ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Nguyễn Thị Thanh Nga
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÀNG ZnO BẰNG PHƢƠNG PHÁP CVD LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội - Năm 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

1.2.1.2. Khả năng thăng hoa của các β-đixetonat kim loại
và ứng dụng của chúng 6
1.2.2. Axit cacboxylic và cacboxylat kim loại 8
1.2.2.1. Đặc điểm cấu tạo và khả năng tạo phức
của các axit monocacboxylic 8
1.2.2.2. Khả năng thăng hoa của các cacboxylat kim loại
và ứng dụng của chúng 11
1.3. Màng mỏng và phƣơng pháp lắng đọng hơi hóa học 12
1.3.1. Màng mỏng và ứng dụng của màng mỏng 12
1.3.2. Các phƣơng pháp chế tạo màng mỏng 15
1.3.3. Phƣơng pháp lắng đọng hơi hoá học
(Chemical Vapour Deposition – CVD) 17
1.4. Một số phƣơng pháp nghiên cứu màng mỏng 20
1.4.1. Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 20
1.4.2. Kính hiển vi điện tử quét (SEM) 22
1.4.3. Phƣơng pháp phổ phát quang 23
1.4.4. Phƣơng pháp phổ tử ngoại khả kiến (UV – Vis) 25
1.4.5. Phƣơng pháp đo bề dày màng và hình thái học bề mặt 26
CHƢƠNG 2 – ĐỐI TƢỢNG, MỤC ĐÍCH, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU 27
2.1. Đối tƣợng, mục đích và phƣơng pháp nghiên cứu 27
2.1.1. Axetylaxeton (HA) 27
2.2. Các phƣơng pháp nghiên cứu 28
2.2.1. Xác định hàm lƣợng kim loại trong phức chất. 28
2.2.2. Phƣơng pháp phổ hấp thụ hồng ngoại 29
2.2.3. Phƣơng pháp phân tích nhiệt 30
2.2.4. Phƣơng pháp thăng hoa ở điều kiện áp suất thấp 30
2.2.5. Giản đồ nhiễu xạ tia X 31
2.2.6. Phổ tử ngoại – khả kiến (UV – Vis) 31
2.2.7. Phổ huỳnh quang 32

2
.H
2
O 52
3.6.2.1. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các màng 52
3.6.3.2.Nghiên cứu hình thái bề mặt màng 54
3.6.3.3. Nghiên cứu tính chất quang của màng 55
3.6.3.4. Đo bề dày và hình thái học bề mặt 57
KẾT LUẬN 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO 59
Hình 3.9: Ảnh SEM của màng ở 500
o
C
49
Hình 3.10: Ảnh SEM của màng ở 550
o
C
49
Hình 3.11: Phổ truyền qua của màng ở các nhiệt độ 350 - 550
o
C
50
Hình 3.12: Phổ PL của màng ở các nhiệt độ 350 - 550
o
C
51
Hình 3.13: Giản đồ nhiễu xạ tia X chồng của màng ở các nhiệt độ khác
nhau
53
Hình 3.14: Ảnh SEM của màng ở 250
o
C
54
Hình 3.15: Ảnh SEM của màng ở 500
o
C
54
Hình 3.16: Phổ truyền qua của màng ở các nhiệt độ 250 - 500
o
C

BẢNG BIỂU

Bảng 3.1 : pH kết tủa hiđroxit Zn(OH)
2
và pH tổng hợp các
axetylaxetonat kẽm
35
Bảng 3.2: Hàm lượng kim loại trong các phức chất
37
Bảng 3.3: Các dải hấp thụ đặc trưng trong phổ hấp thụ hồng ngoại của
phức chất axetylaxetonat và phối tử.
38
Bảng 3.4: Các dải hấp thụ đặc trưng trong phổ hấp thụ hồng ngoại của
phức chất pivalat và phối tử
40
Bảng 3.5: Kết quả phân tích nhiệt của các phức chất
42
Bảng 3.6: Kết quả khảo sát khả năng thăng hoa của các phức chất

CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN
1.1. Khả năng tạo phức của Zn
2+

Kẽm là nguyên tố thuộc chu kỳ 4, có cấu hình electron [Ar] 3d
10
4s
2
. Khác với
các nguyên tố khác như Cu, Ag, Au có thể mất electron d tạo nên những trạng thái
oxi hóa khác nhau, kẽm không có khả năng đó, nghĩa là các electron hóa trị của
chúng chỉ là các electron thuộc phân lớp s. Do đó nếu theo định nghĩa kim loại
chuyển tiếp là nguyên tố mà nguyên tử của nó ở trạng thái trung hòa hoặc ở một
trạng thái oxi hóa nào đó có obitan d hoặc f chưa điền đủ electron thì kẽm không phải
là kim loại chuyển tiếp [6]. Tuy nhiên, kẽm giống kim loại chuyển tiếp ở chỗ có khả
năng tạo nên phức chất mặc dù khả năng đó kém hơn.Trong dung dịch nước, kẽm tạo
ion phức chất bát diện [Zn(H
2
O)
6
]
2+
không màu.
Số phối trí đặc trưng nhất của Zn

2
O)
6
](BrO
3
)
2
. Các phức chất hiđroxo của Zn
2+
có số phối trí
4, 6, thậm chí bằng 3 tùy thuộc vào nồng độ OH
-
như: Na[Zn(OH)
3
], Na
2
[Zn(OH)
4
],
Ba
2
[Zn(OH)
6
] [1].
Ion Zn
2+
có cấu hình bền 3d
10
, tức là mỗi obitan d đã được điền đủ 2 electron
nên không có sự chuyển dời các electron giữa các obitan có phân mức năng lượng

2
R
3

Vì có 2 nhóm xeton (C=O) ở vị trí β đối với nhau nên nguyên tử H ở vị trí α
rất linh động, do đó phân tử β-đixeton ở điều kiện thường có tính axit yếu (pK
a
=
8,82), có thể tồn tại ở 2 dạng là xeton và enol [15]:
R
1
C CH C R
3
R
2
O
O
R
1
C C C R
3
R
2
O
OH

Dạng xeton Dạng enol
Tuỳ thuộc dung môi mà dạng xeton hay enol chiếm ưu thế. Trong dung môi
phân cực, dạng xeton chiếm ưu thế, còn trong dung môi không phân cực dạng enol
chiếm ưu thế. Các β-đixeton ở dạng enol là các axit yếu:


trên liên kết M-O là không đáng kể và các
liên kết M-O mang tính cộng hóa trị là chủ yếu. Điều này lí giải tính bền vững của
các β-đixetonat kim loại. Nhiều β- đixetonat kim loại thăng hoa không phân hủy dưới
áp suất thấp cũng như áp suất thường [11]. Nhờ khả năng đó mà các β-đixeton được
sử dụng rộng rãi làm tác nhân chiết, nhiều β- đixetonat kim loại có khả năng thăng
hoa được dùng để chế tạo màng oxit kim loại, tách các kim loại.
Khả năng tạo phức chất vòng càng cũng thể hiện ở nguyên tử cacbon ở gốc
ankyl. Ngoài ra các β-đixeton cũng có thể là phối tử một càng khi nguyên tử trung
tâm chỉ liên kết với một nguyên tử oxi trong phối tử β-đixeton hoặc tạo nên các phức
chất hai nhân mà cầu nối có thể là nguyên tử oxi của phối tử β-đixeton như trong
phức Re
2
Cl
4
(CH
3
COCHCOCH
3
) [30].
Một trong những β – đixeton đơn giản và rẻ tiền nhất là axetylaxeton. Người
ta thường tổng hợp các axetylaxetonat kim loại từ dung dịch nước hay dung dịch
nước - hữu cơ. Có nhiều phương pháp khác nhau để tổng hợp các axetylaxetonat kim
loại, tuy nhiên gần đây người ta thường sử dụng phương pháp Xtaix [3] do phương
pháp này đơn giản và cho hiệu suất cao.
Theo phương pháp này, dung dịch amoni axetylaxetonat (NH
4
A) với lượng dư
50% được thêm vào dung dịch muối clorua kim loại (MCl
n

 Khi pH của dung dịch cao thì ngoài phản ứng (1) còn có phản
ứng phụ :
M
n+
+ nOH
-
M(OH)
n

làm giảm hiệu suất tổng hợp, đồng thời sản phẩm thu được không tinh khiết.
Vì vậy người ta thường giữ pH của dung dịch phản ứng nhỏ hơn pH bắt đầu
tạo hiđrôxit kim loại một ít. Kết tủa phức chất tách ra được lọc, rửa bằng nước cất và
làm khô trong không khí.
Các tác giả [20] đã tổng hợp được kẽm axetylaxetonat bằng cách đun nóng
dung dịch hỗn hợp: kẽm axetat và axetylaxeton, sau đó làm lạnh và kết tinh kẽm
axetylaxetonat bằng hỗn hợp hexan – clorofom. Hiệu suất của phương pháp này là
63%.
1.2.1.2. Khả năng thăng hoa của các β-đixetonat kim loại và ứng dụng của
chúng.
Hiện nay khả năng thăng hoa của các β-đixetonat kim loại đang được quan
tâm nghiên cứu do các β-đixetonat có khả năng thăng hoa được ứng dụng trong nhiều
lĩnh vực khác nhau như: chế tạo màng oxit kim loại siêu mỏng ứng dụng trong các
ngành công nghiệp cao, tách, làm giàu các nguyên tố,…
Rất nhiều các β-đixetonat kim loại như axetylaxetonat của đồng, nhôm, crom,
scandi… có khả năng thăng hoa. Khả năng thăng hoa của các β-đixetonat phụ thuộc
rất nhiều vào bản chất của phối tử, thành phần phức chất và phương pháp điều chế.
Thực tế cho thấy các β-đixetonat và cacboxylat kim loại bão hòa cầu phối trí
bền hơn rất nhiều so với các hợp chất tương ứng chưa bão hòa. Do vậy, vào những
năm 70 của thế kỉ trước, người ta cho rằng các phân tử nước kết hợp với ion trung
tâm để bão hòa phối trí của ion trung tâm đã làm tăng độ phân cực của phức chất và

= 97,37%) ra khỏi hỗn hợp cao.
Người ta đã tách được các nguyên tố đất hiếm bằng phương pháp thăng hoa
phân đoạn các đipivaloylmetanat của chúng dựa vào khả năng thăng hoa kém hơn
của các dẫn xuất các nguyên tố đất hiếm nhẹ (La-Gd) so với các dẫn xuất của các
nguyên tố đất hiếm nặng (Tb-Lu) [18]. Dựa vào khả năng thăng hoa khác nhau của
các axetylaxetonat người ta cũng đã tách được đất hiếm ra khỏi U(IV), Th(IV),
Sc(III).
Tác giả [10] đã chế tạo thành công màng Cu
2
O từ tiền chất CuA
2
Kết quả cho
thấy màng thu được là Cu
2
O đơn pha, gồm các hạt có kích thước 35 – 40nm, có bề
mặt tương đối đồng đều và hấp thụ photon trong vùng 300 – 500nm hứa hẹn ứng
dụng trong công nghệ chế tạo pin mặt trời, xúc tác cho các phản ứng quang hóa.
1.2.2. Axit cacboxylic và cacboxylat kim loại
1.2.2.1. Đặc điểm cấu tạo và khả năng tạo phức của các axit monocacboxylic
Các axit cacboxylic là những hợp chất hữu cơ có công thức cấu tạo chung như
sau:
R C
O
O
H

Phân tử của chúng gồm hai phần:
- Nhóm cacboxyl (-COOH)
- Gốc hiđrocacbon (R)
Tùy thuộc vào gốc R mà các axit này thể hiện các tính chất khác nhau. Do có

O
H
OH
H
O H
H

Tính chất của các axit cacboxylic được quyết định bởi nhóm chức cacboxyl.
Do hiệu ứng liên hợp +C mà liên kết O-H trong axit cacboxylic phân cực về phía oxi
mạnh hơn nên dễ dàng bị proton hóa. Tuy nhiên các axit cacboxylic đều là các axit
yếu (hằng số phân li axit K
a
~10
5
), khi mạch cacbon càng dài và càng phân nhánh thì
tính axit càng giảm. Nhờ tính linh động của nguyên tử hiđro trong nhóm cacboxyl và
khả năng cho electron của nguyên tử oxi trong nhóm -COO
-
nên các axit cacboxylic
tạo phức rất tốt với các kim loại, thường gặp nhất là trường hợp tạo phức trong đó ion
kim loại thay thế nguyên tử hiđro tạo nên phức vòng càng.
Các cacboxylat kim loại được tổng hợp theo nhiều phương pháp khác nhau:
1. Thực hiện phản ứng giữa oxit với axit tương ứng:
M
2
O
n

O + nCO
2
+ nH
2
O
Ví dụ: các pivalat của Y(III) và họ La( từ La đến Lu) được tổng hợp bằng cách
cho dung dịch amoni amoni pivalat (pH = 5 – 5,5) tác dụng với dung dịch muối
clorua của kim loại tương ứng (riêng với Ce dùng Ce(NO
3
)
3
) khi đun nóng [20].
Tác giả [36] đã tổng hợp tali pivalat được bằng cách trộn hỗn hợp Ag(Piv):Tl
= 5:1 (về khối lượng), đưa vào ống thạch anh và lò thăng hoa ở nhiệt độ 130 – 250
o
C,
hút chân không ở áp suất 10
-2
mmHg. Sản phẩm thu được ngưng tụ tại đầu ống thạch
anh. Phản ứng đạt hiệu suất 99,5%, sản phẩm có độ tinh khiết cao có thể được dùng
để chế tạo màng mỏng.
Pivalat của Co(II), Ni(II), Cu(II), Zn(II) và Yb(III)

được tổng hợp bằng
phương pháp đơn giản là đi từ hidroxit như sau [4]:
M(OH)
n
+ (n + x)HPiv  M(Piv)
n
.xHPiv + nH

.HPiv,
Cu
2
(Piv)
4
.HPiv, Cu
2
(Piv)
4
.
Cacboxylat được nghiên cứu nhiều vì chúng có độ bền cao, giá thành rẻ, tổng
hợp đơn giản và có nhiều ứng dụng. Độ bền cacboxylat của kim loại hóa trị 2 tuân
theo thứ tự sau: Pb
2+
> Cu
2+
> Cd
2+
> Zn
2+
> Ni
2+
≈ Co
2+
> Ca
2 +
≈ Mg
2+
. Độ bền của
phức chất của một số kim loại chuyển tiếp có thứ tự sau: Co < Ni < Cu > Zn [22].

. Còn với
phức chất pivalat của Fe, tác giả [26] đã chỉ ra phức chất có công thức dạng
[Fe
3
O(O
2
CCMe
3
)
6
(Me
3
CCO
2
H)
3
] (Me = -CH
3
).
Tác giả [12] đã chỉ ra phức chất chứa anion pivalat của Ni(II) và Co(II) có
dạng cấu trúc năm nhân. Công thức tổng quát của các phức chất này có dạng M
5
(
3
-
OH)
2
(-OOCCMe
3
)

Năm 1999, các tác giả [27] đã tiến hành phản ứng polime hóa mở vòng ở điều
kiện nóng chảy L-lactic khi sử dụng các phức chất của sắt với các axit cacboxylic
đơn chức khác nhau làm xúc tác như: axit axetic, axit butyric, axit isobutyric, axit
đicloroaxetic và axit trifloroaxetic. Nhiệt độ polime hóa vào khoảng 170  210
0
C,
thời gian polime hóa được khảo sát từ 0,5 đến 25 giờ, và lượng xúc tác thêm vào
cũng được thay đổi từ 0,12 đến 1,20% khối lượng. Sắt butyrat và sắt đicloroaxetat là
những xúc tác có hoạt tính yếu trong phản ứng này do sự thủy phân trong quá trình
tổng hợp. Sắt axetat, sắt trifloroaxetat và sắt isobutyrat là các xúc tác tạo ra các
poly(L-lactic) có khối lượng phân tử lớn với độ chuyển hóa monome cao. Trong điều
kiện tối ưu có thể điều chế được poly(L-lactic) với khối lượng phân tử lớn (150.000
g/mol). Các thí nghiệm polime hóa chỉ ra rằng trạng thái oxi hóa của sắt có ảnh
hưởng lớn đến hiệu quả xúc tác và sắt có thể liên kết với polime tạo thành.
Các tác giả [18] đã công bố các phức terephtalat của Cu(II), Mo(II), Ru(II,
III), Rh(III) với cấu trúc lỗ xốp có khả năng hấp phụ khí có hoạt tính xúc tác cao.
Các cacboxylat còn được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực chế tạo các vật liệu mới.
Các tác giả [16] đã sử dụng phương pháp CVD để chế tạo các màng mỏng oxit siêu
dẫn ở nhiệt độ cao từ các pivalat: Cu(Piv)
2
, Ba(Piv)
2
, Y(Piv)
3
.
1.3. Màng mỏng và phƣơng pháp lắng đọng hơi hóa học
1.3.1. Màng mỏng và ứng dụng của màng mỏng
Màng mỏng là lớp vật liệu rắn có độ dày cỡ từ nm đến cỡ μm phủ lên một tấm
đế cứng bằng thủy tinh, kim loại, gốm sứ, polyme, saphia,…với chiều dày giới hạn
nên các hiệu ứng vật lý và tính chất của nó thể hiện không giống như trong vật liệu

Cu
3
O
x
trên nền đơn
tinh thể YBa
2
Cu
3
O
x
[26]. Màng oxit hỗn hợp này cũng được tạo thành khi phân huỷ
hỗn hợp hơi của các -đixetonat kim loại tương ứng.
Bằng phương pháp phân huỷ hơi đồng(II) axetylaxetonat

người ta đã tạo ra
các tinh thể Cu và Cu
2
O cỡ nano [27]. Những hạt đồng siêu mịn đó là cơ sở để mở ra
nhiều cơ hội phát triển mới như công nghệ phun kim loại, chế tạo các linh kiện điện
tử, gốm sứ, các ứng dụng màng mỏng. Đồng(I) oxit được ứng dụng trong thiết bị cảm
ứng áp suất oxi màng mỏng, làm chất gắn trong các vi mạch điện tử lớp dày, như một
kiểu bán dẫn p và ức chế sự phát quang. Đồng và các hợp chất của nó còn được ứng
dụng xúc tác trong các quá trình tổng hợp các hợp chất hữu cơ truyền thống và mới
[23].
Ngoài ứng dụng để chế tạo màng mỏng, các axetylaxetonat của các kim loại
chuyển tiếp còn được sử dụng làm xúc tác, điển hình là NiA
2
. Năm 2003, các tác giả
[14] đã sử dụng thành công CuA

được điều chất bẳng cách sử dụng lantan isopropoxit và Niken(II)
axetylaxetonat trong hỗn hợp dung môi cồn tuyệt đối và 2-methoxyetanol.
Màng mỏng LNO có định hướng thể hiện tính dẫn điện như kim loại và điện
trở suất rất thấp ở nhiệt độ phòng, vì vậy nó được lựa chọn làm vật liệu điện
cực thay thế cho màng mỏng gốm [31].
 Các tác giả [35] đã điều chế được màng mỏng trong suốt dẫn
điện Cu-Al-O được tạo ra bằng cách ngưng tụ hơi các axetylaxetonat kim loại
như CuA
2
và AlA
3
với tỉ lệ 1:1 trong khí quyển argon ở 150
o
C. Các màng này
được sử dụng để tạo các mối nối p-n trong kĩ thuật điện tử.
 Gần đây, năm 2006, người ta đã điều chế được màng mỏng
coban oxit bằng kĩ thuật CVD từ tiền chất cơ kim [24]. Tác giả đã sử dụng
coban(II) axetylaxetonat làm chất đầu, oxy là tác nhân phản ứng và argon là
khí mang. Màng coban oxit thu được có độ dày 100nm được ngưng tụ trên bề
mặt silic (100) ở 650
o
C trong khoảng thời gian 40 phút. Bằng phương pháp
nhiễu xạ tia X, kính hiển vi nguyên tử đã cho thấy các lớp màng đa tinh thể và
nhẵn tạo thành chỉ gồm một pha duy nhất là Co
3
O
4
.
 Cùng năm 2006, việc tổng hợp các hạt niken nano bằng phản
ứng khử NiA

pháp epitaxy sử dụng chùm phân tử để tạo các màng mọc ghép đơn tinh thể trong
chân không cao hoặc siêu chân không (áp suất nhỏ hơn 10
-7
pascal). Đặc điểm quan
trọng nhất của MBE là tốc độ lắng đọng chậm (nhỏ hơn 1000 nm/giờ). Điều này cho
phép các màng phát triển sự mọc ghép.
Phương pháp CVD (Chemical Vapor Deposition) là một quá trình hoá học để
lắng đọng các màng mỏng của nhiều loại vật liệu khác nhau. Nó được phân loại theo
các quá trình hoá học ở pha khí. Trong phương pháp CVD chuẩn, đế được đặt trong
một buồng phản ứng hướng về phía pha hơi của các tiền chất, tiền chất được khuếch
tán đến bề mặt đế, phản ứng phân huỷ xảy ra trên bề mặt của đế để tạo ra các màng
mỏng mong muốn.
Ngoài phương pháp CVD, các màng mỏng còn được chế tạo bằng các phương
pháp khác như phương pháp điện hoá (anốt hoá và mạ điện) hoặc phương pháp sol-
gel. Phương pháp sol-gel gồm có quá trình tạo sol tiền chất (dung dịch keo). Sol tiền
chất được phủ lên đế để tạo một lớp màng bằng cách phủ nhúng hoặc phủ quay, sau
đó màng được xử lý nhiệt. Nói chung, quá trình sol-gel gồm có sự chuyển pha hệ
thống từ pha sol lỏng sang pha gel rắn có chứa các trung tâm kim loại với các kiểu
liên kết oxo (M−O−M) hoặc hydroxy (M−OH−M). Trong quá trình xử lý nhiệt, các
liên kết này bị phá vỡ để tạo ra các màng oxit kim loại.
Màng mỏng còn được chế tạo bằng phương pháp phún xạ: những nguyên tử bị
bức ra khỏi bề mặt của một vật liệu bất kì khi nó bị bắn phá bởi những ion. Có hai
loại phún xạ: Phún xạ phản ứng và phún xạ không phản ứng. Phún xạ không phản
ứng là: Các ion bắn phá vào vật liệu bia là những ion khí trơ, do đó trong lúc chuyển
động đập vào bia nó không phản ứng với bia như là màng Al, Cu, Ag trong môi
trường phún xạ là khí trơ, với bia kim loại tương ứng, ion bắn phá là ion khí trơ.
Phún xạ phản ứng là các ion bắn phá vào vật liệu bia có phản ứng với bia tạo hợp
chất, ví dụ như màng Al
2
O

nguồn đơn.
Phương pháp CVD có thể được sử dụng để tạo ra nhiều lớp phủ kim loại và
không kim loại, các cacbua, các silicat, các nitrit và các oxit. Phương pháp CVD
được dùng rộng rãi trong việc phủ các lớp chống mài mòn, chống ăn mòn và bảo vệ ở
nhiệt độ cao, để chế tạo các chất bán dẫn, các cảm biến, các linh kiện quang điện tử
và chất xúc tác.

Hình 1.1: Các bước trong phương pháp CVD
Phương pháp CVD thường sử dụng năng lượng nhiệt để hoạt hoá các phản
ứng hoá học. Tuy nhiên, các phản ứng hoá học cũng có thể được khơi mào bằng việc
sử dụng các kiểu năng lượng khác. Một số dạng khác của phương pháp CVD cũng
được sử dụng rộng rãi. Dưới đây là một số phương pháp CVD thường được sử dụng:

STT
Phƣơng pháp
Nguyên tắc
1
CVD áp suất
khí quyển
Quá trình lắng đọng được thực hiện ở áp suất khí quyển
2
CVD áp suất
thấp
Quá trình lắng đọng được thực hiện trong điều kiện áp
suất thấp hơn áp suất khí quyển để loại bỏ những phản
ứng ở pha khí không mong muốn
3
CVD đƣợc
tăng cƣờng
plasma

Hiệu suất của phương pháp CVD phụ thuộc rất nhiều vào độ tinh khiết, áp
suất hơi và độ bền nhiệt của các tiền chất. Sự lựa chọn tiền chất là yếu tố quan trọng
quyết thành công của phương pháp CVD để chế tạo ra các màng mỏng mong muốn.
Các tiền chất thích hợp cho phương pháp CVD phải có những đặc điểm sau:
1. Có tính bay hơi tốt;
2. Độ tinh khiết cao;
3. Bền nhiệt ở nhiệt độ bay hơi và vận chuyển ở pha khí;
4. Có khả năng phân huỷ hoàn toàn bởi nhiệt, cho vật liệu mong muốn mà không
bị nhiễm bẩn;
5. Có thời hạn sử dụng dài, tức là không bị biến chất khi tiếp xúc với môi trường
xung quanh;
6. Không độc và không có tính ăn mòn.
Các hợp chất β-đixetonat kim loại và cyclopentadienyl kim loại thường có
những đặc tính thích hợp nhất để làm tiền chất cho phương pháp CVD. Tính dễ bay
hơi, độ bền nhiệt, không có độc tính, thời hạn bảo quản dài và đặc biệt là giá thành
thấp khiến cho cả hai loại nói trên là các tiền chất cơ bản trong công nghệ tạo màng
bằng phương pháp CVD [35].
1.4. Một số phƣơng pháp nghiên cứu màng mỏng
1.4.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)
a. Nguyên lý cơ bản:
Nguyên tắc chung của phương pháp là hiện tượng các chùm tia X nhiễu xạ
trên các mặt tinh thể của chất rắn do tính tuần hoàn của cấu trúc tính thể tạo nên các
cực đại và cực tiểu nhiễu xạ.
Một chùm điện tử tăng tốc trong điện trường và đập vào đối catot để phát ra
tia X. Chùm tia này phát ra cửa sổ làm bằng Berili, được hội tụ và tạo chùm song
song.
Phổ phát xạ tia X của đối catot là một dải có các vạch đặc trưng. Người ta sẽ
tách ra một vạch bằng kính lọc, tia X thu được coi như đơn sắc. Mỗi loại catot sẽ có
một bước sóng đặc trưng, ví dụ nhiễu xạ kế D8 Advance tại khoa Hoá học – trường
ĐHKHTN sử dụng đối catot là Cu cho bước sóng CuK 0,15406 nm.