Transcript Nghiên cứu chế tạo màng ITO bằng phương pháp phún xạ Magnetron GVHD: TS.

Nghiên cứu chế tạo màng ITO
bằng phương pháp phún xạ
Magnetron
GVHD: TS. Lê Trấn
HVTH: Nguyễn Thanh Tú
Địa chỉ bạn đã tải:
http://mientayvn.com/Cao%20hoc%20quang%20dien%20tu/Semina%20tren%20lop/semin
Nơi bạn có thể thảo luận:
http://myyagy.com/mientay/
Dịch tài liệu trực tuyến miễn phí:
http://mientayvn.com/dich_tieng_anh_chuyen_nghanh.html
Dự án dịch học liệu mở:
http://mientayvn.com/OCW/MIT/Co.html
Liên hệ với người quản lí trang web:
Yahoo: [email protected]
Gmail: [email protected]
Page  2
Page  3
Nội dung
1
2
3
Page  4
Tổng quan
Màng ITO
Phương pháp phún xạ magnetron
Thực nghiệm
Các bước tạo màng
Các phương pháp xác định tính chất
của màng
Kết quả
Khoảng cách bia đế
Công suất phún xạ
Nhiệt độ đế
Độ dày màng
Khí oxi
Xử lý nhiệt sau khi phủ
Page  5
Màng ITO
ITO: hỗn hợp của Indium oxide (In2O3 ) và Tin Oxide (SnO2),
Cơ chế dẫn điện: các electron dẫn sinh ra do có sự pha tạp
donor hoặc do sự thiếu oxi trong cấu trúc màng
Có độ truyền qua cao ở vùng khả kiến và điện trở suất thấp
Dùng làm điện cực trong suốt trong các loại màn hình, pin
mặt trời màng mỏng, OLED…
Page  6
Ưu điểm của phương pháp phún xạ Magnetron
Nhiệt độ đế thấp, có thể xuống đến nhiệt độ phòng
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 hơi 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
Page  7
Phún xạ Magetron
Page  8
Page  9
Một số đặc điểm của quá trình tạo màng
Hệ tạo màng mỏng Univex 450
Bia gốm ITO với thành phần In2O3 + 10 %
SnO2
Khoảng cách bia-đế: 4 - 9 cm
Khí làm việc chính là Ar (độ tinh khiết
99.999 % )
Áp suất nền trước khi tạo màng 4x10-6 torr
Áp suất khí làm việc điển hình khoảng 3 x
10-3 torr.
Công suất phún xạ, áp suất làm việc,
nhiệt độ đế, thời gian phún xạ thay đổi tùy
theo yêu cầu.
Page  10
Hệ tạo màng mỏng
Univex 450
Các phép đo xác định tính chất của màng
Phương pháp 4 mũi dò thẳng: đo điện trở mặt của màng
Phương pháp van der Pauw với máy HMS 3000: xác định
nồng độ và độ linh động Hall của hạt tải.
Phương pháp đo độ dày:bằng máy Stylus Dektak 6M.
Phép đo nhiễu xạ tia X: xác định cấu trúc tinh thể trên máy
Siemens D5.
Phổ truyền qua trong vùng phổ 190 – 1100 nm được đo bằng
máy UV-Vis Jasco V-530.
Phổ truyền qua và phản xạ trong vùng hồng ngoại bước
sóng 0.65-1.8µm được đo bằng máy FTIR Bruker Equinox
55.
Page  11
Page  12
1. Khoảng cách bia - đế
Điều kiện
Công suất phún xạ 50 W,
Nhiệt độ đế 3500c
Áp suất phún xạ 3 x10-3
torr khí Ar.
Độ dày các màng được
giữ xấp xỉ nhau
Giá trị cực tiểu của
điện trở suất ở vị trí
khoảng cách 5 cm
cho thấy vị trí thích
hợp để đặt đế
Page  13
2. Áp suất phún xạ
Điều kiện
Công suất phún xạ 50 W,
Nhiệt độ đế 3500c
Khoảng cách bia đế 5cm
Độ dày các màng được
giữ xấp xỉ nhau
Tăng áp suất thì
• điện trở suất tăng
• vận tốc phún xạ
giảm
Page  14
2.Áp suất phún xạ
P (10-3torr)
T (0.4-0.7m)
R (3m)
Công suất phún xạ 50 W,
3
0.82
0.91
Nhiệt độ đế 3500c
5
0.84
0.85
Khoảng cách bia đế 5cm
10
0.85
0.78
Điều kiện
Độ dày các màng được
giữ xấp xỉ nhau
Độ truyền qua xấp xỉ
nhau
Áp suất 3.10-3torr là tốt
Page  15
3. Công suất phún xạ
Điều kiện
Áp suất 3.10-3 torr
Nhiệt độ đế 3500c
Khoảng cách bia đế 5cm
Độ dày các màng được
giữ xấp xỉ nhau
Cực tiểu của điện trở
suất ở công suất
50W
Page  16
3. Công suất phún xạ
Điều kiện
Áp suất 3.10-3 torr
Nhiệt độ đế 3500c
Khoảng cách bia đế 5cm
Độ dày các màng được
giữ xấp xỉ nhau
Độ truyền qua không
thay đổi
Page  17
P (W)
T(0.4-0.7m)
R (3m)
30
0.83
0.90
50
0.82
0.91
70
0.84
0.89
100
0.83
0.88
4. Nhiệt độ đế
Điều kiện
Công suất phún xạ 50 W,
Áp suất 3.10-3 torr
Khoảng cách bia đế 5cm
Độ dày các màng được
giữ xấp xỉ nhau
Khi tăng nhiệt độ đế
điện trở suất giảm
Đạt giá trị thấp nhất ở
3500c
Page  18
4. Nhiệt độ đế
Page  19
4. Nhiệt độ đế
t > 1500C chuyển pha từ trạng thái vô định hình sang tinh thể
Page  20
4. Nhiệt độ đế
TS (oC)
T
30
0.64
100
0.66
150
0.75
200
0.82
250
0.83
300
0.83
350
0.82
Khi nhiệt độ đế cao hơn 1500C, bờ hấp thụ thẳng đứng hơn và dịch về phía
bước
sóng ngắn, thể hiện sự ổn định trong cấu trúc tinh thể
Page  21
5. Độ dày màng
Điều kiện
Công suất phún xạ 50 W,
Nhiệt độ đế 3500c
Khoảng cách bia đế 5cm
Page  22
Áp suất 3.10-3torr
Khi tăng độ dày điện trở suất càng
giảm và tiến tới giá trị ổn định khi độ
dày lớn hơn vài trăm nanomet.
5. Độ dày màng
Page  23
d< 15 nm màng có cấu trúc vô định hình
d~ 30 nm thì xuất hiện đỉnh (400) và đỉnh này luôn vượt trội các
đỉnh khác
5. Độ dày màng
d từ 300 - 600 nm là phù hợp vì tốt ở cả
tính chất quang và điện
Page  24
6. Khí oxi
Điều kiện
Công suất phún xạ 50 W,
Nhiệt độ đế 3500c
Khoảng cách bia đế 5cm
Áp suất 3.10-3torr
Với lượng ôxi thích hợp độ linh động
của điện tử có thể tăng
Lượng oxi lớn sẽ làm tăng điện trở
suất
Page  25
6. Khí oxi
Khi môi trường có ôxi (p=5.10-5) màng phát triển theo mặt
(211) và (222)
Khi không có oxi ( p=5.10-6) màng phát triển theo mặt
(400)
Page  26
7. Xử lý nhiệt sau khi phủ
Page  27
Nhiệt độ ủ nhiệt phải lớn hơn 2500C nhỏ
hơn 3500c để có tính chất điện tốt
7. Xử lý nhiệt sau khi phủ
Nhiệt độ
T
260c
0.63
1000c
0.63
1500c
0.65
2000c
0.65
2500c
0.81
3000c
0.80
3500c
0.81
4000c
0.81
Page  28
Cần nung mẫu lớn hơn hơn 2500c để có
tính chất quang tốt
Kết luận
Áp suất Ar phún xạ 3 x 10-3 torr,
Công suất 50 W
Khoảng cách bia đế là 5 cm
Và độ dày trên 300 nm đến 600nm
Nhiệt độ tinh thể hóa của màng ITO trên 1500c
Áp suất riêng phần oxi lớn hơn 10-5 torr luôn
làm giảm độ dẫn điện hay tăng điện trở suất
Độ truyền qua quang học của màng ITO trên
80% trong vùng 0.4 - 0.7 µm
Độ phản xạ trên 90% ở bước sóng lớn hơn 3
µm.
Page  29
Tài liệu tham khảo
1. Trần Cao Vinh (2008), Tạo màng dẫn điện
trong suốt bằng phương pháp phún xạ
Magnetron, Luận án tiến sĩ vật lý quang học,
Trường ĐH KHTN-ĐHQG Tp.HCM
2. Cao Thị Mỹ Dung (2002), Tổng hợp màng
trong suốt dẫn điện ITO trên đế thủy tinh
bằng phương pháp phún xạ Magnetron,
Luận văn tốt nghiệp đại học, Trường
ĐHKHTN-ĐHQG Tp.HCM
3. Nguyễn Năng Định, Vật lý và kĩ thuật màng
mỏng, NXB ĐHQG HN
Page  30
Page  31
Thanks for your attention !