wolffang2931991
New Member
Download miễn phí Tiểu luận Nghiên cứu chế tạo màng ito bằng phương pháp phún xạ magnetron
MỤC LỤC
Chương 1. TỔNG QUAN. . . 3
1.1. Giới thiệu sơ lược về phương pháp tạo màng dẫn điện trong suốt . 3
1.1.1. Các phương pháp . . . 3
1.1.2. Phương pháp phún x ạ magnetron DC . . 3
1.2. Giới thiệu màng ITO . . . 4
1.2.1. Giới thiệu màng trong su ốt dẫn điện (TCO) . 4
1.2.2. Giới thiệu màng ITO . . . 4
Chương 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C ỨU. 6
2.1. Tạo màng bằng phương pháp phún x ạ trong hệ Univex 450 . 6
2.1.1. Hệ tạo màng mỏng Univex 450 . . 6
2.1.2. Quy trình tạo màng . . . 7
2.2. Các phép đo xác đ ịnh tính chất của m àng . . 9
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN . . 10
3.1. Ảnh hưởng của quá tr ình chế tạo lên tính chất điện và quang của màng
ITO trong phương pháp phún x ạ magnetron DC . . 10
3.1.1. Khoảng cách bia - đế và áp suất phún xạ . . 10
3.1.2. Công suất phún xạ . . . 13
3.1.3. Nhiệt độ đế . . . 15
3.1.4. Độ dày màng . . . 17
3.1.5. Khí Ôxi . . . 20
3.1.6. Xử lý nhiệt sau khi phủ . . 22
3.2. Kết luận . . . 25
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
........ ... 103.1.2. Công suất phún xạ ................................ ................................ .... 13
3.1.3. Nhiệt độ đế ................................ ................................ ............... 15
3.1.4. Độ dày màng ................................ ................................ ............ 17
3.1.5. Khí Ôxi................................ ................................ ..................... 20
3.1.6. Xử lý nhiệt sau khi phủ ................................ ............................. 22
3.2. Kết luận ................................ ................................ ........................... 25
TÀI LIỆU THAM KHẢO
3Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu sơ lược về phương pháp tạo màng dẫn điện
trong suốt
1.1.1. Các phương pháp
Hiện nay có nhiều phương pháp tạo màng oxide trong suốt dẫn điện (TCO)
như:
Phương pháp solgel
Phương pháp xung laser
Phương pháp phún xạ
Phương pháp bay hơi ngưng tụ hóa học
Phương pháp bốc bay nhiệt, bốc bay bằng chùm electron
Phương pháp mạ ion hoạt tính
Mỗi phương pháp đều có những đặc điểm riêng, việc lựa chọn phương
pháp phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như:
Loại vật liệu tạo màng
Kích thước đế, vật liệu đế
Các tính chất lý, hóa cần đạt được
Tính đơn giản trong chế tạo
1.1.2. Phương pháp phún xạ magnetron DC
Đề tài này sử dụng phương pháp phún xạ magnetron DC. Ta chọn phương
pháp này vì nó có những tiện lợi sau
Nhiệt độ đế thấp, có thể xuống đến nhiệt độ ph òng
Độ bám dính tốt của màng trên đế
Vận tốc phủ cao, có thể đạt 12 µm/phút
Dễ dàng điều khiển
Các hợp kim và hợp chất của các vật liệu với áp suất h ơi rất khác nhau
có thể dễ dàng phún xạ
Phương pháp có chi phí không cao
Có khả năng phủ màng trên diện tích rộng, có thể đạt 3m x 6m
Phương pháp phún xạ magnetron là phương pháp phún xạ được tăng cường
bằng từ trường. Trong phương pháp này sự sắp xếp thích hợp giữa từ trường đã
tăng mật độ ion hóa trên bề mặt bia lên nhiều lần dẫn đến tăng vận tốc phún xạ
so với phương pháp phún xạ thường
Ngoài ra với mật độ ion hóa cao trong vùng không gian trên bề mặt bia nên
các phản ứng hóa học trong vùng này cũng dễ xảy ra do năng lượng và xác suất
va chạm cao, điều này cho phép khả năng điều khiển các quá tr ình tạo màng có
kích hoạt phản ứng
4Trong phương pháp phún xạ Magnetron người ta phân ra làm hai loại là :
phún xạ DC và phún xạ RF. Đối với vật liệu dẫn điện có thể d ùng hai phương
pháp. Phương pháp RF dùng cho vật liệu không dẫn điện
1.2. Giới thiệu màng ITO
1.2.1. Giới thiệu màng trong suốt dẫn điện (TCO)
Màng oxide trong suốt dẫn điện có rất nhiều thuận lợi tron g kĩ thuật quang
điện, ví dụ như màng tạo bằng vật liệu: tin oxide( SnO 2), indium oxide, zinc
oxide( ZnO)…
Ứng dụng quan trọng của màng trong suốt dẫn điện TCO dựa trên ưu điểm
như độ truyền qua cao, sự phản xạ hồ ng ngoại cao và độ dẫn điện cao. Ba yêu
cầu chính :
Bề rộng vùng cấm lớn hơn 3,1 eV
Dẫn điện bằng elctron trong vùng dẫn và mật độ trạng thái trong
vùng dẫn phải lớn
Electron dẫn trong tinh thể oxide có được bằng cách thay thế các
ion dương hay ion âm bằng các ion khác loại hay tạo thêm
khoảng trống oxi hay khoảng trống ion âm
Trong tất cả các loại màng TCO thì màng Indium tin oxide (ITO) được
quan tâm nhiều vì ngoài yếu tố về độ dẩn điện cao và độ truyền qua cao thì nó
có những tính chất như trơ về hóa học, độ bám dính đế cap v à có độ rắn.
1.2.2. Giới thiệu màng ITO
a. Cấu tạo
Màng ITO được tạo từ hỗn hợp của hai loại bột oxide: Indium oxide
(In2O3) và Tin Oxide ( SnO2), trong đó In và O là những thành phần cơ bản,
thêm Sn như là tạp chất donor
b. Cơ chế dẫn điện
Cơ chế dẫn điện của ITO chủ yếu do các electron trong vùng dẫn. Những
electron này được sinh ra do có sự pha tạp donor hay do sự thiếu oxi trong cấu
trúc màng
Khi pha tạp chất thì nguyên tử tạp chất phải có electron hóa trị lớn h ơn
hay bằng 4, do nguyên tử pha tạp có 4 elctron hóa trị sẽ thay thế cho một
nguyên tử In có 3 electron hóa trị, khi đó thừa một electron hóa trị , chỉ cần
một nhiệt độ nào đó thì điện tử được giải phóng và chuyển động tự do trong
tinh thể và dẫn điện.
c. Ứng dụng
Màng ITO đã được nghiên cứu từ rất lâu và cho đến nay vẫn được xem là
vật liệu tốt nhất cả về tính chất quang, tính chất điện v à độ bền cơ hóa nên vẫn
được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng.
Do có độ truyền qua cao ở vùng khả kiến và điện trở suất thấp thường được
dùng làm điện cực trong suốt trong các loại màn hình, pin mặt trời màng mỏng,
5và gần đây được dùng chủ yếu trong công nghệ màn hình phẳng (FPD), đi-ốt
phát quang hữu cơ (OLED).
d. Đặt vấn đề nghiên cứu
Hiện nay, ngoài việc tìm các vật liệu khác thay thế cho ITO nh ư ZnO và
SnO2 pha tạp, nhiều nghiên cứu vẫn được tiếp tục tiến hành trên ITO để giảm
điện trở suất hơn nữa (~10-4 Ωcm) trong khi mức độ trong suốt vẫn cao (> 85%
trên đế thủy tinh).
Ngoài ra, mỗi ứng dụng khác nhau lại đòi hỏi những mức độ ưu tiên khác
nhau về tính chất điện, quang hay cấu trúc tinh thể của màng ITO, do đó việc
nghiên cứu sự ảnh hưởng của phương pháp và điều kiện chế tạo lên các tính
chất như cấu trúc tinh thể, sự định hướng tinh thể, tính chất bề mặt, tính chất c ơ
học, độ bền hóa học,… là cần thiết nhằm tăng cường hiệu năng sử dụng ITO
cho các linh kiện trong thực tiễn
Đề tài này nghiên cứu sự ảnh hưởng của điều kiện chế tạo lên tính chất quang
và tính chất điện của màng ITO.
6Chương 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C ỨU
2.1. Tạo màng bằng phương pháp phún xạ trong hệ Univex
450
2.1.1. Hệ tạo màng mỏng Univex 450 (Hình 2.1)
Hình 2.1 Hệ tạo màng mỏng Univex 450
Hệ thống bơm chân không:
− Bơm sơ cấp TRIVAC D40B, loại bơm rotor lá gạt, làm việc ở môi trường
áp suất 760 – 10-3 torr, vận tốc bơm 46 m3/h.
− Bơm Turbo phân tử TURBOVAC 1000, tạo được chân không cao, áp
suất bình thường đạt được 10-6 torr trong điều kiện môi trường độ ẩm cao (độ
ẩm tương đối RH 60 - 90%), vận tốc bơm 1000 l/s.
Buồng chân không:
− Buồng có dạng hình trụ, đường kính 450 mm, cao 500 mm.
− Buồng có các lỗ để nối với các thiết bị đo đạc từ bên ngoài vào.
− Buồng có hệ thống nước giải nhiệt trên thành buồng phía ngoài.
− Đóng mở buồng bằng hệ thống motor.
Thiết bị đo áp suất:
− Trong vùng áp suất cao 760 – 10-2 torr: sử dụng áp kế Pirani
7− Trong vùng áp suất thấp 10-2 – 10-9 torr: sử dụng áp kế Penning
− Bộ điều khiển và hiển thị kỹ thuật số: Combivac CM31
Thiết bị đo lưu lượng khí làm việc: Tylan 2900C
− Khả năng điều chỉnh lưu lượng 0 – 100 sccm, điều khiển và hiển thị số.
Thiết bị cấp nhiệt đế:
− Đường kính tối đa của đế là 100 mm
− Khoảng nhiệt độ: nhiệt độ ph òng đến 4500C, sai số 0.10C
− Cảm biến đo nhiệt độ, bộ phận điều khiển v à màn hình hiển thị kỹ thuật
số
Thiết bị làm sạch bề mặt đế bằng phóng điện khí : C2000
− Điện thế 0 – 2000 V, dòng tối đa 60 mA, áp suất phóng điện làm sạch đế
thông thường là 10-2 torr ở khoảng cách đế - cathode l