Tài liệu Nghiên cứu chế tạo màng oxit nhôm al2o3 trên bề mặt thủy tinh

Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh TRƯÒNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ------------- ĐOÀN MẠNH TUẤN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÀNG OXIT NHÔM AL2O3 TRÊN BỀ MẶT THỦY TINH Chuyên nghành: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2008 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp. HCM, ngày . . . . tháng . . . . năm 200. . NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: ĐOÀN MẠNH TUẤN Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 22/12/1958 Nơi sinh: TP.Nam Định Chuyên ngành: Vật liệu vô cơ MSHV: 00306047 I- TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu chế tạo màng Oxit nhôm Al2O3 trên bề mặt thủy tinh. II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ngày bắt đầu thực hiện LV ghi trong Quyết định giao đề tài): ................................................................................................................................. IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: ....................................................................... V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): ........................................ .............................................................................................................................................. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Học hàm, học vị, họ tên và chữ ký) CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng chuyên ngành thông qua. TRƯỞNG PHÒNG ĐT – SĐH Ngày tháng năm TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. ĐỖ QUANG MINH ( Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. ĐỖ MINH ĐẠO ( Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. HUỲNH KỲ PHƯƠNG HẠ ( Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Luận văn thạc sỹ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SỸ . TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày ….tháng 12 năm 2008 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn thày Đỗ Quang Minh đã tận tình chỉ dẫn cho em trong suốt quá trình luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn tất cả những người than, các bạn cộng sự đã hết sức giúp đỡ và động viên về vật chất cũng như về tinh thần cho tôi trong những giai đoạn khó khă khi thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ đang công tác tại các phòng thí nghiệm trường đại học bách khoa cũng như trương đại học công nghiệp đã tạo điều kiện hết sức để tôi hoàn thành luận văn của mình. Tóm tắt Phương pháp tạo màng thấm bề mặt đã tạo ra một khả năng tăng cường chống trầy xước bề mặt thủy tinh. Các phương pháp tạo màng bề mặt có thể dùng là: bay bốc nhiệt trong chân không, phún xạ catốt, lắng đọng hơi hóa học(CVD), Epitaxy chùm phân tử, lắng đọng chùm laser xung và phương pháp so-gel. Báo cáo này giới thiệu phương pháp tạo màng thấm nano - Al2O3 từ Resinat nhôm nung ở 630oC trong điều kiện áp suất không khí . Các kết quả thí nghiệm qua các thông số đo độ cứng tế vi HV theo thang đo Vickers chỉ ra rằng độ cứng của thủy tinh cơ sở tăng 12÷15%, qua phổ XRay tán xạ góc nhỏ, kính hiển vi điện tử xuyên TEM hay hiển vi điện tử bề mặt SEM cho ta các nhóm hạt có kích thước từ 6 ÷ 15 mm. Ngoài ra phổ hấp thụ cho ta thấy rõ độ trong của thủy tinh sau khi phủ lớp màng nhôm. Einleitung Die Al2O3-haltige Diffusionsschicht auf Steigerung der mechanischen Erzeugungsmethoden Gasphasenabscheidung, dieser Glasoberfläche ermöglicht die Kratzbeständigkeit dünnen Schicht Sol-Gel-Verfahren, vom sind thermische Glas. Die Chemische in Vakum Verdampfung, Moleküle – Epitaxy... In diesem Thema wird eine Erzeugungsmethode von nano-dünner Schicht angezeigt. Aluminium Rezinat wird auf Glasoberfläche in normaler Lufdruck in 630oC angebrannt. Durch die Annalysenmethoden: kleinwinkel Röntgenannalyse, TEM, SEM und Absorptionspektra erfolgen die Ergebnisse: Diese Diffusionsschicht hat die Teilchen von nanometern, meisten von 6-13nm. Ausßedem ist diese Schicht farblos tranferenz. Mục lục CHƯƠNG I : TỔNG QUAN ..................................................................... 3 1.1. Khái niệm và cơ sở lý thuyết của đế thủy tinh : .................................. 3 1.1.1. Khái niệm định nghĩa thủy tinh :.................................................... 3 1.1.2. Cấu trúc của thủy tinh: .................................................................. 3 1.1.3. Khả năng tạo thủy tinh: ................................................................. 7 1.1.4. Giải thích một số tính chất theo cấu trúc thủy tinh:....................... 8 1.2. Khái niệm về tính chất của màng và các phương pháp tạo màng mỏng:........................................................................................................ 10 1.2.1. Tính chất bề mặt của màng ....................................................... 11 1.2.2. Các phương pháp tạo màng ....................................................... 11 1.2.2.1. Phương pháp bay bốc nhiệt: ............................................... 12 1.2.2.2. Phún xạ catod (Cathode Sputtering) .................................... 12 1.2.2.3. Phương pháp lắng đọng hơi hóa học (CVD)........................ 13 1.2.2.4. Epitaxy chùm phân tử............. Error! Bookmark not defined. 1.2.2.5. Phương pháp tạo màng bằng laser xung.....Error! Bookmark not defined. 1.2.2.6. Công nghệ tạo màng bằng phương pháp Sol – Gel : .... Error! Bookmark not defined. 1.3. Những thành tựu trong lĩnh vực sử dụng mang nhôm :.................... 14 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH SOL-GEL ...................... 15 2.1. Giới thiệu khái quát: .......................................................................... 15 2.2. Các khái niệm cơ bản........................................................................ 16 2.2.1. Precursor:................................................................................... 16 2.2.2. Sol ............................................................................................... 17 2.2.3. Gel............................................................................................... 17 2.2.4. Alkoxit.......................................................................................... 17 0 2.2.5. Muối kim loại: ............................................................................ 19 2.3. Định nghĩa quá trình sol-gel: ............................................................. 21 2.4. Quá trình động học và các thông số ................................................ 21 CHƯƠNG 3: NGUYÊN LIỆU VÀ CƠ SỞ TẠO MÀNG BẰNG RESINAT .. 22 3.1. Nguyên liệu cấp Resin ...................................................................... 22 3.1.1. Tinh dầu thông ............................................................................ 22 3.1.2. Nhựa thông: ................................................................................ 24 3.1.3. Colofan thông:............................................................................. 24 3.2. Nhóm cung cấp Al+3: ......................................................................... 28 3.2.1. Hydrat nhôm : Al2O3.nH2O .......................................................... 28 3.2.2. Nhôm clorua:............................................................................... 29 3.2.3. Nhôm Nitrat: ................................................................................ 29 3.3. Cơ sở tạo màng Al2O3 đi từ Resinat kim loại: .................................. 29 CHƯƠNG 4: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHỦ MÀNG TỪ DUNG DỊCH SOLGel....................................................................................................... 33 4.1. Kỹ thuật phủ quay ( spin coating ).................................................... 33 4.2. Kỹ thuật nhúng ( dip coating ) .......................................................... 35 CHƯƠNG 5: CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:............................... 37 5.1. Xác định các nhóm chức của Resinat Al bằng phổ hồng ngoại:....... 38 5.2. Xác định các quá trình biến đổi hóa lý trong mẫu bằng phân tích nhiệt DTA: ......................................................................................................... 40 5.3. Phân tích cấu trúc tinh thể của màng Al2O3 bằng phương pháp nhiễu xạ tia X, tán xạ góc nhỏ :.......................................................................... 42 3.5.1.Phân tích cấu trúc bằng tia X-ray :............................................... 42 3.5.2. Xác định kích thước hạt Nano bằng tán xạ góc nhỏ (SAXS) ..... 43 5.4 Xác định kích thước hạt bằng ảnh kính hiển vi điện tử xuyên (TEM) và kính hiển vi điện tử bề mặt (SEM):........................................................... 45 1 5.5. Quang phổ hấp thụ :.......................................................................... 46 5.6. Đo độ cứng tế vi của màng Al2O3 :.................................................... 48 CHƯƠNG 6: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ .......................................... 51 6.1. Điều chế Resinat Nhôm: ( C19H29COO)3Al........................................ 52 6.1.1. Kiểm tra chất lượng nhựa thông : ............................................... 52 6.1.2. Điều chế Resinat Natri (RCOO)Na ............................................. 55 6.1.3.Điều chế Resinat nhôm ( C19H29COO)3Al : ................................. 58 6.2. Phân tích xác định cấu trúc Resinat Al bằng phương pháp phổ IR . 59 6.3.Xác định quá trình biến đổi hóa lý bằng phân tích nhiệt DTA ............ 61 6.4. Tạo dung dịch và phủ màng Resinat nhôm lên bề mặt thủy tinh : .... 64 6.4.1. Tạo dung dịch phủ màng: ........................................................... 64 6.4.2 phủ màng ..................................................................................... 65 6.4.3. Giai đoạn nung mẫu :................................................................. 66 CHƯƠNG 7: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ .................................. 67 7.1. Khảo sát quá trình khuếch tán của hạt oxid nhôm vào thủy tinh: ..... 67 7.2. Khảo sát độ cứng tế vi trên bề mặt thủy tinh sau khi đã được phủ màng:........................................................................................................ 69 7.3. Chụp mẫu màng X – ray : ................................................................. 71 7.4. Chụp X-ray tán xạ góc nhỏ :.............................................................. 72 7.5. Quan sát hạt oxid nhôm thông qua ảnh TEM và ảnh SEM............... 76 7.6. Quang phổ hấp thụ:........................................................................... 79 7.7. Đo độ trầy xước của màng:............................................................... 80 7.8. Kết luận: ............................................................................................ 85 2 CHƯƠNG I : TỔNG QUAN Mục tiêu đề ra của luận văn : Nghiên cứu áp dụng quá trình sol-gel đi từ resinat Nhôm để tạo lớp màng mỏng Al2O3 trên mặt thủy tinh nhằm cải thiện độ cứng cho bề mặt của thủy tinh. Trên cơ sở mục tiêu, phần đầu của luận văn này sẽ trình bày toàn bộ cơ sở lý thuyết của việc tạo màng trên đế thủy tinh gồm: - Cơ sở lý thuyết của thủy tinh (Vật liệu để phủ lớp màng lên) - Giới thiệu chung và các phương pháp tạo màng mỏng Sau đó luận văn sẽ đi sâu vào quá trình chế tạo ra lớp màng phủ : Đó là quá trình Sol – Gel và các phương pháp phủ. Luận văn cũng đưa các phương pháp nghiên cứu và cuối cùng là tiến hành thí nghiệm, đánh giá kết quả. 1.1. Khái niệm và cơ sở lý thuyết của đế thủy tinh : 1.1.1. Khái niệm định nghĩa thủy tinh : “Thủy tinh là chất vô cơ nóng chảy bị làm quá lạnh về trạng thái rắn mà không kết tinh” [29]: Trạng thái quá lạnh là trạng thái hệ chất vô cơ nóng chảy ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ kết tinh (Tkt). Hệ có thể nhanh chóng trở lại trạng thái cân bằng, bền vững nhiệt động, nghĩa là kết tinh ở nhiệt độ Tkt. Cũng có thể nhiệt độ hệ tiếp tục giảm, hệ ở trạng thái đóng rắn mà không kết tinh. Ta nói hệ ở trạng thái thủy tinh. Thủy tinh là trạng thái rắn không bền nhiệt động, nghĩa là thủy tinh bao giờ cũng có xu thế chuyển từ trạng thái thủy tinh sang trạng thái tinh thể . 1.1.2. Cấu trúc của thủy tinh: 3 Theo Zachariasen, thủy tinh cũng có cấu trúc mạng lưới không gian như tinh thể, nhưng mạng lưới thủy tinh không có tính đối xứng, tuần hoàn như mạng lưới tinh thể tương ứng. Nội năng thủy tinh lớn hơn nội năng tinh thể tương ứng một chút. Như vậy, quá trình biến đổi thủy tinh  tinh thể tự xảy ra (G = Gtinh thể - Gthủy tinh < 0). Mô hình cấu trúc các silicat ở trạng thái tinh thể và trạng thái thủy như sau: a/ SiO2 tinh thể b/ SiO2 vô định hình Hình 1.10. Cấu trúc mạng Silicat Nhận xét : - Theo sơ đồ này, trong mạng lưới thủy tinh, các ion tạo thủy tinh nằm ở tâm tứ diện phối trí, còn cation biến tính (không tạo mạng thủy tinh) phân bố một cách thống kê giữa những lỗ rỗng của các đa diện phối trí. - Khả năng tạo thủy tinh của các chất phụ thuộc khả năng tạo mạng lưới thủy tinh của chúng. Với các thủy tinh oxit, trên cơ sở hóa học tinh thể, người ta xác định khả năng tạo thủy tinh dựa vào kích thước ion và số phối trí của các ion. Khả năng tạo có thể chia các cation thành các nhóm sau: [30] a/ Nhóm các cation tạo mạng thủy tinh ( nhóm oxit axit) : Si4+, B3+, P5+… Nhóm này chủ yếu là Quartz (SiO2) , ngoài ra có thể còn có Ôxit bo B2O3, Ôxít Phosphor P2O5 và Ôxít nhôm Al2O3 4 b/ Nhóm các cation không tạo mạng ( nhóm oxit Bazơ): Ca2+, Na+, K+… Nhóm này luôn phá hủy và tạo ra khoảng trống trong mạng. Chính những lỗi mạng này làm giảm nhiệt độ nóng chảy của thủy tinh. Ví dụ Na2O, K2O, CaO,.. c/Nhóm các cation trung gian, có thể nối mạng thủy tinh hoặc biến tính tùy điều kiện cụ thể (thành phần hóa loại thủy tinh cơ sở…): Al3+, Ti4+, Pb2+… Khi thêm một lượng Al2O3 , kaolin, Feldspat, có thể xuất hiện kết nối sau: 5 Hình 1.11. Cấu trúc thủy tinh dân dụng Nhận xét: - Các Cation tạo mạng thủy tinh ở đây chính là Si+4, mạng xếp đặt hỗn loạn, không đều đặn tuần hoàn (trên hình ta chỉ nhìn thấy Si liên kết với 3 Oxy là do ta chỉ lấy hình chiếu 2 chiều). - Các Cation không tạo mạng là Na+ liên kết với 1 Oxygen O- và Ca+2 liên kết với 2 Oxygen O-. Cation Al+3 là chất trung gian: vừa tạo mạng vừa không tạo mạng. Ở cấu trúc thủy tinh trên, Al+3 đóng vai trò chất tạo mạng. 6 1.1.3. Khả năng tạo thủy tinh: a/ Khả năng tạo thủy tinh của các đơn oxit Các đơn oxit Me2O3, MeO2 và Me2O5 sẽ tạo thủy tinh khi Me có số phối trí là 3 hoặc 4. Từ các khái niệm hóa tinh thể, ta biết: - Số phối trí 3 sẽ thỏa mãn khi tỷ số bán kính: 0,155 < Rcation: Ranion < 0,225 - Số phối trí 4 sẽ thỏa mãn khi tỷ số bán kính: 0,225 0,55 nm. Ví dụ như: V5+, Te4+, Al3+, Mn6+, Cr6+, Mn4+, Te6+, Fe3+, Ga3+, Mo6+, Sb5+, Co3+, W6+, Ti4+, Ta5+, Nb5+. Như vậy, bán kính ion không phải là tiêu chuẩn duy nhất đánh giá khả năng tạo thủy tinh. Trong những trường hợp kể trên, độ bền liên kết giữa các cation trong hợp chất với oxy (các oxit) đóng vai trò quan trọng. Độ bền liên kết các ion càng lớn, khả năng tạo thủy tinh càng cao. b/ Khả năng tạo thủy tinh thành phần phức tạp MeBMeAO Với các thủy tinh thành phần phức tạp MeBMeAO, trong đó chỉ MeA là oxit tạo thủy tinh, còn MeB biến tính. Theo Zachariaesen, các ion biến tính sẽ nằm trong các lỗ trống không gian của các đa diện do [MeAO] tạo thành. Để mạng lưới bền vững, MeB phải có kích thước lớn và điện tích nhỏ. 7 1.1.4. Giải thích một số tính chất theo cấu trúc thủy tinh: Hình 1.12. Sự phụ thuộc của thể tích thủy tinh vào nhiệt độ Hình 1.12. cho thấy nhiết độ nóng chảy và kết tinh của tinh thể cao hơn hẳn nhiệt độ đóng rắn của thủy tinh. Sản phẩm thu được sau khi đóng rắn hoàn toàn nằm trong trạng thái thủy tinh. Tùy theo tốc độ làm nguội mà cho ta những sản phẩm có thể tích khác nhau. Cùng một khối lượng, sản phẩm nào có thể tích lớn hơn chắc chắn có nhiều lỗ trống hơn và có nhiệt động lớn hơn, kém bền hơn. Do sự mất trật tự trong cấu trúc, các phần tử cấu tạo không ở dạng sắp xếp sít chặt, mật độ pha thủy tinh luôn có trị số nhỏ hơn pha tinh thể tương ứng. Ví dụ: mật độ thủy tinh quắc trong khoảng 2100 ÷ 2200kg/m3 , luôn nhỏ hơn mật độ pha tinh thể tương ứng như β-quắc (2650kg/m3). Đây cũng là lý do trong kỹ thuật ceramic, người ta hay dùng danh từ “mật độ” để đánh giá mức tập trung vật chất trong một đơn vị thể tích với 8 những vật liệu chứa pha thủy tinh. Trong khi với một đơn chất dạng tinh thể cùng khái niệm đó thuật ngữ thường dùng là khối lượng riêng. Khối lượng riêng là một thông số vật lý của mỗi chất ở trạng thái tinh thể, còn mật độ như thông số kỹ thuật, phụ thuộc vào điều kiện sản xuất vật liệu. Với sự bổ xung một số Oxit ta có thể thay đổi một số tính chất của thủy tinh: Na2O: nólà thành phần quan trọng : Hạ thấp nhiệt độ nấu, tăng tốc độ hòa tan hạt cát, hạ thấp độ nhớt và tăng tốc độ khử bọt. B2O3: Giảm hệ số giãn nở nhiệt, tăng bền hóa, giảm kết tinh, tăng tốc độ nấu và khử bọt.. CaO: Là một trong những thành phần cơ bản của thủy tinh: Tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình nấu và khử bọt. Ngoài ra nó làm tăng độ bền hóa của thủy tinh. MgO: Giảm quá trình kết tinh, tăng tốc độ đóng cứng của thủy tinh Al2O3: Tăng bền cơ, nhiệt, bền hóa, làm giảm kết tinh. Song nó làm tăng độ nhớt và làm chậm quá trinh khử bọt…. Khi chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng (và ngược lại, từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn), các chất cấu trúc tinh thể có sự biến đổi tính chất độ ngột khi chuyển qua nhiệt độ nóng chảy. nhiệt độ nóng chảy là cố định với mỗi chất, tương ứng với năng lượng nhiệt dùng để phá hủy cấu trúc mạng lưới tinh thể. Khả năng khuyếch tán của hạt Al2O3 vào trong lớp bề mặt của thủy tinh: Theo hình trên: Với các chất ở trạng thái thủy tinh, tính chất biến đổi dần dần theo nhiệt độ, không có điểm nhảy vọt khi chuyển trạng thái. Khoảng biến đổi dần tính chất từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng được gọi là khoảng biến mềm. do năng lượng mạng lưới thủy tinh không xác định, các 9 ô mạng bị phá hủy dần (hoặc mạch polyme bị đứt dần). Chính vì vậy trong thời điểm này xuất hiện trong cấu nhiều lỗ trống trong cấu trúc và qua nó người ta có thể đưa vào cấu trúc (qua các lỗ trống) các hạt na nô mong muốn với kỳ vọng thay đổi tính chất phù hợp với yêu cầu đề ra. Hạt Al2O3 Hình 1.14. Quan hệ độ nhớt Hình 1.15. Sự khuếch tán hạt (pp.gia công) và nhiệt độ oxít nhôm vào mạng thủy tinh 1.2. Khái niệm về tính chất của màng và các phương pháp tạo màng mỏng: Màng mỏng (tiếng Anh: Thin film) là một hay nhiều lớp vật liệu được chế tạo sao cho chiều dày nhỏ hơn rất nhiều so với các chiều còn lại (chiều rộng và chiều dài). Khái niệm "mỏng" trong màng mỏng rất đa dạng, có thể chỉ từ vài lớp nguyên tử, đến vài nanomet, hay hàng micromet. Khi chiều dày của màng mỏng đủ nhỏ so với quãng đường tự do trung bình của điện tử hoặc các chiều dài tương tác thì tính chất của màng mỏng hoàn toàn thay đổi so với tính chất của vật liệu khối. 10 Hiện nay màng mỏng đang là một lĩnh vực phát triển mạnh mẽ của khoa học và công nghệ vật liệu, vật lý chất rắn cùng với nhiều khả năng ứng dụng to lớn trong đời sống hàng ngày, trong sản xuất. Trong đó các màng mỏng oxid kim loại đã được nghiên cứu rất nhiều vì khả năng ứng dụng của chúng trong nhiều lĩnh vực của khoa học, kỹ thuật và đời sống. Có rất nhiều phương pháp khác nhau để tạo các màng đó. Trong những năm gần đây phương pháp sol-gel đã được quan tâm rất nhiều và hiện nay đang được sử dụng rộng rãi để tạo vật liệu gốm. 1.2.1. Tính chất bề mặt của màng:[26] Hiệu ứng thay đổi tính chất rõ rệt nhất về tính chất của màng mỏng là hiệu ứng bề mặt. Khi vật liệu có kích thước nm, các số nguyên tử nằm trên bề mặt sẽ chiếm tỉ lệ đáng kể so với tổng số nguyên tử. Chính vì vậy các hiệu ứng có liên quan đến bề mặt, gọi tắt là hiệu ứng bề mặt sẽ trở nên quan trọng làm cho tính chất của vật liệu có kích thước nanomet khác biệt so với vật liệu ở dạng khối. 1.2.2. Các phương pháp tạo màng:[27] Thông thường, các màng mỏng để có thể sử dụng đều được chế tạo trên các lớp đế, là các khối vật liệu (ví dụ Si, Al2O3, MgO, Ge, GaAs, thạch anh...). Các kỹ thuật chế tạo màng mỏng bắt đầu được phát triển từ cuối thế kỷ 19, cho đến thời điểm hiện tại. Có rất nhiều phương pháp được dùng tùy theo mục đích và điều kiện kinh tế, kỹ thuật, song ở đây ta chỉ xét những phương pháp tạo màng nano  Bay bốc nhiệt trong chân không 11  Phún xạ catốt  Lắng đọng hơi hóa học (CVD)  Epitaxy chùm phân tử  Lắng đọng chùm laser xung  Phương pháp sol-gel 1.2.2.1. Phương pháp bay bốc nhiệt: Bay bốc nhiệt (tiếng Anh: Thermal evaporation) hoặc bay bốc nhiệt trong chân không là kỹ thuật tạo màng mỏng bằng cách bay hơi các vật liệu cần tạo trong môi trường chân không cao và ngưng tụ trên đế (được đốt nóng hoặc không đốt nóng). . Hình 1.1. Phương pháp bay bốc nhiệt Sơ đồ nguyên lý hệ bay bốc nhiệt: 1.2.2.2. Phún xạ catod (Cathode Sputtering) 12 Là kỹ thuật chế tạo màng mỏng dựa trên nguyên lý truyền động năng bằng cách dùng các ion khí hiếm được tăng tốc dưới điện trường bắn phá bề mặt vật liệu từ bia vật liệu, truyền động năng cho các nguyên tử này bay về phía đế và lắng đọng trên đế. Hình 1.2. Nguyên lý phún xạ catod 1.2.2.3. Phương pháp lắng đọng hơi hóa học (CVD): [28] (Tiếng anh: Chemical vapor deposition ) là phương pháp tạo màng từ pha hơi. Nguyên lý làm việc: Phương pháp CVD tạo ra một thành phần pha rắn từ pha khí, trên cơ sở phản ứng hóa học và được lắng đọng trên bề mặt một vật liệu được đốt nóng 13