Bài giảng Các phương pháp chế tạo màng từ nêu lên cấu tạo màng từ, các phương pháp chế tạo màng từ bao gồm sputtering, phương pháp xung laser, phương pháp epitaxy chùm phân tử. Đặc biệt, trong mỗi phương pháp đều chỉ ra ưu điểm và nhược điểm của nó.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài giảng Các phương pháp chế tạo màng từ
- 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
M M
Moore‘s law
Substrate Substrate
- VÁCH TỪ (Domain wall)
(Chữ thập)
- Năng lượng từ (Magnetostatic Energy)
fw: mật độ vách từ
fMs: mật độ năng lượng từ
Năng lượng từ
FMs
- 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
+ Dùng hiệu điện thế 1 chiều
+ Khí thường dùng là Ar, He
+ 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
- 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 106 USD
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
