2. 1.3.Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân và ngưng tụ
2.2.2. Tạo màng bằng phương pháp phún xạ
Phương pháp phún xạ tạo màng dựa trên hiện tượng va chạm các hạt có
động năng lớn với các nguyên tử cấu thành bia rắn làm bật chúng ra khỏi bia và lắng đọng lên đế. Để quá trình phún xạ diễn ra có hiệu quả, các hạt bắn phá phải có kích thước cỡ nguyên tử và có năng lượng đủ lớn (100-1000eV trong khi các nguyên tử trên bề mặt rắn có năng lượng liên kết từ 2-10 eV) để tạo ra phún xạ từng nguyên tử riêng biệt. Các ion của khí trơ thích hợp nhất với vai trò các hạt bắn phá (phổ biến là khí Ar). Xác suất bứt các nguyên tử ra khỏi bề
mặt chất rắn phụ thuộc vào bản chất và liên kết hóa học giữa các nguyên tử,
điện thế và áp suất khi phún xạ. Quá trình phún xạ có hiệu quả khi hiệu suất phún xạ lớn. Hiệu suất phún xạ được định nghĩa là số nguyên tử vật liệu nguồn thoát ra trên một ion tới bắn phá. Hiệu suất phún xạ phụ thuộc vào cấu trúc bề
mặt vật liệu, khối lượng và năng lượng hạt bắn phá, kiểu tương tác giữa ion với vật liệu (tán xạđàn hồi hay không đàn hồi, góc tán xạ).
Các màng mỏng chế tạo bằng phương pháp phún xạ trong luận văn được thực hiện trên hệ phún xạ Edward Auto 306 đặt tại Viện Khoa học Vật liệu.
Đây là hệ phún xạ catốt với 2 nguồn DC và RF (tần số 13,65 MHz) và 3 bia (1 bia cho nguồn DC và 2 bia cho nguồn RF). Công suất lớn nhất của mỗi nguồn là là 500 W. Các bia tiêu chuẩn có đường kính là 7,5 cm với độ dày 0,5-5mm
được đặt trên các nguồn.
Quá trình phún xạ tạo màng được diễn ra như sau: buồng mẫu được hút chân không cao bằng bơm Turbo đến áp suất 10-5-10-6 mBar. Khí Ar (đóng vai trò các hạt bắn phá) được đưa vào với áp suất 10-2-10-3 mBar trong suốt quá trình phún xạ. Điện trường đặt lên giữa 2 cực anốt và catốt sẽ ion hóa khí Ar
tạo thành một vung plasma, trong đó có các ion Ar+ và các điện tử tự do. Ion Ar+ đượcgia tốc nhờ một điện thế cao trên bia. Chúng hướng tới bia Ti và bắn phá bề mặt bia với năng lượng lớn làm các nguyên tử kim loại bật ra thành các nguyên tử riêng lẻ bay lên lắng đọng trên đế. Do đó làm tăng hiệu suất phún xạ. Khoảng cách giữa đế và bia có thể thay đổi từ 5-25 cm, mâm gá đế mẫu có thể
quay với tốc độ 60 vòng/phút để sự lắng đọng diễn ra đồng đều.
Các thông số liên quan đến quá trình phún xạ như áp suất Ar, tốc độ mọc màng, độ dày màng, nhiệt độ đế đều được chỉ thị bằng đồng hồ đo. Độ dày và tốc độ mọc màng được xác định dựa trên nguyên tắc dao động tinh thể thạch anh.
Đặc biệt, với 2 đường cấp khí tạo plasma, máy có chức năng thực hiện phương pháp phún xạ phản ứng trong môi trường Ar có ôxy để tạo ra các màng ôxit kim loại ngay trong quá trình phún xạ.
Màng thu được được xử lý nhiệt tại các nhiệt độ khác nhau, trong các khoảng thời gian khác nhau. Các mẫu màng này sẽ được nghiên cứu và khảo sát trong chương 3 của luận án.