Tài liệu Vật lý và kỹ thuật màng mỏng

Chương 1. Nhập môn vật lý v à kỹ thuật màng mỏng 1
1.1. Giới thiệu chung 1
1.1.1. Phương pháp l ắng đọng pha h ơi hoá học
(CVD)
2
1.1.2. Phương pháp hoá, hoá l ý kết hợp 3
1.2. Phương pháp bay hơi v ật lý (PVD) 3
1.2.1. Các khái ni ệm và đại lượng cơ bản 3
1.2.2. Kỹ thuật chân không v à công nghệ màng mỏng 15
1.2.3. Phún xạ 19
Chương 2. Động học chất khí 23
2.1. Ý nghĩa vật lý của áp suất v à nhiệt độ chất khí 23
2.2. Các hàm phân b ố của phân tử 25
2.3. Tần số va chạm của phân tử với bề mặt 29
2.4. Quãng đường tự do của phân tử khí 32
2.5. Một số tính chất 35
2.5.1. Nhiệt dung của hệ khí hai nguy ên tử 35
2.5.2. Khuếch tán 37
2.5.3. Độ nhớt 38
2.5.4. Độ dẫn nhiệt 42
2.6. Dòng khí 43
2.6.1. Chế độ dòng khí 43
2.6.2. Dòng khí trong chế độ nhớt 44
2.6.3. Dòng khí trong ch ế độ Kudsen-Dòng phân tử 45
2.6.4. Độ dẫn của cấu trúc dẫn khí 47
Chương 3. Hấp phụ và ngưng tụ 49
3.1. Hấp phụ khí 51
3.1.1. Vì sao khí h ấp phụ ? 51
3.1.2. Thời gian lưu trú 53
3.1.3. Đẳng nhiệt hấpphụ Langmuir 54
3.1.4. Epitaxy l ớp nguyên tử 57
3.2. Áp suất hơi 62
3.2.1.Áp suất hơi hoạt tính nhiệt 62
3.2.2.Áp suất hơi của các nguyên tố 63
3.2.3. Áp suất hơi của hợp kim và hợp chất 68
3.3. Ngưng tụ từ pha hơi 71
3.3.1. Ngưng t ụ từ pha hơi đơnnhất 71
3.3.2. Ngưng t ụ các hợp chất bảo to àn hợp thức 73
3.3.3. Hoá hơi nhanh các h ợp chất dễ phân ly 74
3.3.4. Đồng bay hơi –phương pháp “Ba nhi ệt độ” 75
3.3.5. Bốc bay phản ứng 77
Chương 4. Vật lý và kỹ thuật chân không cao 79
4.1. Một số loại bơm chân không 79
4.1.1. Bơm cơ h ọc 80
4.1.2. Bơm khu ếch tán 86
4.2. Nguyên lý chân không 89
4.2.1. Tốc độ bơm 89
4.2.2. Dòng hút khí 93
4.2.3. Độ dẫn của hệ chân không 95
4.3. Đặc tính chung của hệ chân không 96
4.3.1. Các khái ni ệm động học cơ bản 96
4.3.2. Các hiện tượng khử hấp phụ, nhả khí
và th ẩm thấu 101
4.3.3. Đo chân không và đơn v ị áp suất 102
Chương 5. Lý thuyết bốc bay chân không 107
5.1. Tốc độ bốc bay 107
5.1.1. Phương tr ình Hertz-Knudsen 107
5.1.2.Bốc bay tự do -sự thoát phân tử 109
5.1.3. Các cơ ch ế bốc bay 111
5.2. Phân bố phân tử bốc h ơi theo các hướng 116
5.2.1. Định luật phân bố côsin 116
5.2.2. Phân bố phân tử bốc bay từ nguồn điểm 120
5.3. Phân bố màng mỏng theo chiều d ày 122
5.3.1. Nguồn diện tích nhỏ v à nguồn điểm 122
5.3.2. Nguồn hình tròn và ngu ồn đĩa 124
Chương 6. Chế tạo màng mỏng bằng kỹ thuật chân không
131
6.1. Bốc bay nhiệt 131
6.1.1. Giới thiệu chung 131
6.1.2. Nguồn bốc bay bằng dây v à lá kim loại 134
6.1.3. Nguồn bốc bay cho vật liệu thăng hoa 138
6.1.4. Chén bốc bay và vật liệu chén 139
6.2. Bốc bay chùm tia điện tử 144
6.2.1. Ưu đỉểm của ph ương pháp 145
6.2.2. Cấu hình súng điện tử và vật liệu bốc bay
tương ứng 145
6.3. Bốc baybằng laser xung 158
6.3.1. Nguyên lý ho ạt động và quá trình vật lý 158
6.3.2. Chế tạo màng mỏng đúng hợp th ức 160
6.4. Epitaxy chùm phân t ử (MBE) 161
6.4.1. Mô tả thiết bị 161
6.4.2. Chế tạo màng mỏng tinh thể chất l ượng cao 164
Chương 7. Phương phá p phún xạ 167
7.1. Lý thuyết về phóng điện phún xạ 167
7.1.1. Thiết bị và các phương pháp phún x ạ 167
7.1.2. Mật độ dòng và điện thế trong phún xạ 172
7.1.3. Phóng đi ện phún xạ 184
7.2. Chế tạo màng mỏng bằng phương pháp phún xạ 194
7.2.1. Ưu điểm vànhược điểm của phương pháp
phún x ạ 195
7.2.2. Cơ chế phún xạ 195
7.2.3. Hiệu suất phún xạ 197
7.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng lên tốc độ lắng đọng 200
7.2.5. Các loại bia phún xạ 203
Chương 8. Các phương pháp phân tích đ ặc trưng
màng mỏng
205
8.1. Giới thiệu các phương pháp phân tích đ ặc trưng
màng m ỏng 205
8.2. Các phương pháp xác đ ịnh chiều d ày màng m ỏng 208
8.2.1. Phương pháp đo biên d ạng bằng đầu d ò hình
kim
208
8.2.2. Phương p háp đo dao động thạch anh 208
8.2.3. Phương pháp hi ển vi giao thoa 210
8.2.4. Màng mỏng quang học đa lớp 211
8.3. Phân tích c ấu trúc bề mặt bằng hiển vi
đi ện tử quét và lực nguyên tử 217
8.4. Phân tích c ấu trúc tinh thể 218
8.4.1. Phương pháp nhi ễu xạ tia X 218
8.4.2. Phương pháp ph ổ kế quang điện tử tia X (XPS) 221
8.4.3. Vật liệu và linh kiện điện sắc 222
8.5. Phương pháp nghiên c ứu tính chất quang 226
8.5.1. Phổ truyền qua và phản xạ 226
8.5.2. Ellipsomet 227
8.5.3. Màng mỏng nhiệt sắc và chuyển mạch
nhi ệt –quang 228
8.6. Phương pháp nghiên c ứu tính chất điện 232
8.6.1. Phương pháp đo đi ện trở vuông 232
8.6.2. Phương pháp b ốn mũi dò 234
8.6.3. Điot phát quang h ữu cơ 235
Tài liệu tham khảo 239