ nhiệt CVD bởi điều chỉnh lưu lượng và vận tốc thổi khí ảnh hưởng quan trọng đến quá trình vận chuyển cũng như lắng đọng các precursor đến trên đế nền.
Các van của flowmeter cho phép điều chỉnh tốc độ thổi khí từ 0 đến 10 sccm. Cấu trúc sợi ZnO sẽ được hình thành theo cơ chế Nhiệt bốc bay vận chuyển ở tốc độ thổi khí argon khoảng từ 90-100 scmm, nhiệt độ 900-1000 và áp suất là 10^-5 torr.
1.10.3. Van tiết lưu
Hình II.1.20 Van tiết lưu
Van tiết lưu có nhiệm vụ đóng, mở cho phép lưu thông các dòng khí vào buồng làm việc, và giúp điều tiết lưu lượng của dòng khí. Van tiết lưu trong hệ nhiệt CVD được xây dựng đóng vai trò quan trọng bởi nó quyết định chiều vào của luồng khí và do đó ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình tiến hành tạo vật liệu trong buồng.
Hình II.1.21 Lad hình ảnh hoàn chỉnh sự kết nối giữa các thành phần nói trên
Hình II.1.21 Sơ đồ hệ nhiệt CVD với các hệ van được đánh số
1.Van Roots – sơ cấp với buồng chính 4. Van buồng chính-buồng phụ
2-3.Van flowmeter 6. Van sơ cấp khuếch tán
7-8-9. Van tiết lưu.
Hệ nhiệt CVD đã được xây dựng cách hoàn chỉnh bao gồm hệ tạo chân không cao, hệ duy trì áp suất làm việc, hệ đo chân không, hệ tạo nhiệt, hệ vi chỉnh khí và buồng làm việc
Áp suất trong hệ có thể đạt đến chân không 10^-5 torr bằng hệ thống bơm khuếch tán –sơ cấp. Vì bơm khuếch tán chỉ có thể hoạt động ở chân không 10^-2 torr nên hệ bơm Roots –sơ cấp (hệ duy trì áp suất làm việc) được sử dụng để tạo chân không ban đầu cho buồng làm việc. Sự tồ tại của hai hệ bơm mang đến tinh linh hoạt trong việc sử dụng. Trong trường hợp hệ được sử dụng như một lò ủ nhiệt chân không cao, hệ duy trì áp suất làm việc sẽ được tắt. Trong trường hợp hệ được sử dụng như hệ nhiệt CVD hoặc nhiệt bốc bay vận chuyển, hệ bơm sơ cấp- khuếch tán sau khi hút chân không cao làm sạch buồng. Áp suất khí riêng phần trong buồng làm việc sẽ được duy trì bởi hệ duy trì áp suất làm việc
Lò nung nhiệt được xây dựng trong hệ có khả năng nâng nhiệt buồng làm việc đến nhiệt độ 900. Khả năng chủ động trong chế tạo lò nung giúp cho ta có thể tăng nhiệt độ của lò nung bằng cách thay thế điện trở Constantan đang sử dụng bằng dây điện trở có khả năng chịu tải và nhiệt cao.
Dòng sử dụng trong hệ thống có thể đạt đến 20A. Với mức dòng 9A và thế 140V
thì trong khoảng 1 giờ 30 phút nhiệt độ đạt được tại tâm lò là 900. Nhiệt độ tại lò và nhiệt độ tại nơi đặt mẫu được theo dõi bởi hai bộ phận hiển thị nhiệt độ cho phép theo dõi và điều chỉnh nhiệt độ một cách hợp lí trong quá trình tạo mẫu.
Việc kiểm soát lưu lượng khí vào buồng là vô cùng quan trọng bởi cấu trúc vật liệu tạo thành của hệ nhiệt CVD phụ thuộc rất lớn vào tham số lưu lượng khi tải. Tron quá trình
xây dựng hệ đưa khí vào buồng chúng tôi đã thiết lập hệ van bypass giúp kiểm soát được lưu lượng khí vào buồng một cách chính xác. Van bypass được thiết lập nhằm giảm thiểu tác động không mong muốn khi luồng khí đưa vào buồng dưới sức hút của hệ bơm sẽ được tinh chỉnh thông qua van bypass trước khi đưa vào buồng thông qua hệ van này.