CÁC PHƯƠNG PHÁPCHẾ TẠO MÀNG TỪ

CẤU TẠO MÀNG TỪ

Vật liệu sắt từ:Elements: Fe, Ni, Co, and their alloysOxides: Ferrite, Ni-Zn Ferritesome ionic crystals: CrBr3

Lớp kim loại sắt từLớp kim loại phi từLớp kim loại sắt từ

Substrate

Moore‘s lawSubstrate

M

Substrate

M

VÁCH TỪ (Domain wall)

(Chữ thập)

Năng lượng từ (Magnetostatic Energy)

FMs

Năng lượng từ

fw: mật độ vách từfMs: mật độ năng lượng từ

CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO MÀNG TỪ

SPUTTERINGDC sputteringRF sputteringmagneton sputtering

PPBB BẰNG XUNG LASERPP EPITAXY CHÙM PHÂN TỬ (Molecular-beam-epitaxy)

SPUTTERINGCơ 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 mộtcủa 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 nhưbảo vệ dòng điện

+ Bia bị bắn phá trong cả 2 chu kỳ dương và âmcủa HĐT

MAGNETON SPUTTERING+ Dùng hiệu điện thế DC hoặc xoay chiều+ Đặt từ trường dưới bia nhằm giam hãm electron và các iongiúp 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 cựcngắn 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 vàlắng đọng trên đế+ người ta thường dùng kỹ thuật nhiễu xạ điện tử phản xạ nănglượng cao (RHEED) ( kiểm soát quá trình mọc màng thông quaphổ 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

Ảnh chụp thiết bị MBE tại William R. Wiley Environmental Molecular SciencesLaboratory cho phép chế tạo các màng mỏng ôxit và gốm

Atomic structure of graphene.