ảnh h−ởng của nhiệt độ đế đến mật độ xếp chặt của màng mỏng đã đ ợc biết − đến từ rất sớm qua tr−ờng hợp màng mỏng MgF2. Để màng mỏng MgF2 có mật độ xếp chặt đủ lớn, nhờ vậy mà có
độ bền cơ đáp ứng yêu cầu, thì nhiệt độ đế phải đạt khoảng 3000C [53]. Mật độ xếp chặt th−ờng tăng theo nhiệt độ đế. Tuy nhiên ngay cả khi nhiệt độ đế rất cao, thì mật độ xếp chặt vẫn có giá trị nhỏ hơn 1.
ảnh h−ởng của nhiệt độ đế tới vi cấu trúc cột đ−ợc giải thích một cách rõ ràng bằng mô hình Movchan-Demchishin nh− trên hình 1.5 [39].
Theo mô hình Movchan-Demchishin, trong quá trình lắng đọng màng mỏng bằng ph−ơng pháp bay hơi nhiệt, thông số có tính quyết định là tỉ số giữa nhiệt độ đế T và nhiệt độ nóng chảy Tm của vật liệu tạo màng. Mô hình đề xuất: cấu trúc của màng mỏng chia ra làm 3 vùng: Vùng I (ứng với T/Tm<0.25-0.3) gồm các cột dạng búp măng có chóp nhọn với các khe hở xen kẽ, hình thành bởi các nguyên tử lắng đọng có độ linh động thấp; Vùng II (ứng với 0.25-0.3<T/Tm<0.45) gồm các hạt dạng cột có bề mặt mịn hơn; Vùng III (ứng với T/Tm>0.45) tạo thành từ các hạt tinh thể đẳng h−ớng dạng đa giác. Ví dụ, vật liệu TiO2 có nhiệt độ nóng chảy 27000C, khi đế có nhiệt độ 3000C, tỉ số T/Tm= 0.27, thì màng mỏng TiO2 nhận đ−ợc có cấu trúc dạng cột rõ ràng. Mô hình vùng cũng áp dụng đ−ợc cho màng mỏng lắng đọng bằng ph−ơng pháp phún xạ. Nh−ng khi đó áp suất khí công tác trong quá trình phún xạ có ảnh h−ởng đáng kể tới vi cấu trúc nhận đ−ợc. Thornton [69], [70] đã cải biên mô hình Movchan-Demchishin bằng cách bổ sung thêm một thông số là áp suất khí (hình 1.6).
Hình 1. 4. Sự thay đổi mật độ xếp chặt
của màng mỏng MgF2 theo
Hình 1.5.Mô hình vùng Movchan-Demchishin [39]
Nhiệt độ
Qua các nội dung đã trình bày ở phần trên có thể rút ra nhận xét:
• Tính chất quang học của màng mỏng phụ thuộc chủ yếu vào chiết suất của màng mỏng. Chiết suất lại phụ thuộc vào vi cấu trúc của màng mỏng, nh−ng đồng thời chiết suất cũng là th−ớc đo mức độ xếp chặt của màng mỏng. Vì vậy để giảm sự ảnh h−ởng của môi tr−ờng đối với chiết suất của màng mỏng thì cần phải nâng cao giá trị chiết suất của màng mỏng.
• Giải pháp để nâng cao giá trị chiết suất của màng mỏng là: lựa chọn ph−ơng pháp chế tạo màng thích hợp, và tối −u hoá thông số công nghệ của quá trình lắng đọng màng.