Reactive evaporation process and roll to roll deposition

Bốc bay PVD: Nhiệt điện trở Chùm điện tử, xung lazer Bay hơi phản ứng Mạ ion (ion plating)… Phún xạPVD: Dòng một chiều DC Dòng xoay chiều RF Magneton Lắng đọng từ pha hơi (CVD) Epitaxy chùm phân tử Phương pháp solgel

Reactive evaporation process and roll to roll deposition

Ứng dụng của màng mỏng:

application/

2 Reactive evaporation

process

5

2 Quá trình bay hơi phản ứng

 Bay hơi phản ứng có kích thích (activated reactive

evaporation ARE)

 Bay hơi phản ứng không có kích thích (reactive evaporation RE)

6

=> Phương pháp ARE với tốc độ lắng đọng cao hơn, nhiệt

độ lắng đọng thấp, được sử dụng và phát triển rộng rãi.

Phương pháp bốc bay gián tiếp:

2 Quá trình bay hơi phản ứng

 Hình thành màng hợp chất, với độ bám dính cao hơn và tốc độ phủ nhanh hơn so với phương pháp bốc bay trực tiếp.

 Vật liệu tổng hợp đa dạng hơn (với nhiệt độ nóng chảy cao hơn): Oxides (Al2O3, V2O3, TiO2, Indium- tin oxide…); carbides (TiC, ZrC, Ta2C, W2C,…);

nitrides (TiN, MoN, HFN,…).

7

=> Bay hơi phản ứng có kích thích

Một vài ví dụ điển hình:

8

Hình 2.1: Cấu tạo của hệ bay hơi phản ứng có kích thích (ARE).

Hình 2.2: Cấu tạo của súng điện tử

E-beam:

 Hiệu điện thế gia tốc 6-10kv

 Chùm điện tử bị uốn cong 270o

bởi lực Lorenzt do từ trường

vuông góc gây ra

Hình 2.1: Cấu tạo của hệ bay hơi phản ứng có kích thích (ARE).

Nguyên lý hoạt động của ARE:

Khi chân không đủ cao (>10-2 Torr) → bơm

khí phản ứng vào → sử dụng chùm e năng

lượng cao (được gia tốc bởi hiệu điện thế

cao) bắn vào vật liệu, làm cho vật liệu nóng

chảy, bay hơi lên vùng phản ứng → tạo ra

một vỏ bọc plasma mỏng trên vùng nóng

chảy vật liệu → điện tử thứ cấp từ plasma

năng lượng thấp bay lên bởi điện áp dương

từ điện cực làm ion hóa khí phản ứng và hơi

kim loại→ tạo ra môi trường plasma lớn phía

Hình 2.1: Cấu tạo của hệ bay hơi phản ứng có kích thích ARE.

Môi trường plasma trong ARE:

 Được tạo ra nhờ nguồn bốc bay chùm điện

tử và sự phân cực dương tại điện cực

 Làm tăng cường sự tương tác giữa các chất

trong phản ứng

 Tạo ra sự ion hóa cả kim loại phủ và nguyên

tử khí trong trạng thái hơi

 Đối với hệ bốc bay sử dụng nguồn nhiệt sợi

đốt, electron có năng lượng thấp hơn, sử

dụng cho các kim loại dễ bốc bay (có nhiệt

Hình 2.3: Cấu tạo của hệ bốc bay trược tiếp chùm điện tử.

với phương pháp bốc bay trực tiếp

• Đế cần được quay trong quá trình phủ

https://www.researchgate.net/figure/Schematic-Diagram-of-an-E-beam-Evaporation-System-31_fig4_309398204 13

3 Roll to Roll processing

14

Giới thiệu Các bước chế tạo cơ bản Một số phương pháp mới Ứng dụng

15

3.1 Giới thiệu

16

Xử lý Roll-to-roll

(Web processing, reel-to-reel processing, R2R)

• Là kỹ thuật chế tạo, xử lý liên tục đế dẻo

• Bao gồm nhiều bước công nghệ Tạo ra cuộn thành phẩm

Hình 3.1: Mô hình của phương pháp xử lý Roll-to-Roll [1]

[1] A Gregg et al, ‘’Flexible Flat Panel Displays’’, Wiley, 2005 pp 410 445 ‐

3.1 Giới thiệu

Ưu điểm

• Tốc độ sản xuất cao

• Tiết kiệm chi phí

• Khối lượng sản xuất cao

Ưu điểm

• Tốc độ sản xuất cao

• Tiết kiệm chi phí

• Khối lượng sản xuất cao

• Yêu cầu về kỹ thuật

[1] A Gregg et al, ‘’Flexible Flat Panel Displays’’, Wiley, 2005 pp

Xử lý Roll-to-roll

Laser Ablation – Cắt bỏ laze

Offset Printing Inkjet Printing – In phun

In quay Cao 3-500 μm 100 μm Có thể* Trung Bình Rất tốt

Inkjet printing Trung

Jeffrey D Morse, “Nanofabrication Technologies For Roll-to-roll Processing”, Report

From The 1288 NIST-NNN Workshop, September 2011.

Lắng đọng lớp nguyên tử - Atomic Layer Deposition

Sơ đồ đơn giản ứng dụng ALD vào xử lý Roll-to-Roll[1]

Piloting R2R Atomic Layer Deposition: Status And Results With 500 Mm Wide Web System - Beneq

Philipp Maydannik And David Cameron - Lappeenranta University Of Technology

Lắng đọng lớp nguyên tử - Atomic Layer Deposition

Sơ đồ bố trí một hệ lắng đọng lớp nguyên tử[1]

Jeffrey D Morse, “Nanofabrication Technologies For Roll-to-roll Processing”, Report

From The 1288 NIST-NNN Workshop, September 2011.

Lắng đọng lớp nguyên tử - Atomic Layer Deposition

Màng có độ đồng đều cao

Có khả năng lắng đọng màng oxit kim loại

Nhiệt độ phản ứng thấp Chi phí tiền chất thấp

Có khả năng công nghiệp hóa

Xử lý Roll-to-Roll ở nhiệt độ cao

• Mục đích: Tạo ra các vật liệu bán dẫn tinh thể, hiệu suất cao

• Sử dụng Kim loại nhiệt độ cao/ chất nền phù hợp

Độ dẫn tiệm cận vật liệu khối

Thiết bị, hệ thống điện tử hiệu suất cao

[1] Jeffrey D Morse, “Nanofabrication Technologies For Roll-to-roll Processing”, Report From The 1288 NIST-NNN Workshop, September 2011.

3.4 Ứng dụng

Xử lý Roll-to-Roll được ứng dụng năng lượng sạch

• Thiết bị điện tử dẻo

• Pin màng mỏng

• Thiết bị Quang điện dẻo

• Vật liệu cảm biến màng dầy

Xử lý Roll-to-Roll trong sản xuất pin điện cực [1]

Xử lý Roll-to-Roll trong sản xuất pin mặt trời hữu cơ dẻo [2]

Cảm ơn thầy

và các bạn

đã lắng nghe!

32