7. Bố cục của luận án
1.4.5. Phương pháp phún xạ
Phương pháp phún xạ về cơ bản có thể coi là nhóm các phương pháp lắng đọng màng mỏng. Tương tự phương pháp bốc bay nhiệt, lắng đọng laze, phương pháp phún xạ cũng dựa trên nguyên tắc phân hủy các vật liệu nguồn ở dạng nguyên tử, phân tử phân cực và sử dụng trường điện từ định hướng lắng đọng chúng trên các bia chuẩn bị trước. Cơ chế của quá trình phún xạ là va chạm và trao đổi xung lượng, hoàn toàn khác với cơ chế của phương pháp bay bốc nhiệt trong chân không. Nhìn chung, phún xạ là quá trình công nghệ xảy ra trong trạng thái plasma, thể hiện hết sức phức tạp. Để dễ hiểu chúng ta có thể chia quá trình phún xạ ra thành ba giai đoạn:
1. Gia tốc ion trong lớp bao bọc plasma ở vùng catốt.
2. Ion bắn phá vào bia, các nguyên tử trong bia chuyển động va chạm nhau.
3. Các nguyên tử thoát ra khỏi bia và lắng đọng lên đế.
Mô hình đơn giản này cho ta bức tranh định tính về phún xạ. Một ion tới bề mặt có thể chui sâu vào bia qua nhiều lớp nguyên tử cho đến khi đập vào nguyên tử với thông số va chạm nhỏ và bị lệch góc lớn. Điều này cũng có thể
40
làm giải phóng nguyên tử ở bia với mô-men lớn hướng đi lệch khỏi pháp tuyến tới bề mặt. Trong quá trình này, nhiều liên kết trong lớp bề mặt bia vật liệu bị bẻ gẫy. Những va chạm tiếp theo sẽ làm bứt ra các nguyên tử hoặc các đám nguyên tử nhỏ. Trong luận án, đối tượng nghiên cứu chế tạo sử dụng phương pháp phún xạ là các màng đa lớp của Ge và SiO2. Sau phún xạ các mẫu đa lớp này được ủ nhiệt và hình thành Ge-NCs phân bố trong nền các vô định hình SiO2. Tại ĐHBKHN, nhóm nghiên cứu của TS Ngô Ngọc Hà, TS Nguyễn Đức Dũng và TS Nguyễn Trường Giang [57, 81] đã sử dụng phương pháp này để chế tạo thành công hệ mẫu hợp kim Si1-xGex trên nền vô định hình SiO2.