Plasma nhiệt độ thấp có nhiệt độ trong
khoảng 3000-70000K, thường được sử
dụng trong đèn huỳnh quang, ống phóng
điện tử, tivi plasma
• Plasma nhiệt độ cao có nhiệt độ lớn hơn
70000K, thường gặp ở mặt trời và các
ngôi sao, trong phản ứng nhiệt hạch
100 trang |
Chia sẻ: duongneo | Lượt xem: 1665 | Lượt tải: 2
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Vật lý ứng dung - Ứng dụng của plasma nhiệt độ thấp, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
1ỨNG DỤNG CỦA PLASMA NHIỆT ĐỘ THẤP
CBHD: PGS. TS Lê Văn Hiếu
HVTH: Nguyễn Văn Thọ
Tô Lâm Viễn Khoa
Nguyễn Đỗ Minh Quân
Phạm Văn Thịnh
Lê Khắc Tốp
Trường ĐH Khoa Học Tự Nhiên
Khoa Vật Lý
Bộ Môn Vật Lý Ứng Dụng
2ĐỊNH NGHĨA PLASMA
Plasma là một khí chuẩn (giả) trung hòa về điện,
trong đó bao gồm các hạt mang điện, kể cả các hạt
trung hòa, các hạt này mang tính tập hợp.
Các điều kiện tồn tại plasma.
+ Giả trung hòa về điện
, , 0e i e iZ n
+ Bán kính Debeye phải nhiều lần nhỏ hơn kích
thước của miền chứa tập hợp.
D << L
3PHÂN LOẠI
• Plasma nhiệt độ thấp có nhiệt độ trong
khoảng 3000-70000K, thường được sử
dụng trong đèn huỳnh quang, ống phóng
điện tử, tivi plasma
• Plasma nhiệt độ cao có nhiệt độ lớn hơn
70000K, thường gặp ở mặt trời và các
ngôi sao, trong phản ứng nhiệt hạch
4TÍNH CHẤT CỦA PLASMA
• Hoạt tính hóa học cao → dùng để thay đổi tính chất
bề mặt mà không ảnh hưởng đến vật liệu khối; có thể
trở thành môi trường phát Laser khí.
• Dẫn điện → có thể điều khiển nhiệt độ plasma bằng
trường điện từ.
• Năng lượng cao và nhiệt độ cao → dùng trong các
quá trình xử lí cơ khí (hàn, cắt, v.v...)
• Bức xạ điện từ → dùng làm nguồn sáng, màn hình
Plasma.
5• GIỚI THIỆU
• CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• CẤU TẠO
• HOẠT ĐỘNG
ĐÈN HUỲNH QUANG
6CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• HIỆU ỨNG PENNING
• ĐỊNH LUẬT PASEN
• SỰ VA CHẠM
• SỰ KÍCH THÍCH VÀ ION HÓA
• SỰ TÁI HỢP
7HIỆU ỨNG PENNING
Hiệu ứng Penning là ion hóa nguyên tử, phân tử
khí tạp chất do va chạm loại 2 với nguyên tử
siêu bền khí cơ bản
8HIỆU ỨNG PENNING
Ví dụ cho 0,1% Ar vào khí phóng điện Ne tinh
khiết có catoth bằng kim loại Mo, thì thế cháy của
nó sẽ giảm từ 115 V Xuống 85 V
Trong phóng điện Ne tinh khiết, tác dụng của
nguyên tử siêu bền xuất hiện trong phản ứng.
Ne* + Ne* Ne+ + Ne + e
Nếu cho một khí Ar vào, thì nguyên tử siêu bền Ne*
bắt đầu ion hóa do va chạm loại 2 với nguyên tử Ar
theo phản ứng:
Ne* + Ar Ne + Ar+ + e
9ĐỊNH LUẬT PASEN
Dưới tác dụng của điện trường mạnh, một
điện tử thoát ra từ catôt sau khi đi được quãng
đường d, ion hóa chất khí do đó ta có số ion
được sinh ra là:
1de
10
ĐỊNH LUẬT PASEN
1de
Các ion sinh ra chuyển động về catôt làm phát xạ
điện tử thứ cấp
với là số điện tử phát xạ từ bề mặt kim
loại.
Các điện tử này tiếp tục chuyển động đến
Anôt và làm ion hóa chât khí và lại tiếp tục sinh
ra ion đập vào catôt và sẽ có
điện tử thứ cấp được sinh ra
1de
22 1de
11
ĐỊNH LUẬT PASEN
Quá trình cứ tiếp tục ta được
)1(1
0
d
d
e
e
nn
Từ đó, ta được mật độ dòng anôt là:
)1(1
0
d
d
a
e
e
ii
12
ĐỊNH LUẬT PASEN
Khi tăng thế giữa hai điện cực thì sẽ tăng nhanh và
tiến đến 1 -> không cần tác động bên ngoài, phóng
điện vẫn tồn tại được.
1de
13
ĐỊNH LUẬT PASEN
011 dd ee
pd
V
pdf
m
m
m
m
e
pd
V
d
V
E
p
E
p
E
pf
)(
1
);(;
Đa số trong các trường hợp << 1, nên điều kiện
mồi phóng điện có thể viết là
Với :
Thế mồi phóng điện không phụ thuộc vào p, d riêng
biệt mà phụ thuộc vào tích pd
14
Các phương pháp làm giảm thế mồi Vm
1.Dùng kim loại có công thoát nhỏ làm cathode
2. Dùng hỗn hợp khí Penning
3. Nhờ nguồn tác động bên ngoài: tăng khả năng phát xạ
điện tử và gây ion hóa mạnh ( ví dụ: đốt nóng
cathode, chiếu bức xạ có bước sóng ngắn..)
ĐỊNH LUẬT PASEN
15
SỰ VA CHẠM
• VA CHẠM ĐÀN HỒI
• VA CHẠM KHÔNG ĐÀN HỒI
16
VA CHẠM ĐÀN HỒI
Va chạm đàn hồi: là loại va chạm không làm biến
đổi tính chất của hạt. Va chạm đàn hồi giữa electron
với phân tử hay nguyên tử là loại va chạm thường
gặp nhất. Theo thực nghiệm thì khi năng lượng
electron vượt quá vài eV thì tiết diện tán xạ đàn hồi
giảm khi tăng vận tốc hạt.
17
VA CHẠM KHÔNG ĐÀN HỒI
Va chạm không đàn hồi: là loại va chạm làm biến
đổi tính chất của hạt như kích thích, phản ứng hóa
học, ion hóa,
Sự chuyển điện tích là sự truyền điện tích từ ion
chuyển động nhanh cho các nguyên tử hay phân tử
đang chuyển động chậm. Nguyên tử hay phân tử khi
mất một electron trở thành ion chậm
An+ + M → A(n-1)+ + M+
An+: ion nhanh có n điện tích
M: nguyên tử hay phân tử khí
A(n-1)+: ion chậm có (n-1) điện tích
Quá trình này có một ý nghĩa là ion có năng
lượng cao có thể biến thành nguyên tử trung hòa và
ion có năng lượng thấp hình thành trong plasma.
18
SỰ KÍCH THÍCH VÀ ION HÓA
Hai quá trình kích thích và ion hóa có thể kết hợp tùy ý và có thể
xảy ra các phản ứng sau đây:
e + A → A+ + e + e
e + M → M+ + e + e
e + A → A* + e
A+ + A → A+ + A+ + e
A + A → A+ + A +e
Với:
e: electron
A: nguyên tử
A+: ion một điện tích
M: phân tử
A*: Nguyên tử kích thích
19
SỰ TÁI HỢP
Sự tái hợp là quá trình kết hợp giữa ion với electron
hay giữa các ion trái dấu để trở thành nguyên tử hay
phân tử trung hòa. Đây là nguyên nhân làm giảm các
hạt mang điện trong plasma. Tái hợp ion đóng vai trò
quan trọng trong môi trường áp suất lớn.
20
CẤU TẠO
• ỐNG PHÓNG ĐIỆN
• HAI ĐIỆN CỰC
• Starter (“Con chuột”)
• Ballast (Chấn lưu hay Tăng phô):
21
CẤU TẠO
Nguồn
phát
electron
Công
tắc
Nguồn
phát
electron
Ống thủy tinh
Lớp phốtpho
Con chuôt
Khối plasma
Cuộn dây
Dây dẫn
22
ỐNG PHÓNG ĐIỆN
• Ống phóng điện: là một ống thủy tinh dài
(10cm-120cm), bên trong ống được bơm khí
trơ Argon và một lượng thủy ngân thích hợp.
Trên thành ống có phủ một lớp huỳnh quang
(hợp chất phosphor)
23
HAI ĐIỆN CỰC
Lớp
photpho Thủy
ngân
Khí Ar
Nguồn phát
electron
Ống thủy
tinh
Chân cắm
Bên trong của một
đèn hùynh quang
24
Starter (“Con chuột”)
• cấu tạo gồm một cặp điện cực và một tụ điện. Cặp
điện cực được đặt trong một ống thủy tinh bơm đầy
khí neon. Cặp điện cực và tụ điện được mắc song
song với nhau, hai dây nối được nối ra ngoài với hai
nút kim loại. Cả ống thủy tinh và tụ điện đều được đặt
trong một hộp nhựa hình trụ.
25
Ballast (Chấn lưu hay Tăng phô):
• một cuộn dây quấn quanh một lõi sắt có thiết kế đặc
biệt
26
HOẠT ĐỘNG
• QUÁ TRÌNH KHỞI ĐỘNG
• QUÁ TRÌNH PHÓNG ĐIỆN
27
QUÁ TRÌNH KHỞI ĐỘNG
Hoạt động của Stater
Lúc đầu
chưa có hiện
tượng phóng
điện trong
ống
Khi nhiệt độ
ở hai bản
cực nóng
lên, nó sẽ
giãn ra và
dính vào
nhau.
Khi hiện tượng
phóng điện
trong ống xảy
ra.
28
QUÁ TRÌNH PHÓNG ĐIỆN
Khi ta áp một điện thế vào 2 cực của một bóng đèn,
phần khí bên trong ống sẽ bị ion hóa. Sau khi bị ion
hóa, các ion dương sẽ chuyển về hướng cathode, các
electron di chuyển về phía Anode. Đối với nguồn
xoay chiều thì các ion đổi hướng sau nửa chu kì.
E
Tái hợp
Ar
Hg
Hg
HgHg
Hg
Hg
Ar
Ar
Ar
Ar
ArAr
Ar
Ar
Ar
Ar
E
29
QUÁ TRÌNH PHÓNG ĐIỆN
Các electron trong quá trình chuyển động sẽ va chạm
với các nguyên tử Hg, Ar tạo ra các ion
E
Tái hợp
Ar
Hg
Hg
HgHg
Hg
Hg
Ar
Ar
Ar
Ar
ArAr
Ar
Ar
Ar
Ar
E
30
LASER KHÍ
•Laser khí là loại ánh sáng laser sinh
ra với tác nhân là ion, phân tử chất
khí và các điện tử.
•Tác nhân của laser khí thường ở
dạng plasma: chuẩn trung hòa, mật
độ hạt mang điện lớn.
31
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
TÁC
NHÂN
ion phân tử chất
khí, điện tử
BƠM KÍCH THÍCH
TÁC
NHÂN
LASER
32
LASER KHÍ He-Ne
Là một trong những laser khí được phát minh ra
đầu tiên.
Phát ra ánh sáng laser màu đỏ có bước sóng
632,8 nm.
Công suất phát sáng từ 1 - 10 mW.
Chi phí rẻ, dễ chế tạo, được sử dụng phổ biến.
33
Cơ sở: Va chạm không đàn hồi cộng
hưởng loại 2
• Là va chạm trong đó thế năng của
hạt trong trạng thái kích thích được
chuyển cho hạt khác dưới dạng
động năng hoặc thế năng.
• Phương trình: A + B* --> A* + B +
ΔE
A B
34
Nguyên lý hoạt động
He Ne
e- kích thích
He*
Ne*
Ne
LASER
(mật độ lớn)
35
Nguyên lý hoạt động
3 bước sóng phát ra:
638 nm (đỏ)
1150 nm (hồng ngoại)
3391 nm (hồng ngoại)
e- + He --> He* + e-
He* + Ne --> He + Ne*
36
Sơ đồ
- +He Ne
e-
37
Sơ đồ thực tế
38
Thông số sử dụng
• Áp suất trong lòng: xấp xỉ 3,4 đến 4 Torr.
• Hiệu điện thế 2 đầu: 220 V - 10 kV gây ra
dòng điện khoảng vài mA.
• Nhiệt độ trong lúc hoạt động: -25 đến 800C.
• Công suất tiêu thụ: 20 mW để sinh ra 1 mW
laser.
• Nồng độ He-Ne: từ 5:1 đến 20:1
39
Ứng dụng
• Định hướng và xác định vị trí.
• Đọc mã vạch
• Ghi đĩa CD
• Y học
• Trình diễn
40
CÁC LOẠI LASER KHÍ KHÁC
• Laser He-Cd: sử dụng tác nhân là
nguyên tử He pha tạp với Cd.
• Laser phân tử CO2: sử dụng tác nhân
là các phân tử khí CO2 pha tạp với H2
và N2.
• ...
41
ỨNG DỤNG CỦA PLASMA
NHIỆT ĐỘ THẤP
42
PHƯƠNG PHÁP TÁI TẠO HÌNH ẢNH CỦA CÁC
LOẠI MÀN HÌNH
43
PHƯƠNG PHÁP TÁI TẠO HÌNH ẢNH CỦA CÁC
LOẠI MÀN HÌNH
44
Màn hình
Plasma
Sơ lược lịch sử phát triển
Cấu tạo của màn hình plasma
Nguyên tắc hoạt động của
màn hình plasma
Ưu nhược điểm
45
SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MÀN HÌNH PLASMA
46
Màn hình plasma được Slottow và Bitzer công bố vào năm
1964.
SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MÀN HÌNH PLASMA
47
Năm 1967: Tấm nền plasma do kỹ sư Don Bitzer và
Gene Slottow tại Đại học Illinois phát triển đã được trao
giải Industrial Research 100 - giải thưởng tôn vinh những
phát minh quan trọng nhất của năm
SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MÀN HÌNH PLASMA
48
SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MÀN HÌNH PLASMA
Năm 1986; Weber giới thiệu mạch duy trì năng lượng mà
ông phát triển tại Đại học Illinois. Mạch này vẫn được đưa
vào màn hình màu hiện nay
49
Hãng AT&T (Mỹ) góp công lớn trong việc cải tiến
màn hình plasma. Họ sản xuất màn hình 3 điện cực
đầu tiên và công nghệ này được áp dụng cho tất cả
các sản phẩm plasma hiện nay.
SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MÀN HÌNH PLASMA
50
CẤU TẠO MÀN HÌNH PLASMA
Các ô phóng điện
Điện cực địa chỉ
51
CẤU TẠO MÀN HÌNH PLASMA
52
cấu trúc thành song song cấu trúc thành WAFFLE
cấu trúc thành ô chữ thập cấu trúc thành Delta
53
CẤU TẠO MÀN HÌNH PLASMA
Các ô phóng điện
Điện cực địa chỉ
54
NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG
CỦA MÀN HÌNH PLASMA
Quá trình phát sáng của một ô
Cách điều khiển quá trình phát sáng của
một ô
55
QUÁ TRÌNH PHÁT SÁNG CỦA MỘT Ô
56
e + Xe → e + e+ Xe+
e Xe+
Xe+
Xe**
Xe2
+
Xe*2*
Xe*
Xe(3P2)
Xe(3P1)
Ion
hóa Kích
thích Kích
thích
Va
chạm
3 hạt
+ Ne,
Xe Tái hợp
phân ly
Tái hợp phân ly
Va
chạm
3 hạt
+ Ne,
Xe
+ e
+ e
hν
147 nm
hν
150 nm
173 nm
Xe** → Xe*(3P1,
3P2) + hν (823 nm)
Xe+ + Xe + Xe → Xe2
+ + Xe
Xe+ + Xe + Ne → Xe2
+ + Ne
Xe2
+ + e → Xe** + Xe
Xe2
+ + e → Xe*(3P1,
3P2) + Xe
Xe* + 2Xe → Xe2* + Xe
Xe* + Xe + Ne → Xe2* + Ne
Xe2* → 2Xe + hν (150 nm, 173 nm)
Xe*(3P1) → Xe + hν (147 nm)
Quá trình phát ra tia UV của Xenon
e + Xe → e + Xe**
e + Xe → e + Xe*(3P1,3P2)
57
Cường độ tia UV phát ra theo thời gian
của hỗn hợp khí Xe(10%) - Ne
Quá trình phát ra tia UV của Xenon
58
Màu của một điểm ảnh
=>Sự tổng hợp ba màu
này với cường độ khác
nhau sẽ cho ta màu sắc
cần hiển thị
BaMgAl10O17: Eu
2+:
(BAM) cho màu xanh
dương
Zn2SiO4: Mn
2+: cho
màu xanh lục
(YGd)BO3:Eu
3+ và
Y2O3: Eu
3+ : cho màu đỏ.
59
Hai cấu trúc
ACM (2 điện cực)
ACC (3 điện cực)
Mỗi ô phóng
điện được xác
định bằng 3
điện cực
mỗi ô phóng
điện được xác
định bằng 2
điện cực
ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH PHÁT SÁNG CỦA
MỘT Ô
60
ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH PHÁT SÁNG CỦA
MỘT Ô
Quá trình điều khiển
Xung viết (writing pulses)
Xung duy trì (sustaining pulses)
Xung xóa (erasing pulses)
Hai cấu trúc
ACM (2 điện cực)
ACC (3 điện cực)
61
Điện thế duy trì và điện thế đánh
thủng của hỗn hợp khí Xe-Ne
62
ACC
63
1. Trạng thái ban đầu 2. Phóng điện viết 3. Sau phóng điện viết
4. Phóng điện duy trì lần 1 5. Phóng điện duy trì lần 2 6. Phóng điện xóa
Phóng điện
-+
-
+ -
+ -
-
-
+
+
+
Đối với cấu trúc ACC
64
WIDE VIEW ANGLE GOOD UNIFORMITY
NON-DISTORTION
WITH MAG. FIELD
LARGE SIZE LIGHTTHIN
ƯU ĐIỂM CỦA MÀN HÌNH
PLASMA
65
Tương đối nặng so với LCD
Không có nhiều kích cỡ
Không hoạt động tốt khi lên quá cao
Tuối thọ ngắn hơn LCD (khoảng 30000 giờ)
NHƯỢC ĐIỂM CỦA MÀN HÌNH PLASMA
66
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA VẬT LÝ
BỘ MÔN VẬT LÝ ỨNG DỤNG
PHƯƠNG PHÁP PHÚN XẠ MAGNETRON
TRONG CHẾ TẠO MÀNG MỎNG
GVHD : PGS. TS. Lê Văn Hiếu
HVTH : Phạm Văn Thịnh
MÔN : VẬT LÝ PLASMA
67
Ar+
Đế
BIA
I. Khái niệm về phún xạ
Phún xạ(Sputtering)
là kỹ thuật chế tạo
màng mỏng dựa trên
nguyên lý truyền
động năng bằng cách
dùng các iôn khí hiếm
được tăng tốc dưới
điện trường bắn phá
bề mặt vật liệu từ bia
vật liệu, truyền động
năng cho các nguyên
tử này bay về phía đế
và lắng đọng trên đế.
68
Bản chất quá trình phún xạ
- Quá trình phún xạ là quá trình truyền
động năng.
69
II. CÁC LOẠI PHÚN XẠ
• 1. Phún xạ phóng điện một chiều (DC
discharge sputtering)
• 2. Phún xạ phóng điện xoay chiều (RF
discharge sputtering)
• 3. Phún xạ magnetron
• 4. Các cấu hình phún xạ khác
70
1. Phún xạ phóng điện một chiều
(DC discharge sputtering)
• Là kỹ thuật phún xạ sử dụng hiệu điện thế
một chiều để gia tốc cho các iôn khí hiếm.
• Bia vật liệu (tuỳ thuộc vào thiết bị mà diện
tích của bia nằm trong khoảng từ 10 đến
vài trăm centimet vuông) được đặt trên
điện cực âm (catốt) trong chuông chân
không được hút chân không cao, sau đó
nạp đầy bởi khí hiếm (thường là Ar hoặc
He...) với áp suất thấp (cỡ 10-2 mbar)
71
Sơ đồ hệ phóng điện cao áp một
chiều (DC-sputter)
72
2. Phún xạ phóng điện xoay
chiều (RF discharge sputtering)
• Là kỹ thuật sử dụng hiệu điện thế xoay
chiều để gia tốc cho iôn khí hiếm. Nó vẫn
có cấu tạo chung của các hệ phún xạ, tuy
nhiên máy phát là một máy phát cao tần
sử dụng dòng điện tần số sóng vô tuyến
(thường là 13,56 MHz).
• Vì dòng điện là xoay chiều, nên nó có thể
sử dụng cho các bia vật liệu không dẫn
điện.
73
Sơ đồ hệ phóng điện cao tần có tụ
chặn làm tăng hiệu suất bắn phá ion.
74
3. Phún xạ magnetron
• Là kỹ thuật phún xạ (sử dụng cả với xoay
chiều và một chiều) cải tiến từ các hệ phún
xạ thông dụng bằng cách đặt bên dưới bia
các nam châm.
• Từ trường của nam châm có tác dụng bẫy
các điện tử và iôn lại gần bia và tăng hiệu
ứng iôn hóa, tăng số lần va chạm giữa các
iôn, điện tử với các nguyên tử khí tại bề
mặt bia do đó làm tăng tốc độ lắng đọng,
giảm sự bắn phá của điện tử và iôn trên bề
mặt màng, giảm nhiệt độ đế và có thể tạo
ra sự phóng điện ở áp suất thấp hơn.
75
4. Các cấu hình phún xạ khác
• Phún xạ chùm ion : nguồn ion được thiết
kế tách hẳn ra khỏi catôt
• Cấu hình sử dụng đến phân thế trên đế để
kích thích bắn phá ion và quá trình phủ
màng
• Phóng điện bằng hỗ trợ ion nhiệt : điện tử
thứ cấp được tăng cường từ sợi vonfram
đốt nóng.
76
III. PHƯƠNG PHÁP PHÚN XẠ MAGNETRON
RF TRONG CHẾ TẠO MÀNG MỎNG
• RF ở đây là viết tắt của chữ Radio
Frequency nhưng ý nghĩa của nó ở đây là
năng lượng của quá trình tạo plasma
được cung cấp bởi các dòng điện xoay
chiều cao tần (ở tần số sóng radio từ 2 -
20 MHz)
• Màng mỏng (thin films) tạo bởi kỹ thuật
này có thể bao gồm nhiều vật liệu khác
nhau và màng rất đồng đều.
77
1. Nguyên tắc hoạt động
• Dòng khí (thường là argon hoặc
argon+O2, argon+N2) được bơm vào
buồng chân không tạo plasma hình thành
các ion Ar+. Các ion này hướng về target
(kim loại cần tạo mạng mỏng) được áp thế
âm. Các ion này di chuyển với vận tốc
cao, bắn phá target và đánh bật các
nguyên tử của target ra khỏi target. Các
nguyên tử này bay lên và đi đến substrate
(thuỷ tinh hay silicon wafer), tích tụ trên
substrate và hình thành màng mỏng khi số
lượng nguyên tử đủ lớn.
78
Bơm CKhông
Đế
13.56MHz
KhíAr
S N S
Ar
Ar
Khí N2
Khí bên ngoài
tAr
tN
Ar+
Ar+
e-
e-
Ar
N
N+
1. Nguyên tắc hoạt động
79
3. Sơ đồ cấu tạo
80
Plasma:
- Điện tử thứ cấp
phát xạ từ catôt
được gia tốc trong
điện trường,
chúng ion-hóa các
nguyên tử khí, do
đó tạo ra lớp
plasma
81
Bia (kích thước cỡ 2” hoặc 3”) :
Được gắn vào một bản giải nhiệt. Bản
giải nhiệt được gắn vào cathode.
82Đế Silicon Đế thủy tinh
Đế: Được áp vào điện cực anode
83
Một số loại đế dùng trong hệ phún xạ
Đế Ceramic (gốm)
84
Buồng chân
không
85
Bộ phận tạo chân không
Thường dùng 2 loại bơm :
Bơm sơ cấp (bơm rote hoặc bơm quay dầu):
• Tốc độ : 30 m3/h.
• Áp suất tới hạn: 10-2 torr
Bơm khuếch tán :
• Tốc độ : 200 l/sec
• Áp suất tới hạn : 10-10 torr
86
Chân không phún xạ:
• Chân không tới hạn : 10-7 torr
• Chân không làm việc : 10-2 10-3 torr
87
S
N
N
N
N
(b)(a)
(Kathod)
Đế (Athod)
Hệ magnetron phẳng và các đường sức từ trên bề mặt bia
Bộ phận Magnetron
Từ trường do một vòng nam châm bên ngoài bao quanh và
khác cực với nam châm ở giữa. Chúng được nối với nhau bằng
một tấm sắt, có tác dụng khép kín đường sức từ phía dưới
88
Cấu trúc của một số hệ Magnetron thông
thường
89
90
5. Ưu nhược điểm của phún xạ
Ưu điểm:
• Tất cả các loại vật liệu đều có thể phún xạ,
nghĩa là từ nguyên tố, hợp kim hay hợp chất.
• Quy trình phún xạ ổn định, dễ lặp lại và dễ tự
động hóa.
• Độ bám dính của màng với đế rất tốt do các
nguyên tử đến lắng đọng trên màng có động
năng khá cao so với phương pháp bay bốc
nhiệt.
91
Nhược điểm
• Phần lớn năng lượng phún xạ tập trung
lên bia, làm nóng bia, cho nên phải có bộ
làm lạnh bia.
• Tốc độ phún xạ nhỏ hơn nhiều so với tốc
độ bốc bay chân không.
• Bia thường là rất khó chế tạo và đắt tiền.
• Các tạp chất nhiễm từ thành bình, trong
bình hay từ anôt có thể bị lẫn vào trong
màng.
92
PLD : Pulsed Laser Deposition
PLD
I, Tạo màng bằng phương pháp PLD
Tạo màng bằng magnetron gặp một số hạn chế
Không thể tạo màng hợp chất 3 thành phần : ABO3 ( pero
skite ) LaTiO3 , SrTiO3
93
Laser làm bay hơi vật liệu đế và tạo ra plasma
Nguyên tắc
Di chuyển của plasma
Lắng đọng của vật liệu bốc bay trên bề mặt
Tạo ra và phát triển màng mỏng trên bề mặt
94
95
96
II, Ứng dụng Plasma trong máy gia tốc dùng laser
Máy gia tốc hiện tại kích thước lớn
97
Ứng dụng plasma trong máy gia tốc
4GeV – 1 cm
Nguyên tắc
98
Sơ đồ cấu tạo
99
Làm sạch bề mặt màng mỏng và làm sạch một số thiết bị y tế
Ứng dụng trong máy bay quân sự
Ứng dụng trong y tế
Một số ứng dụng khác
100
CẢM ƠN THẦY VÀ
CÁC BẠN !!