PHƯƠNG PHÁP PHÚN XẠ MAGNETRON KHÔNG CÂN BẰNG
4.2.2. Bàn luận.
- Trong cùng một thời gian phún xạ, màng được chế tạo ở áp suất thấp hơn có độ dày lớn hơn (bảng 4.2.1). Điều này được giải thích bởi sự tán xạ và mất mát năng lượng do va chạm xảy ra ở áp suất phún xạ cao sẽ làm giảm mật độ và năng lượng hạt lên đế, đồng thời làm giảm ứng suất màng, cũng như độ kết tinh của tinh thể. Tuy nhiên, màng được chế tạo ở áp suất p = 9mtorr cho độ kết tinh thấp hơn ở p = 13mtorr (hình 4.5). Như vậy, khi áp suất phún xạ càng thấp thì sẽ xảy ra hiện tượng tái phún xạ do năng lượng hạt đến đế càng lớn. Chính quá trình tái phún xạ này làm giảm độ kết tinh.
Hình 4.6.Khả năng phân hủy MB của màng TiO2 được chế tạo tại p khác nhau.
Hình 4.4.Phổ truyền qua của màng TiO2 trên đế thủy tinh khi p khác nhau.
Hình 4.5. Giản đồ XRD của màng TiO2 được chế tạo tại p khác nhau.
- Khi thay đổi áp suất phún xạ, màng trên đế thủy tinh có độ truyền qua cao nhất trong vùng khả kiến từ 80% – 89% (hình 4.4). Ở p = 13mtorr, màng có độ kết tinh cao nhất (hình 4.4) nên độ truyền qua nhỏ nhất (hình 4.4). Điều này xảy ra là do khi đó mật độ hạt lớn hơn dẫn đến làm tăng độ phản xạ, nghĩa là giảm độ truyền qua (chương 1, mục 1.2.2).
- Khi thay đổi áp suất phún xạ, nhiệt độ đế thay đổi từ 207oC - 215oC, tất cả các màng đều đạt được cấu trúc tinh thể ngay trong quá trình chế tạo. Pha thể hiện là hỗn hợp anatase A(101) và A(004) (hình 4.5).
- Từ hình 4.6, cho thấy tính năng quang xúc tác của màng tốt nhất khi màng được chế tạo ở áp suất phún xạ p = 13mtorr. Trong khi đó, ở điều kiện này, độ kết tinh của màng là cao nhất, độ truyền qua của màng trên đế thủy tinh trong vùng khả kiến là thấp nhất, nghĩa là độ xốp của màng là nhỏ nhất. Sự làm giảm độ xốp của màng nhưng vẫn duy trì tính năng quang xúc tác tốt có thể được giải thích trên cơ sở làm giảm khả năng tái hợp cặp điện tử - lỗ trống do độ kết tinh cao. Hơn nữa, theo giản đồ Thorton (chương 2, mục 2.2.4), ở điều kiện chế tạo này, màng vẫn còn đủ xốp để diện tích hiệu dụng bề mặt đủ lớn và hiển nhiên rằng tính năng quang xúc tác của màng vẫn tốt.
Như vậy, áp suất phún xạ tối ưu để màng có tính năng quang xúc tác tốt nhất là p =13mtorr. Đối với các công trình khác với cấu tạo của hệ phún xạ khác nhau cho áp suất phún xạ tối ưu này khác nhau. Ví dụ như p = 7.5mtorr [47], p = 4mtorr [30], p = 15mtorr [45].
Tóm lại, tính năng quang xúc tác tốt nhất với áp suất phún xạ p = 13mtorr. Ở điều kiện này, màng có độ kết tinh cao, độ dày thích hợp và đủ xốp.