Download miễn phí Luận văn Chế tạo màng ZnO



MỤC LỤC
TRANG
Chương I – Tổng quan
1.1.Màng mỏng ZnO trên đế Si có lớp Ti đệm
1.1.1.Giới thiệu
1.1.2.Tác dụng đệm của Ti lên màng ZnO trên Si
1.1.3.Ứng dụng
1.1.4.Ưu điểm của ZnO
1.2.Tạo màng bằng phương pháp phún xạ MAGNETRON DC
1.2.1.Cơ chế vật lí của phún xạ
1.2.2.Hiệu suất phún xạ
1.2.3.Cấu tạo hệ phún xạ
1.2.4.Kĩ thuật phún xạ
1.2.5.Đặt trưng của phún xạ
1.3.Quá trình tạo bia gốm ZnO
1.4.Phép đo hall xác định đặt tính điện
1.5.Phương pháp bốn đấu dò xác định đặt tính điện
1.6.Tính chất điện
1.7.Đặt tính quang
1.8. Cấu trúc ZnO
Chương II – Thực nghiệm và kết quả bàn luận
2.1.Chế tạo bia gốm ZnO
2.1.1.Chuẩn bị vật liệu bột Oxit
2.1.2.Nghiền trộn bột Oxit
2.1.3.Định hình bia ZnO
2.1.4.Nung bia ZnO
2.2.Bia kim loại Ti
2.3.Làm sạch lam thủy tinh và Silic
2.4.Các bước trong quá trình phún xạ
2.5.Môi trường chế tạo màng mỏng ZnO/Si và ZnO/Ti/Si
2.6.Kết quả và thảo luận
2.6.1.Chế tạo màng ZnO trên đế thủy tinh
2.6.2.Chế tạo màng ZnO trên đế Si (111) và (100)
2.6.3.Chế tạo màng ZnO trên đế silic có lớp đệm Ti
Chương III – Kết luận – hướng phát triển
Tài liệu tham khảo
Phụ lục
 
 
 
 
 
 


http://s1.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2014-01-02-luan_van_che_tao_mang_zno.AWJtG0JVY6.swf /tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-53456/
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:

mặt Si dễ bị Oxi hóa trong suốt quá trình phủ màng. Sự Oxi hóa bề mặt Si hình thành một lớp SiOx vô định hình, lớp này làm giảm chất lượng của màng ZnO phủ trên đế Si. Do đó, Một vài lớp đệm như: Zn, Al, Ru, AlN, MgO, CaF2, ZnS, và GaN, đã được đưa vào để ngăn ngừa bề mặt chất nền Si khổi bị Oxi hóa trong quá trình phủ màng ZnO. Trong những loại lớp đệm, chú ý rằng còn một vài lớp kim loại, như là: Zn, Al, Ru được dùng để làm lớp nền rất tốt.
Trong bài nghiên cứu này của chúng tôi, lớp kim loại mỏng Ti được đưa vào làm lớp đệm kim loại mới cho sự phủ màng mỏng ZnO trên đế Si. Yếu tố tác đông để dùng Ti làm lớp đệm ban đầu, là do nó có điện trở hóa học cao. Điểm nóng chảy cao (1668Co) và có cùng cấu trúc lục giác xiếc chặt (HCP) như của ZnO. Ngoài ra, sự lệch mạng giữa Ti và ZnO là 10%, nhỏ hơn sự lệch mạng giữa Si và ZnO (15%) và do đó sẽ giảm tác động của sự lệch mạng.
Trong công trình này, màng mỏng ZnO định hướng mạnh theo trục c được phủ lên lớp nền Si (111) bằng cách đưa vào lớp mỏng Ti làm lớp đệm ban đầu cho sự lắng động phún xạ Magnetron DC. So sánh với màng mỏng ZnO phủ lên đế Si (111) mà không có lớp đệm Ti, cấu trúc và tính chất quang học của màng mỏng ZnO phủ trên Ti/Si (111) cho ta được mẫu cải tiến, có tính chất tốt hơn.
1.1.2.Tác dụng đệm của Ti lên màng ZnO trên Si.
Lớp Ti mỏng được dùng làm lớp đệm để bảo vệ bề mặt Si (111 ) khổi bị Oxi hóa và sự sai mạng giữa chất nền Si và màng mỏng ZnO. Tác động của lớp mỏng Ti lên chất lượng màng mỏng ZnO được nghiên cứu đánh giá bởi phương pháp: Khúc xạ tia X (XRD). Đã có nhiều công trình nghiên cứu trường hợp này.
ZnO phủ lên Si là một kỹ thuật khó do bề mặt Si dễ bị Oxi hóa trong suốt quá trình phủ màng. Sự Oxi hóa bề mặt Si hình thành một lớp SiOx vô định hình, lớp này làm giảm chất lượng của màng ZnO phủ trên đế Si. Trong bài nghiên cứu này, lớp kim loại mỏng Ti được đưa vào làm lớp đệm kim loại mới cho sự phủ màng mỏng ZnO trên đế Si. Yếu tố tác động để dùng Ti làm lớp đệm ban đầu, là do nó có điện trở hóa học cao. Điểm nóng chảy cao (1668Co) và có cùng cấu trúc lục giác xiếc chặt (HCP) như của ZnO. Ngoài ra, sự lệch mạng giữa Ti và ZnO là 10%,nhỏ hơn sự lệch mạng giữa Si và ZnO (15%) và do đó sẽ giảm tác động của sự lệch mạng.
1.1.3.Ứng dụng.
Xa hơn, ZnO đã được xem xét như một vật liệu đầy hứa hẹn cho nhiều ứng dụng khác nhau như là pin mặt trời, những sensors khí, máy tạo dao động siêu âm và máy chuyển đổi năng lượng. Màng mỏng ZnO là vật liệu được biết là tốt được dùng cho kích thích áp điện và tách dao động của thiết bị cộng hưởng. ZnO là một vật liệu thú vị trong ứng dụng bởi vì nó kết hợp hệ số máy năng lượng cao với IC-based quá trình dao động . Ứng dụng đặc biệt là máy đầu dò micro, dùng để đo độ lớn như là : Lực, áp suất và gia tốc. Có rất nhiều công trình nghiên cứu ứng dụng màng ZnO.
1.1.4.Ưu điểm của ZnO.
ZnO được chú ý bởi nó chứa đựng rất nhiền ưu điểm:
-Là hợp chất có nhiều trong tự nhiên và rẻ tiền hơn so với các vật liệu khác như: GaAs, ITO, In...
-Không độc hại, trong khi đó một số loại màng gây hại cho sức khỏe như: Màng Cd.
-Dể gia công sản xuất bằng kĩ thuật phún xạ, một kĩ thuật khá phổ biến hiện nay.
-Có khả năng hấp thụ tia tử ngoại.
1.2.Tạo màng bằng phương pháp phún xạ MAGNETRON DC.
1.2.1.Cơ chế vật lí của phún xạ.
- Phún xạ là hiện tượng mà 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.
Vd: 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.
Vd: Màng Al2O3, ZnO, TiO2... với bia kim loại tương ứng, ion bắn phá tạo phản ứng là ion Oxi.
Hình 1: Cơ chế vật lí của sự phún xạ.
Hình2: Những hạt phún xạ.
Hình 3: Các Ion trong quá trình phún xạ.
-Phún xạ là một quá trình:
+Những sự va chạm của các ion – bia.
+Truyền động lượng.
+Bắn ra những nguyên tử, đám nguyên tử hay những phân tử trên bề mặt bia.
-Kết quả là:
+Vật liệu từ bia sẽ hình thành màng trên đế (nếu bia là đơn chất è màng đơn chất; bia là hợp chất è màng hợp chất và mang tính chất của màng mỏng).
+Năng lượng trung bình của hạt thoát ra khỏi bia khoảng 1-10eV (có thể làm nóng đế).
-Độ xuyên sâu của những ion
+Độ xuyên sâu của những ion phụ thuộc vào:
•Năng lượng của những ion.
•Góc tới của ion.
•Khối lượng của ion so với khối lượng của nguyên tử,phân tử bia.
Độ xuyên sâu trung bình của ion khoảng 10 - 40 nm.
Hình 4: Mô tả quá trình xuyên sâu của ion.
1.2.2.Hiệu suất phún xạ.
Hiệu suất phún xạ = TỔNG CÁC NGUYÊN TỬ PHÚN XẠ/TỔNG CÁC ION TỚI = (1.1)
-Hiệu suất phún xạ phụ thuộc vào:
+Bản chất của bia.
+Bản chất của những ion
+Năng lương tới của những ion.
+Góc tới.
Hình 5: Biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất phún xạ vào năng lượng ion Ar.
Hình 6: Biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất vào năng lượng tới của ion bắn bia.
Hình 7: Sự phụ thuộc của hiệu suất vào góc tới của ion tới.
Tỉ lệ hiệu suất () cao nhất ở khoảng 720.
1.2.3.Cấu tạo hệ phún xạ.
-Hệ Magnetron bao gồm:
+Bản cathode: Dùng làm nguồn điện tử.
+Bản anode: Nơi thu nhận điện tử.
+Kết hợp với điện từ trường vuông góc nhau.
Hình 8: Mô tả điện trường và từ trường vuông góc trong hệ Magnetron.
Một số loại hệ Magnetron thông thường. Các loại này thường có bên trong lò Viba.
Hình 9: Một số hệ Magnetron thông dụng.
Hình 10: Sơ đồ hệ phún xạ MAGNETRON .
-Vật liệu cần phủ hay vật liệu màng (bia): Dùng để phún xạ được gắn chặt với một bản giải nhiệt (bàn này được áp điện thế vào). Toàn bộ bia, bản giải nhiệt è là cathode. Cathode được cách điện với đất.
-Từ trường do một vòng nam châm bên ngoài bao quanh và đối cực với một lỗi nam châm ở giữa. Chúng được nối từ với nhau bằng một tấm sắt (việc nối từ có tác dụng khép kín đường sức từ phía dưới).
-Bằng cách bố trí thích hợp vị trí giữa các nam châm è tạo ra các giá trị khác nhau của cường độ từ trường trên bề mặt bia.
-Vật liệu được phủ (đế): Được nối đất (áp điện thế dương).
Hình 11: Sơ đồ minh họa của hệ phún xạ magnetron.
Hình 12: Mô tả hệ Magnetron.
*Nguyên lý hoạt động:
+Khi thế âm được áp vào hệ, giữa cathode (bia) và anode (đế -vật liệu cần phủ) sinh ra một điện trường làm định hướng và truyền năng lượng cho các hạt mang điện có trong hệ (thông thường một thể tích khí ở điều kiện thường luôn chứa một số điện tử vả ion, 1cm3 khí quyển trên mặt biển trung bình có 103 ion âm và dương tạo nên bởi tia vũ trụ, tia tử ngoại, và phóng xạ của môi trường xung quanh).
+Những điện tử và ion tạo thành thác lũ điện tử, những ion ...

---