PHẦN THỰC NGHIỆM
3.1.2. Thiết kế và chế tạo hệ phún xạ magnetron.
phún xạ magnetron.
Dựa vào nguyên tắc hoạt động của hệ phún xạ magnetron, trong công trình này, chúng tôi chế tạo và cải tiến hệ phún xạ magnetron không cân bằng nhằm mục đích: (1) đảm bảo cho các hạt lên đế có năng lượng cao để màng đạt được cấu trúc tinh thể ngay trong quá trình chế tạo mà không phải ủ nhiệt
màng; (2) nguyên tử N đủ năng lượng để thay thế cho O trong tinh thể TiO2. Cấu tạo của hệ magnetron không cân bằng (hình 3.4.1) như sau:
Vỏ ngoài làm bằng inox được nối đất có chức năng làm giá đỡ và làm anode. Kích thước của vỏ 91x91x51mm3.
Hình 3.5. Hệ magnetron không cân bằng trong quá trình phún xạ
Hình 3.4.2. Bố trí nam châm trong hệ phún xạ magnetron không cân bằng
Hình 3.4.1. Thiết kế và chế tạo hệ magnetron không cân bằng
Giá đặt đế
Plasma trên bề mặt bia
Vỏ trong làm bằng inox được nối cực âm có chức năng định vị nam châm và dùng làm cathode. Kích thước của vỏ 81x81x 41mm3.
Áo nước làm lạnh bia được chế tạo bằng ống đồng, dày 3mm, đường kính 15mm. Ống đồng được uốn gấp khúc theo hình chữ nhật và được hàn tiếp xúc vào tấm đồng dày 3mm.
Từ trường được tạo bằng loại nam châm vĩnh cửu Ferit. Hệ nam châm được xếp liền nhau tạo thành một khung hình vuông, giữa khung này đặt nam châm đối cực với chúng. Để bố trí hệ không cân bằng, nam châm ở giữa có cường độ từ trường nhỏ hơn nhiều so với các nam châm vòng quanh (hình 3.4.1, 3.4.2). Vì vậy, các đường sức từ trên bề mặt bia sẽ không cân bằng giữa hai cực trong và ngoài. Khoảng cách giữa hai cực nam châm là 2.25cm (hình 3.4.2). Cường độ từ trường của hệ (đo tại điểm giữa hai cực trên bề mặt bia) khoảng 550Gauss. Khi muốn cải tiến để nâng cao tính không cân bằng của hệ, lõi nam châm ở giữa được thay bằng lõi sắt nối từ. Lúc đó từ trường giảm xuống còn 400Gauss. Tuy nhiên, tính không cân bằng của hệ có thể được nâng cao hơn nữa bằng cách nâng bia lên khỏi bề mặt hệ magnetron một khoảng 3cm và chèn vào giữa khoảng trống này một tấm đồng phẳng dùng để giải nhiệt. Lúc này từ trường giảm xuống còn 200Gauss. Các hệ phún xạ magnetron có mức độ không cân bằng khác nhau được dùng để:
- Hệ phún xạ magnetron không cân bằng có từ trường khoảng 550Gauss dùng để chế tạo màng TiO2.
- Hệ phún xạ magnetron không cân bằng có từ trường khoảng 400Gauss dùng để xác định cơ chế nhằm đạt được lượng pha tạp nitrogen (N) cao trong màng TiO2:N để màng hấp thụ tốt ánh sáng vùng khả kiến.
- Hệ phún xạ magnetron không cân bằng có từ trường khoảng 200Gauss dùng để chế tạo màng TiO2:N có tính năng quang xúc tác tốt trong vùng ánh sáng khả kiến.