MỤc lục I. TỔng quan về MÀng hóa dùng làm cảm biến khí (trang 1)
tải về 7.74 Mb.
|
- Điều hướng trang này:
- PHƯƠNG PHÁP CCVD
- PHƯƠNG PHÁP PLD
- LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA PLD
- III. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MÀNG
- Kính hiển vi lực nguyên tử (AFM)
- Nguyên lý cơ bản
| Xử lí nhiệt cho màng:
Trong quá trình tạo màng khâu xử lí nhiệt rất quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến vi cấu trúc của màng. Giai đoạn này có tác dụng làm bay hơi hết dung môi còn lại trong màng, vật chất kết nối với nhau chặc chẽ hơn hình thành nên biên hạt làm ảnh hưởng đến vi cấu trúc của màng. Đối với màng nhạy khí cấu trúc xốp của màng rất được quan tâm Sau khi xử lí nhiệt ta có thể tiến hành phủ điện cực để dễ dàng cho việc phân tích mẫu. PHƯƠNG PHÁP CCVD: CCVD là phương pháp cải tiến từ phương pháp CVD. CVD là phương pháp lắng đọng hơi hóa học. Quá trình này được ứng dụng chủ yếu trong công nghiệp có thể tạo màng đối với nhiều hợp chất như kim loại, oxide, sulfile, nitride, carbide, boride…. Đây là quá trình tiền chất dễ bay hơi được chuyển thông qua thể hơi đến buồng phản ứng, nơi chúng thực hiện các phản ứng tạo thành thể rắn lắng trên đế được đun nóng. Các loại phản ứng trong quá trình CVD phân làm 4 loại: Phản ứng phân li bằng nhiệt độ Phản ứng thu gọn Phản ứng thay thế Phản ứng disproportionation Phương pháp CVD có nhược điểm là khó điều chỉnh nhiệt độ phản ứng để xảy ra hiện tượng phủ, nhiệt độ đế cao đế phải phù hợp với chất được phủ. Buồng phủ thường được tạo chân không cao để tránh lẫn tạp chất. Phương pháp CCVD là cải tiến của phương pháp CVD. CCVD có thể làm việc ở môi trường áp suất khí quyển. Kĩ thuật phủ dựa trên ngọn lửa. Đây là sơ đồ mô tả các bộ phận chính của hai máy CVD và CCVD: 
Hoạt động máy CCVD dựa trên kĩ thuật đốt cháy hạt nano của hãng nGimat dùng để phủ những màng mỏng có chất lượng cao. Trong quá trình phủ chất mang được hòa tan dưới dạng dung dịch, chú ý chất mang phải dễ cháy. Dung dịch này được phun thành hạt có kích cỡ micromet bởi dụng cụ gọi là nanomiser. Những hạt này sau đó được mang đi bởi một dòng oxi đi tới ngọn lửa nơi chúng bị đốt cháy. Đế phủ được đặt trước ngọn lửa. Nhiệt độ từ ngọn lửa phải đủ lớn để cung cấp năng lượng để các hạt nước bốc hơi và để cho tiền chất phản ứng và phủ lên đế. Một trong những thế mạnh của phương pháp này là có thê sử dụng nhiều loại vật liệu phủ và các loại đế khác nhau. Những thuận lợi của phương pháp CCVD so với CVD hay PVD là: Khà năng sản xuất vật liệu đa thành phần một cách đơn giản nhờ điều chỉnh dung dịch hóa học, khả năng tạo nguyên mẫu nhanh, có ý nghĩ thương mại Điều chỉnh được kích thước, hình dáng và hình thái học của hạt nano từ những giọt dung dịch cỡ micromet. Các tiền chất tương đối rẻ, than thiện với môi trường Làm việc trong môi trường khí quyển, đỡ tốn kém và chi phí cho máy tạo môi trường chân không PHƯƠNG PHÁP PLD (Pulse laser deposition) Phương pháp PLD được chú ý trong vài năm vừa qua vì phương pháp này đã phủ được thành công những hợp chất phức tạp. Kĩ thuật PLD lần đầu tiên sử dụng để phủ màng siêu dẫn YBa2Cu3O7. Kể từ đó nhiều vật liệu khó phủ bằng những phương pháp bình thường , đặc biệt là những hợp chất gồm nhiều loại oxit khác nhau đã đươc phủ thành công bởi phương pháp này. Phương pháp này dùng để phủ những màng nhạy PH như Al2O3, Ta2O5, các loại màng chống oxi hóa hoặc ăn mòn… LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA PLD 1916 – Albert Einstein giả định quá trình phát xạ kích thích. 1960 – Theodore H. Maiman xây dựng máy maser (microwave amplification by stimulated emission radiation)-máy khuếch đại vi sóng bằng bức xạ cảm ứng sử dụng thanh ruby như là môi trường tác dụng laser.1962 – Breech và Cross sử dụng laser ruby làm bay hơi và kích thích nguyên tử từ bề mặt chất rắn 1965 – Smith và Turner sử dụng laser ruby để phủ màng . Dánh dấu sự khởi đầu của kĩ thuật PLD Đầu thập niên 80- đánh dấu sự tạo ra thiết bị phủ màng bằng laser và kĩ thuật epitaxy . Một vài nhóm nghiên cứu đã đạt được những kết quả đáng chú ý trong việc sản xuất ra những màng mỏng bằng cách sử dụng kĩ thuật này. 1987 – PLD đã thành công trong việc chế tạo những màng mỏng siêu dẫn nhiệt độ Cuối thập niên 80 – PLD là một kĩ thuật khá nổi tiếng trong việc chế tạo màng mỏng và được chú ý đến rất nhiều.
2000’S- Drs. Koinuma and Kawasaki nghiên cứu cài tiến hệ thống PLD để tạo ra những mẫu có chất lượng cao và giảm thời gian phủ màng NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PLD: 
Bước 1:Chùm laser hội tụ lên bề mặt bia. Với cường độ cao và xung đủ ngắn các nguyên tố được nung nóng lên một cách nhanh chóng và đạt đến nhiệt độ bay hơi và tách ra khỏi bia Bước 2: vật liệu bay đến đế theo các định luật khí động lưc học. Kích thước chùm laser và nhiệt độ plasma ảnh hưởng rất lớn đến quá trình hình thành màng. Khoảng cách giữa bia và đế quyết định góc phủ màng Bước 3: quan trọng để quyết định tính chất màng. Năng lương lớn có thể dễ làm hư hỏng bề mặt đế. Màng mỏng phát triển sau khi vùng nhiệt hóa được hình thành. Khi tốc độ ngưng tụ cao hơn tốc độ phún xạ điều kiện cân bằng nhiệt có thể đạt được, màng sẽ phát triển nhanh chóng trên bề mặt đế. Sự phát triển màng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: mật độ, năng lượng, tốc độ ion hóa, nhiệt độ cũng như là tính chất hóa lí của đế. Hai thông số ảnh hưởng lớn là nhiệt độ đế và thông số bão hòa được mô tả bởi công thức sau: Dm=kTln(R/Re) Re: tốc độ phủ ở trạng thái cân bằng nhiệt T:nhiệt độ R: tốc độ phủ tại thời điểm khảo sát K:hằng số Boltzmann .
Để phân tích màng mỏng hay hệ màng mỏng có rất nhiều phương pháp khác nhau áp dụng cho từng mục đích khác nhau. Vật liệu màng mỏng với đặc trưng của một hệ hai chiều, nên khi phân tích cần gá thêm các bộ phận phụ trợ chuyên dụng hay khi phân tích đòi hỏi các thao tác hợp lý. Bằng cách đó sẽ loại trừ các tín hiệu,các thông tin phản ánh sai với thực chất cấu tạo cũng như cấu trúc màng.Dưới đây là một số phương pháp thường dùng để phân tích một số đặc trưng của màng khi nghiên cứu tính chất hóa học của màng: phân tích hình thái bề mặt màng, phân tích cấu trúc, thành phần hóa học và các trạng thái liên kết cũng như các trạng thái hóa học khác. Phân tích hình thái bề mặt màng: giới thiệu phương pháp : kính hiển vi lực nguyên tử (AFM) Phân tích cấu trúc, trạng thái hóa hóa học: giới thiệu các phương pháp + Phổ kế điện tử Auger (AES) + Phổ kế quang-điện tử tia X (XPS) + Hệ đo độ nhạy khí
Kính hiển vi lực nguyên tử (AFM) Được sáng chế bởi Gerd Binnig và Christoph Gerber vào năm 1986. Loại kính này được phát triển từ một loại kính hiển vi tunen do hai ông chế tạo năm 1982. Thuộc nhóm kính hiển vi quét đầu dò hoạt động trên nguyên tắc quét đầu dò trên bề mặt. Nguyên lý cơ bản: Là loại kính hiển vi dùng để quan sát cấu trúc vi mô bề mặt của vật rắn dựa trên nguyên tắc xác định lực tương tác nguyên tử giữa đầu mũi dò nhọn với bề mặt mẫu,có thể quan sát với độ phân giải nm. Cấu tạo: Một máy AFM được cấu tạo gồm các bộ phận chính sau: +Một mũi nhọn gắn với một cần quét: được làm bằng silic nitric Si3N4 , kích thước khoảng 1 nguyên tử + Nguồn laser: + Phản xạ gương. + Hai nửa tấm pin quang điện (photodiode). + Bộ quét áp điện. 
Hình 1: sơ đồ cấu tạo của AFM Каталог: Cao%20hoc%20quang%20dien%20tu -> Semina%20tren%20lop Semina%20tren%20lop -> BÀi tập quang phổ laser trên lớp cao học quang đIỆn tử K18 Bài 1 tải về 7.74 Mb. Chia sẻ với bạn bè của bạn:
|