การเตรียมฟิล์มบางด้วยระบบแมกนิตรอนสปัตเตอริงแบบพัลส์ดีซี จากเป้า Ca3Co4O9 และ CaMnO3

บทคัดย่อ

ฟิล์มบางถูกพอกพูนบนฐานแก้วโดยใช้ระบบแมกนิตรอนสปัตเตอริงแบบพัลส์ดีซีสองขั้วไม่สมมาตรจากเป้า  Ca₃Co₄O₉  และ  CaMnO₃  ความหนาแน่น  3.218 g/cm³  และ  2.862 g/cm³  ตามลำดับ  เป้าสปัตเตอริงเส้นผ่านศูนย์กลาง  60 mm  หนา  2.5 mm  ซึ่งทำการซินเตอร์จากผงที่เตรียมด้วยวิธีการทำปฏิกิริยาสถานะของแข็ง  การพอกพูนภายใต้อัตราการไหลของแก๊สอาร์กอน  15.0±0.1 sccm  ความถี่พัลส์  17.24 kHz  เวลา  1  ชั่วโมง  พัลส์บวกที่ขั้วแอโนดมีกระแสไฟฟ้าและความต่างศักย์  20 mA 100 V  กระแสลบที่ขั้วแคโทด  120 mA  ความต่างศักย์ประมาณ  260-280 V  การปล่อยแสงจากพลาสมาขณะการพอกพูนวัดในช่วงความยาวคลื่น  360-800 nm  โดยใช้เครื่องสเปกโทรมิเตอร์ชนิดความสามารถในการแยกสูง  ความหนาของฟิล์มที่พอกพูนแล้วประมาณได้จากการแทรกสอดของแสงโดยใช้วิธีของทอลานสกีและวัดด้วยเครื่องอิลิปโซมิเตอร์  โครงสร้างผลึกศึกษาโดยใช้การเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์  สมบัติเทอร์มออิเล็กทริกพิจารณาได้จากสัมประสิทธิ์เซเบคและสภาพต้านทานไฟฟ้าที่อุณหภูมิห้อง  สัมประสิทธิ์เซเบคหาได้จากการวัดความสัมพันธ์ระหว่างความต่างศักย์ไฟฟ้าและผลต่างอุณหภูมิ  สภาพต้านทานไฟฟ้าวัดโดยวิธีสี่ขั้วมาตรฐานของแวนเดอร์พาว  แฟกเตอร์กำลังได้จากการคำนวณ  ผลการทดลองพบว่าสเปกตรัมการปล่อยแสงมีอะตอมของ  Ca, Mn, Co  และ  O  ถูกสปัตจากเป้าไปยังฐานแก้ว  ความหนาของฟิล์ม  Ca-Co-O  และ  Ca-Mn-O  คือ  0.435±0.003 m และ 0.449±0.001 m  ตามลำดับ  แบบอย่างการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์แสดงให้เห็นว่าฟิล์มที่พอกพูนแล้วเป็นอสัณฐาน  การวัดสมบัติเทอร์มออิเล็กทริกของฟิล์ม  Ca-Co-O  ได้ค่าสัมประสิทธิ์เซเบค  0.146±0.009 mV/K  สภาพต้านทานไฟฟ้า  0.473±0.009 .cm  และแฟกเตอร์กำลัง  4.531±0.685 W/m.K²  ที่อุณหภูมิห้อง สำหรับฟิล์ม Ca-Mn-O มีความต้านทานสูงและไม่สามารถทดลองวัดสมบัติเทอร์มออิเล็กทริกได้  คาดว่าการแอลนีลหลังการพอกพูนและการเจือปนโลหะจะทำให้มีสมบัติเทอร์มออิเล็กทริกดีขึ้น  ซึ่งจะได้ทำการศึกษาและวิจัยต่อไป