Triethoxysilane (TRIES) là một hợp chất hữu cơ với công thức HSi(OC2H5)3 TRIES là một chất lỏng không màu được sử dụng trong các phản ứng thủy hóa được xúc tác kim loại quý Các nhóm triethoxysilyl thường được gắn vào bề mặt silica So với hầu hết các hợp chất có liên kết Si-H, triethoxysilane thể hiện khả năng phản ứng tương đối thấp, giống như các etesilyl, triethoxysilane dễ bị thủy phân [31, 36, 85] TRIES là tiền chất khí được sử dụng trong lắng đọng màng mỏng, nó được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp bán dẫn nhờ khả năng
trong việc lấp đầy khoảng trống (-OC2H5)3 và nhiệt độ lắng đọng thấp [76] Có một số ưu điểm của khí TRIES có thể được nêu như sau: Thứ nhất, trong TRIES chứa ít chất nền ethoxy thậm chí cao hơn bốn lần áp suất hơi so với
tetraethoxysilane (TEOS), tỉ lệ tăng trưởng cao có thể đạt được mà không cần đến vật liệu làm nóng Thứ hai TRIES và TEOS có cấu trúc hóa học gốc Si(OC2H5) giống nhau, trước đó có nhiều nghiên cứu khoa học công bố khi dùng TEOS, TRIES lắng đọng SiO2 thì thấy chất lượng màng mỏng cao hơn được lắng đọng đồng nhất, độ nhám bề mặt ít hơn, tốc độ lắng đọng nhanh hơn, rút ngắn thời gian lắng đọng [30, 68]
Hiện nay, theo hiểu biết của nghiên cứu sinh, chưa có nhiều các nghiên cứu về các thông số kỹ thuật của chất khí TRIES được công bố mặc dù nó có nhiều ưu điểm, Yoshida và cộng sự [3] đã công bố các hệ số chuyển động electron (vận tốc chuyển động electron, hệ số khuếch tán theo chiều dọc và hệ số ion hóa) trong chất khí TRIES nguyên chất và đưa ra bộ tiết diện va chạm electron dựa vào phương trình xấp xỉ bậc hai Boltzmann Tuy nhiên, bộ tiết diện va chạm electron của chất khí TRIES và các hệ số chuyển động electron của chất khí TRIES với các hợp chất khác chưa được công bố ở các công trình nghiên cứu và khá hạn chế Trong nước chưa có công bố nào về bộ tiết diện va chạm electron và các hằng số chuyển động electron của TRIES với các hỗn hợp khí khác khi xảy ra phóng điện khí Một số nghiên cứ nước ngoài cũng đã công bố các bộ tiết diện va chạm electron của các chất khí thuộc họ với khí TRIES như TMS, TEOS…[34, 42] Tuy nhiên vẫn còn một số khoảng trống liên quan đến nghiên cứu về khí TRIES (sẽ được trình bày cụ thể trong luận án này) Do đó, luận án này thực hiện trình bày các tính chất vật lý của chất khí này và xác định bộ tiết diện va chạm electron của chất khí TRIES nhằm mục đích sử dụng cho việc tính toán các hệ số chuyển động electron trong hợp chất của chất khí TRIES với các chất khí khác để mở rộng khả năng xem xét ứng dụng chúng trong công nghệ chế tạo vi mạch
1 6 2 Khí Oxy (O2) [9]
- Oxy là một chất khí không màu, không mùi, ít tan trong nước, duy trì sự sống và sự cháy, bị hóa lỏng ở -1830C Oxi có độ âm điện lớn (3,44), tính oxi hóa mạnh đặc biệt là ở nhiệt độ cao
- Khí O2 ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực và là một trong những chất khí không thể thiếu trong hầu hết các quy trình xử lý plasma trong chế tạo vật liệu màng mỏng
1 6 3 Khí Argon (Ar)[7]
Trong hóa h ọc, Argon là một nguyên t ố hóa h ọc n ằ m trong b ả ng tu ầ n hoàn hóa h ọc, ký hi ệ u là Ar Có s ố nguyên t ử khối là 18 Đây là mộ t ch ấ t khí hi ế m, trong bầu khí quyển Trái Đất, khí Argon chỉ chiếm 0 9% Khí Argon là một khí trơ, không có phản ứng hóa học với các chất hóa học khác Loại khí này có tính chất như sau:
- Tính chất vật lý: Ở dạng lỏng hay dạng rắn, Argon là chất khí không màu, không mùi, không vị, không độc Loại khí này nặng gấp 1,5 lần không khí
- Tính chất hóa học: Argon là khí trơ nên nó không phản ứng với các chất hóa học khác Argon cũng không hòa tan kim loại dù ở thể lỏng hay thể rắn Tuy nhiên, loại khí này có khả năng hòa tan trong nước, độ hòa tan của Argon xấp xỉ với oxygen và gấp 2,5 lần nitrogen Một nghiên cứu cho thấy, khi cho Argon phản ứng với nước, Argon có thể tạo ra các mắt lưới với nước
- Khí Argon tinh khi ế t cung c ấ p s ử dụng cho y tế , ki ể m tra ch ất lượng Khí Argon tinh khi ết cao được dùng plasma trong máy ICP, khí đệm trong máy đo sắ c ký khí
- Khí Argon là l ớp khí b ả o vệ để nuôi c ấ y các tinh th ể silic và germani trong công nghiệ p sả n xu ấ t ch ấ t bán d ẫ n
1 6 4 Khí Krypton (Kr) [65]
Krypton là mộ t nguyên t ố hóa h ọc có ký hi ệ u Kr và số nguyên t ử bằ ng 36 Là mộ t khí hi ế m không màu, krypton có mặ t trong khí quyển Trái Đấ t dưới d ạ ng d ấ u vết và được cô l ậ p b ằng cách chưng cất phân đoạ n không khí l ỏng và nó thường
được s ử d ụ ng cùng các khí hi ế m khác trong các đèn huỳnh quang Krypton là khí
trơ trong ph ầ n l ớn các ứ ng dụng th ự c t ế Krypton cũng có thể tạ o ra các mắ t lưới với nước khi các nguyên t ử c ủa nó b ị mắ c k ẹ t lại trong lưới các phân t ử nước
1 6 5 Khí Xenon (Xe)[64]
- Xenon là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn có ký hiệu Xe và s ố
nguyên t ử bằng 54 Là một khí hiếm không màu, không mùi và rất nặng, xenon có
trong khí quyển Trái Đất với một lượng nhỏ dạng dấu vết và là một phần của h ợ p ch
ấ t khí hi ế m đầu tiên được tổng hợp
- Xenon là thành viên của nhóm các nguyên tố hóa trị 0 được gọi là các khí hi
ế m hay khí trơ Trong các ống chứa khí thì xenon phát ra ánh sáng màu xanh
lam khi khí này bị phóng điện qua Với áp lực nén hàng gigapascal thì xenon dạng kim loại được tạo ra Xenon cũng có thể tạo ra các mắt lưới với nước khi các nguyên tử của nó bị mắc kẹt trong lưới của các phân tử nước
- Khí này được dùng r ộng rãi trong các thi ế t b ị phát ra ánh sáng g ọi là các đèn chớp xenon , được s ử dụng trong các đèn chớp c ủa máy ả nh, để tạ o ra môi
trường kích ho ạ t trong các thi ế t b ị tạ o laser mà sau đó sẽ phát sinh ánh sáng giao
thoa, trong các đèn diệ t khu ẩ n (hi ế m dùng) và s ử dụng trong m ột s ố ứ ng d ụng y
học liên quan đế n b ệ nh da li ễ u Các đèn hồ quang xenon liên t ục, h ồ quang ng ắ n, áp su ấ t cao có nhi ệt độ màu g ầ n v ới ánh sáng M ặ t Tr ờ i lúc gi ữa trưa và được dùng trong các thi ế t b ị giả lậ p M ặ t Tr ời, một s ố hệ th ống đèn chiế u và m ột s ố ứ ng d ụ ng đặ c bi ệ t khác Chúng là các ngu ồn r ấ t t ốt để tạ o ra các tia c ự c tím có bước sóng ng ắn cũng như chúng có các bứ c x ạ r ấ t mạnh trong các bước sóng g ầ n tia h ồ ng ngoại, được sử d ụ ng trong một s ố thiế t b ị quan sát ban đêm
1 6 6 Khí Helium (He)[35]
- Heli (hay Hêli) là nguyên tố trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu He và số hiệu nguyên tử bằng 2
- Tính chất vật lý : Heli có điể m sôi th ấ p nh ấ t trong t ấ t c ả các nguyên t ố và ch ỉ có th ể đông đặc dưới áp su ấ t r ấ t cao Nguyên t ố này thường là khí đơn nguyên tử và là khí trơ
- Tính chất hóa học : He là khí trơ, không độ c không màu không v ị t ỷ tr ọ ng r ấ t th ấ p 0,178g/l và là lo ạ i khí khó hóa l ỏng nh ấ t t ừng được bi ết đế n He có th ể
khuế ch tán t ốt qua ch ấ t r ắ n, nó nh ẹ hơn không khí và argon nhiề u và nó không ph ả n ứ ng v ới h ầ u h ế t các nguyên t ố hóa h ọc do đó rấ t thích h ợp làm khí b ả o v ệ trong công ngh ệ hàn
- Heli được dùng để đẩ y các bóng thám không và khí c ầ u nh ỏ do t ỷ tr ọ ng riêng nh ỏ hơn tỷ tr ọ ng c ủa k hông khí và như chấ t l ỏng làm l ạ nh cho nam châm siêu d ẫ n
- Trong công ngh ệ hàn Heli có tính d ẫ n nhi ệt cao hơn lên cho hồ quang nóng hơn so với s ử d ụng Argon Do đó , Heli b ả o v ệ các chi ti ế t hàn dày t ốt hơn so vớ i Argon, dùng cho các v ậ t liệu có độ dẫ n nhi ệ t cao ho ặ c nhi ệt độ nóng ch ả y cao, hàn cơ khí hóa tốc độ cao
1 6 7 Khí Neon (Ne)[64]
- Neon là nguyên t ố hóa học trong b ả ng tu ầ n hoàn nguyên t ố có ký
hiệu Ne và số nguyên tử bằng 10, nguyên t ử khối bằng 20 Là một khí hi ế m không màu, gần như trơ, neon tạo ra ánh sáng màu đỏ khi sử dụng trong các ống phóng điện chân không và đèn neon, nó có trong không khí với một lượng rất nhỏ
- Tính chất vật lí : Neon là chất khí, không màu, khó hóa lỏng có nhiệt độ nóng chảy -248,60C và sôi ở -2460C
- Tính chất hóa học : Neon là khí hiếm (khí trơ), phi kim Thực tế Neon không tan trong nước, tan ít trong rượu etylic Trơ hóa học: không phản ứng với tất cả các chất khác (đơn chất và hợp chất)
- Ánh sáng màu da cam ánh đỏ mà neon phát ra trong các đèn neon được s ử dụng r ộ ng rãi trong các bi ể n qu ả ng cáo T ừ "neon" cũng được s ử dụng chung để ch ỉ các lo ạ i ánh sáng qu ả ng cáo trong khi th ự c t ế r ấ t nhi ều khí khác cũng được s ử dụng để tạ o ra các lo ạ i màu s ắ c khác Các ứ ng d ụng khác như: Đèn c hỉ thị điệ n th ế cao, thu lôi, ống đo bước sóng, Neon và heli được s ử dụng để t ạ o ra các lo ạ i laser khí và Neon l ỏng được s ử d ụng trong công nghi ệp như một ch ấ t làm l ạ nh nhi ệt độ c ự c thấ p có tính kinh t ế
1 7 Các bộ tiết diện va chạm electron trong các phân tử khí O2 và các nguyên tử khí Ar, Kr, Xe, He, Ne