Vật lý màng mỏng -Chế tạo màng từ
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.31 MB, 22 trang )
CÁC PHƯƠNG PHÁP
CHẾ TẠO MÀNG TỪ
CẤU TẠO MÀNG TỪ
Vật liệu sắt từ:
Elements: Fe, Ni, Co, and their alloys
Oxides: Ferrite, Ni-Zn Ferrite
some ionic crystals: CrBr3
Lớp kim loại sắt từ
Lớp kim loại phi từ
Lớp kim loại sắt từ
Substrate
Moore‘s law
Substrate
M
Substrate
M
VÁCH TỪ (Domain wall)
(Chữ thập)
Năng lượng từ (Magnetostatic Energy)
F
Ms
Năng lượng từ
f
w
: mật độ vách từ
f
Ms
: mật độ năng lượng từ
CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO MÀNG TỪ
SPUTTERING
DC sputtering
RF sputtering
magneton sputtering
PPBB BẰNG XUNG LASER
PP EPITAXY CHÙM PHÂN TỬ (Molecular-beam-epitaxy)
SPUTTERING
Cơ chế:
+ ion hóa hạt trung hòa thanh ion
+ Tăng tôc ion trong từ trường bắn phá bia, bức các
nguyên tử trên bia lắng đọng trên đế
DC SPUTTERING
+ Khí thường dùng là Ar, He
+ Dùng hiệu điện thế 1 chiều
+ Áp suất khoảng 10
-7
torr
+ Bia phải dẫn điện
+ Bia chỉ bị bắn phá ở một
của chu kỳ âm của HĐT
RF SPUTTERING
+ Dùng hiệu điện thế xoay chiều
+ Bia không cần phải dẫn điện
+ Dùng phối trở kháng để tăng công suất cũng như
bảo vệ dòng điện
+ Bia bị bắn phá trong cả 2 chu kỳ dương và âm
của HĐT
MAGNETON SPUTTERING
+ Dùng hiệu điện thế DC hoặc xoay chiều
+ Đặt từ trường dưới bia nhằm giam hãm electron và các ion
giúp tăng va đập của Ar
+
vào bia nhiều hơn
+ Bia bị bắn phá trong cả 2 chu kỳ dương và âm của HĐT
ƯU ĐIỂM:
+ Dễ tạo các màng đa lớp nhờ tạo nhiều bia khác nhau
+ Độ bám dính của màng lên đế cao (do động năng hạt lớn)
+ Độ mấp mô bề mặt thấp
+ Tính độ dày khá chính xác (tương đối hơn bốc bay)
+ Rẻ tiền, dễ thực hiện, khai triển đại trà
ƯU ĐIỂM:
+ Không thể tạo ra màng đơn tinh thể
+ không tạo được độ dày chính xác cao
+ Các chất có hiệu suất phún xạ khác nhau nên việc tổ hợp các
bia tạo màng đa lớp cũng trở nên phức tạp
PPBB BẰNG XUNG LASER (pulsed-laser deposition)
+ Dùng chùm laser có xung cực
ngắn và công xuất lớn
ƯU ĐIỂM:
+ Vật liệu làm bia rất đa dạng, và chỉ cần kích thước nhỏ
+ Chiếu xuyên qua các vật liệu trong suốt vào buồng chân
không mà không bị giảm năng lượng
+ Ion hóa các bia có năng lượng ion hóa lớn
+ Tạo được màng siêu mỏng, siêu cứng, chất lượng cao
+ Dùng nhiều bia để tạo màng đa lớp
NHƯỢC ĐIỂM:
+ Có thể xuất hiện các phân tử lớn
+ khó kiểm soát được chính xác độ dày
+ bề mặt màng trên đế gồ gề
PP EPITAXY CHÙM PHÂN TỬ (Molecular-beam-epitaxy)
+ Đặt trong môi trường có công suất rất cao 10
-9
Torr
+ Tỉ lệ va chạm giữa các nguyên tử rất thấp, từng hạt sẽ đến và
lắng đọng trên đế
+ người ta thường dùng kỹ thuật nhiễu xạ điện tử phản xạ năng
lượng cao (RHEED) ( kiểm soát quá trình mọc màng thông qua
phổ nhiễu xạ điện tử được ghi trực tiếp )
+ Tốc độ phát triển màng
1 /m h
µ
Reflection High Energy X-ray Diffraction
(RHEED)
ƯU ĐIỂM:
+ Tốc độ mọc màng được khống chế chính xác đến từng lớp
nguyên tử
+ Tạo màng đơn tinh thể trên một đế đơn tinh thể
+ Có thể tạo thành từng đảo nhỏ hay từng lớp nguyên tử,
quan trong trong chế tạo bán dẫn
NHƯỢC ĐIỂM:
+ hệ MBE vận hành khá phức tạp và tốn kém 10
6
USD
