2.1. Cỏc phƣơng phỏp chế tạo mẫu
2.1.2. Chế tạo màng mỏng AuFe bằng phương phỏp bốc bay nhiệt trong chõn khụng
chõn khụng
Bốc bay nhiệt trong chõn khụng là kỹ thuật chế tạo màng mỏng bằng cỏch đốt núng cỏc vật liệu đến khi bay hơi trong mụi trường chõn khụng cao và hơi này ngưng tụ trờn đế. Bộ phận chớnh của thiết bị bốc bay nhiệt là một buồng kớn được hỳt chõn khụng cao (10-5 - 10-6 Torr) nhờ cỏc bơm chõn khụng (bơm khuếch tỏn hoặc bơm phõn tử...). Người ta dựng một thuyền điện trở (thường làm bằng cỏc vật liệu chịu nhiệt tốt và ớt tương tỏc với vật liệu) để đốt núng chảy đến bay hơi cỏc vật liệu cần tạo màng. Vật liệu bay hơi sẽ ngưng tụ lờn cỏc đế được gắn vào giỏ phớa trờn (hỡnh 2.1). Đế cú thể được làm mỏt hay đốt núng (tựy theo mục đớch tạo màng) để điều khiển cỏc quỏ trỡnh lắng đọng của vật liệu trờn màng. Đõy là một phương phỏp đơn giản dễ thực hiện để chế tạo màng cỏc màng mỏng, tuy nhiờn nhược điểm của nú là khụng thể chế tạo cỏc màng quỏ mỏng, khả năng điều khiển chiều dày của phương phỏp này rất kộm do tốc độ bay hơi là rất khú kiểm soỏt.
Hỡnh 2.1. Ảnh và sơ đồ hệ bốc bay nhiệt Univex 300 Quy trỡnh chế tạo:
Hợp kim Au-Fe được chế tạo bằng cỏch đun núng chảy đồng thời 2 kim loại trong lũ cao tần chõn khụng trong thiết bị tạo băng vụ định hỡnh (Melt-spinner System, Edmund Buhler-Germany) tại Khoa Vật lý, ĐHKHTN. Với mục đớch chế tạo màng mỏng sắt từ cú cụng thức phõn tử AuFe3, khối lượng cỏc kim loại với độ tinh khiết cao (99,6%) đó được tớnh toỏn để trộn lẫn (1,3340g Au và 1,1347g Fe). sau khi trộn, hỗn hợp được cho vào ống thạch anh và đưa vào lũ cao tần chõn khụng (10-3 Torr) để thực hiện nấu chảy.
Hỗn hợp được nấu trong lũ cao tần trong 7 phỳt, rồi để nguội tự nhiờn và lấy ra. Hỗn hợp cú màu sỏng bạc và đồng nhất. Sau khi được mài sơ bộ và rửa sạch bằng cồn, khối hợp kim được khảo sỏt cấu trỳc bằng phộp đo XRD và một số tớnh chất điện, từ, quang trước khi được sử dụng để chế tạo màng mỏng.
Khối hợp kim được rửa sạch bụi bẩn, dầu mỡ trong quỏ trỡnh cất giữ và đo đạc bằng cỏch rung siờu õm trong dung dịch cồn 900. Sau đú nú được sấy khụ và đưa vào thuyền làm bằng kim loại Tantan rồi gắn vào giỏ trong buồng chõn khụng để thực hiện bốc bay trờn thiết bị Univex 300. Đế Lamen đó được chuẩn bị và gắn vào vị trớ đặt đế, cú khoảng cỏch khụng đổi so với vị trớ đặt thuyền, để trỏnh trường hợp bốc bay khụng đều khi thực hiện lần tiếp theo. Mỗi lần bốc bay cú thể chế tạo được đồng thời 4 mẫu để đỏp ứng được số lượng phộp đo khảo sỏt tớnh chất và tiện so sỏnh khi sử dụng một mẫu thực hiện cấy ion. Sau mỗi lần chế tạo, cỏc màng mỏng được khảo sỏt đo độ dày để kiểm tra và tớnh toỏn cỏc thụng số kĩ thuật cho lần