1.4. Một số phƣơng pháp tổng hợp vật liệu nano
1.4.1. Phƣơng pháp sputtering
Phún xạ (sputtering) hay phún xạ catốt (cathode sputtering) là kỹ thuật chế tạo màng mỏng dựa trên nguyên lý truyền động năng. Ngƣời ta dùng các iơn khí hiếm đƣợc tăng tốc trong điện trƣờng để bắn phá bề mặt bia vật liệu, động năng của ion hoá truyền cho các nguyên tử trên bia khiến chúng bị bật ra bay về phía đế và lắng đọng trên đế.
Khác với phƣơng pháp bay bốc nhiệt trong chân không, phún xạ không làm cho vật liệu bị bay hơi do đốt nóng mà thực chất quá trình phún xạ là quá trình truyền động năng. Vật liệu nguồn đƣợc tạo thành dạng các tấm bia (target) và đƣợc đặt tại điện cực (thƣờng là catốt), buồng đƣợc hút chân khơng cao và nạp khí hiếm với áp suất thấp (cỡ 10-2 mbar). Dƣới tác dụng của điện trƣờng, các ngun tử khí hiếm bị iơn hóa, tăng tốc và chuyển động về phía bia với tốc độ lớn và bắn phá bề mặt bia, truyền động năng cho các nguyên tử vật liệu tại bề mặt bia. Các nguyên tử đƣợc truyền động năng sẽ bay về phía đế và lắng đọng trên đế. Các nguyên tử này đƣợc gọi là các nguyên tử bị phún xạ. Hình 1.18 minh hoạ nguyên lý của phƣơng pháp sputtering.
Hình 1.18. Nguyên lý của phương pháp sputtering tạo màng mỏng.
1.4.2. Phƣơng pháp lắng đọng xung laser (PLD)
Trong phƣơng pháp PLD, ngƣời ta sử dụng một chùm laser công suất cao dƣới dạng xung chiếu vào bia làm bốc hơi vật liệu để lắng đọng lên đế tạo thành màng mỏng. Bia và đế đƣợc đặt trong một buồng chân không (hoặc chứa một chất khí nào đó). Để điều chỉnh chùm tia chiếu trên bề mặt bia, ngƣời ta sử dụng một hệ thống quang học. Ƣu điểm của phƣơng pháp lắng đọng xung laser là: thực hiện bốc bay hầu hết vật liệu (kim loại, chất điện môi, chất bán dẫn,...), dễ dàng điều chỉnh đƣợc các thông số chế tạo, thời gian tạo mẫu nhanh. Nguyên lý của phƣơng pháp lắng đọng xung laser đƣợc minh hoạ trên hình 1.19.
Hình 1.19. Nguyên lý lắng đọng xung laser.