5. Bố cục của luận văn gồm
2.1.2. Các kỹ thuật phún xạ
Các kỹ thuật phún xạ khác nhau chủ yếu được phân biệt bởi phương pháp gia tốc ion khí trơ. Có hai phương pháp gia tốc ion khí trơ ứng với hai phương pháp
phún xạ cơ bản là: phún xạ chùm ion và phún xạ phóng điện phát sáng. Phún xạ phóng điện phát sáng gồm các cơ chế sau:
a) Phún xạ phóng điện phát sáng một chiều DC
Nguyên lý phún xạ một chiều được minh hoạ trên Hình 2.2.
Trong buồng chân không, đế mẫu được đặt đối diện với bia có dạng đĩa tròn. Sau khi đạt độ chân không cao trong buồng phún xạ (~ 10-6 mmHg) ta bơm khí Ar vào để có áp suất cỡ 10-2 mmHg. Hiệu điện thế một chiều được đặt vào đế (+) và bia (-). Khí Ar bị ion hoá dưới tác dụng của điện trường cao giữa hai điện cực. Các ion khí được gia tốc bởi điện trường này bắn phá bề mặt bia và làm bứt ra các nguyên tử vật liệu của bia. Các nguyên tử bị phún xạ chuyển động về phía đế mẫu và lắng đọng thành màng.
Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý của hệ phún xạ catôt một chiều
b) Phún xạ phóng điện phát sáng xoay chiều RF
Phún xạ phóng điện phát sáng xoay chiều RF thường sử dụng đối với vật liệu phún xạ là điện môi. Một máy phát xoay chiều tần số rađiô, cỡ MHz được sử dụng để cung cấp dòng điện xoay chiều chạy qua chất điện môi. Do có quán tính lớn, các ion dương trong plasma không thể phản ứng kịp thời với điện trường tần số rađiô, chúng chỉ bị gia tốc bởi hiệu điện thế một chiều hình thành giữa plasma và bia. Kết quả là các ion dương sẽ bắn phá bia gây phún xạ. Theo tính toán, điện trường tần số rađiô có hiệu quả cao phải không nhỏ hơn 10 MHz và tần số RF được chọn phổ biến là f = 13,56 MHz. Trong thực tế hệ phún xạ xoay chiều còn được sử
dụng cho phún xạ màng mỏng kim loại và hợp kim. Sơ đồ nguyên lý của một hệ phún xạ RF như Hình 2.3.
Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý của hệ phún xạ catôt xoay chiều RF
c) Phún xạ manhêtrôn
Các hệ phún xạ DC và RF có hạn chế cơ bản là hiệu suất sử dụng điện tử không cao do điện tử chỉ đi theo đường thẳng từ catôt đến anôt và chỉ có khả năng ion hoá các phân tử khí trên quãng đường đó. Trong các cấu hình phún xạ này, chỉ vài phần trăm nguyên tử khí trơ bị ion hoá. Muốn tăng khả năng ion hoá chất khí của các điện tử thứ cấp, người ta phải vận hành ở áp suất tương đối cao. Để tăng hiệu suất sử dụng điện tử trong khi vẫn duy trì được áp suất ở mức thấp, người ta dùng từ trường để lái quỹ đạo của các điện tử theo những hành trình cong. Thiết bị thực hiện theo kỹ thuật này là hệ phún xạ manhêtrôn. Sơ đồ minh hoạ một hệ phún xạ manhêtrôn phẳng như Hình 2.4.
Hình 2.4. Sơ đồ minh hoạ một hệ phún xạ manhêtrôn phẳng
Trong quá trình nghiên cứu, bia chúng tôi sử dụng là bia SiO2 và bia Si, màng được phún xạ riêng từng bia hoặc phún xạ đồng thời, do vậy chúng tôi đã chế tạo mẫu bằng cả hai phương pháp phún xạ DC và phún xạ RF. Thiết bị là hệ phún xạ Alcatel SCM 400 đặt tại Viện đào tạo Quốc tế về Khoa học vật liệu (ITIMS), trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Ảnh chụp hệ thiết bị phún xạ như Hình 2.5.
Hình 2.5. Ảnh chụp hệ máy phún xạ Alcatel SCM 400 sử dụng hai nguồn DC và RF