Bài thuyết trình Các loại màng quang học
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (8.75 MB, 60 trang )
Các loại màng
quang học
Bộ môn: Quang học ứng dụng
GV Hướng dẫn: TS Lê Vũ Tuấn hùng
HV thực hiện:
Lê Thị Lụa
Tô Lâm Viễn Khoa
Dàn ý
• Phân loại các loại màng quang học
• Các phương pháp tạo màng quang
học
• Màng chống phản xạ
• Màng phản xạ cao
• Màng ITO
• Màng lọc giao thao
I. CÁC LOẠI MÀNG QUANG HỌC:
Giới thiệu
• Màng quang học là:
• một hay nhiều lớp vật liệu
mỏng
• phủ trên một thiết bị quang
học như thấu kính hay gương
(những thiết bị cho phép biến đổ
đường đi của ánh sáng phản xạ hay
I. CÁC LOẠI MÀNG QUANG HỌC:
Giới thiệu
iệu quang lộ:
Độ phản xạ đế:
I. CÁC LOẠI MÀNG QUANG HỌC:
Giới thiệu
trận truyền qua:
Đối với 1
lớp màng
Đối với màng
đa lớp
Sử dụng nhiều ma trận Mi liên
tiếp nhau
I. CÁC LOẠI MÀNG QUANG HỌC:
Phân loại
Màng chống phản xạ
Màng phản xạ cao
Màng dẫn điện trong suốt
Màng lọc giao thoa
Phương pháp
gưng tụ vật lý (PVD)
Physical Vapor Deposition
ạt vật liệu ngưng tụ trên đế → Màng
ạt vật
uyển
Phương pháp
ngưng tụ hóa học (CV
Chemical Vapor Deposition
Các hạt vật liệu ngưng tụ trên
phản ứng với chất khí → Hợp chất →
Tđế < 5000C
Tđế ≈ 900 – 12000C
Các phản
ứng hình
thành hợp
chất (nếu có),
xảy ra trên
đường đi
M
khí đ
vào (
Các hạt vật
liệu di chuyển
ác phương pháp PVD phổ biến
ốc bay
hiệt bốc bay
ốc bay chùm điện tử
ốc bay bằng xung laser (PLD)
hún xạ
hún xạ DC
hún xạ RF
hún xạ phản ứng
hún xạ magnetron
ốc bay nhiệt điện trở
uá trình lắng đọng màng
1. Sự chuyển vật liệu
c bay từ pha rắn sang
ng rồi thành hơi do nhiệt
ện trở
2. Sự di chuyển của
uyên tử từ nguồn đến đế
3. Nguyên tử hấp thụ
n đế kết tụ.
4. Tinh thể hóa màng
ng các thông số quá
nh.
5. Phát triển thành
àng liên tục
điểm
thể lắng đọ ở tốc độ cao 0.1 2 nm/s
uyên tử bay bởi năng lượng thấp (0.1 eV)
p bẩn và khí dơ thấp
ông gây nhiệt cho đế
ơn giản, không đắt
iều vật liệu khác nhau (Au, Ag, Al, Sn, Cr, Ti, Cu…)
thể đạt nhiệt độ 1800oC
ng điện 200 300 A
hạn
Khó kiểm soát hợp chất
Bề dày không đều
Khó lắng đọng ở những hốc sâu
Sự hình thành hợp kim với nguồn vật liệu
Tạp do khí ở dây nhiệt điện trở
Không thích hợp cho bốc bay phản ứng
• Súng điện tử sinh ra chùm đi
15 keV, động năng ở dòng
cỡ 100 mA.
Substrate
m
Flux
Evaporant
B
Crucible
e-gun
• Chùm điện tử bị lệch đi 270
từ trường, B.
• Nguồn nhiệt nhận được có
nhỏ (~5mm) trong vật liệu
bay có công suất là 15 kV x
mA = 1.5 kW.
• Năng lượng này đủ làm nón
hết các vật liệu trên 1000o C
• Năng lượng nhiệt được
ạp hơn bốc bay nhiệt nhưng đa năng
ể đạt nhiệt độ trên 3000oC
ng nồi bốc bay với đáy bằng Cu
ộ lắng động 1 10 nm/s
ệu bốc bay
thứ mà nhiệt điện trở sử dụng
g với các kim loại sau:
Pt, Ir, Rh, Ti, V, Zr, W, Ta, Mo
O3, SiO, SiO2, SnO2, TiO2, ZrO2
Ưu điểm của bốc bay chùm điện tử
Có thể làm nóng chảy vật liệu mà không
gây tạp bẩn
Hợp kim có thể lắng đọng mà không gây
phân ly
Thích hợp cho bốc bay phản ứng
(PLD – Pulse Laser Deposition)
Electron
Nguyên tử
trung hòa
Chùm laser xung cô
suất lớn được chiếu và
Bia hấp thu năng lư
laser, nóng lên và bay
+ Ion +
+
Laser
+
+
+
+
+
Phía trên bia hình t
một vùng không gian c
plasma phát sáng
Các hạt vật liệu bia
ngưng tụ màng trê
Các loại phương pháp phún xạ
hún xạ DC
hún xạ RF
hún xạ phản ứng
hún xạ magnetron
ùng không gian
buồng chân không,
t số ion dương
+
+
+
Hạt vậ
ngưng tụ
lớp mà
+
+
+
+
+
+
Áp một điện thế
lên bia-đế, ion + “tiến” về bia,
e- “tiến” về đế
Ion + “đá
phún xạ một chiều
C – Direct Current)
hode
hiều
Hệ phún xạ xoay chiều
(RF – Radio Frequency
Bộ trở
và hệ t
Tăng cô
phóng
Vanode-ca
xoay
Bia sử
Có thể c
là
duy trì
Bia sử dụng
phải dẫn điện
Từ mô hình phún xạ có thêm hệ magnetron,
các nam châm định hướng N-S nhất định ghép với nhau
Hệ magnetron được gắn bên dưới bia, dưới cùng
tấm sắt nối từ.
e thứ cấp sinh ra từ va chạm giữa ion + và bia,
uyển động đặc biệt trong điện từ trường.
g
Hệ magnetron cân bằng và không cân bằng
Hệ magnetron cân bằng
Hệ magnetron không cân bằng Hệ
ne
kh
câ
na
ở
cư
yế
Cá
sứ
(hướng vô)
Điện trường
ờng
ín
Các e chịu tác dụng
của từ trường ngang
Từ trường
không khép kín
ịe
p
e chủ yếu chuyển
động gần bia
Đế bị nhiều e
va đập mạnh
bị
Thích hợp tạo màng cho
Đế bị
Các e ít chịu
của từ trườn
e theo điện
đến đế vớ
Thích hợp tạo
ộ dòng (tỉ lệ với tốc độ ion hóa) tăng 100 lần so với ph
phẳng
uất phóng điện có thể giảm 100 lần
ộ lắng đọng tăng 100 lần
ong những năm trước đây màng mỏng kim loại đư
c bay nhưng bây giờ phún xạ được sử dụng
hún xạ có thể được sử dụng để lắng đọng tất cả các
ại chất dẫn điện
húng ta không thể lắng đọng màng hợp kim bởi
ương pháp bốc bay do nhiệt độ nóng chảy của các
m loại khác nhau
Tạp chất trong màng phún xạ thấp
Trong bốc bay, tạp chất do vật liệu chứa
Sự bao phủ bậc thang tốt hơn
Phún xạ được làm từ diện tích mở rộng của target bóng
à thấp nhất
Đồ đồng đều tương đối cao
SOL
Hệ các hạt phân tán,
kích thước: 0,1 → 1μm
Lực tương tác giữa
các hạt: Van der Waals
Các hạt chuyển động
Brown, va chạm nhau
Sau một thời gian,
ác hạt sol hút nhau
Hạt sol
Dung dịch đông tụ
lại thành keo
an đầu tạo nên HỆ SOL PRECURSOR
ông thức chung: M(OR)x
HỆ G
ước 1: Các hạt keo mong muốn từ các phân tử precursor
ân tán vào một chất lỏng để tạo nên một hệ Sol.
ước 2: Sự lắng đọng dung dịch Sol tạo ra các lớp phủ trên
ng cách phun, nhúng, quay.
ước 3: Các hạt trong hệ Sol được polymer hoá thông qua sự
ại bỏ các thành phần ổn định hệ và tạo ra hệ gel ở trạng tha
ột mạng lưới liên tục.
ước 4: Cuối cùng là quá trình xử lí nhiệt nhiệt phân các thà
hần hửu cơ, vô cơ còn lại và tạo nên một màng tinh thể hay
nh hình.
