Luận án Hiện tượng plasmonic của các hạt nano sắt từ Co trong các màng mỏng Co-Ag và Co-Al2O3

ỉ lệ % nguyên tử Co trên mẫu so với tỉ lệ diện tích bia. 
 Trước hết, các mẫu màng mỏng Co-Al2O3 được chế tạo bằng hương há đ ng 
phún xạ bia ghép g m các miếng Co trên nền Al2O3 nên sẽ có các hiệu suất phún xạ 
khá nh u, đó ẽ có các tố độ lắng đọng khác nhau lần ượt là 190 Å/s và 40 Å/s 
[119]. Các yếu tố khác vẫn ảnh hưởng đến quá trình lắng đọng của màng mỏng, như 
sự phản xạ, sự đá ứng, sự giải hấp (desorption) và tố độ lắng đọng của Co cao 
hơn ới Al2O3, lần ượt là 1,4 so với 0,4 nguyên tử/ion [119]. đó, tỉ lệ Co thu 
được trên màng mỏng không giống như trên bi hún xạ. Hình 3.1 cho thấy mối 
quan hệ giữa tỉ lệ Co trên bia  = ACo/AAl2O3 và trên mẫu x đượ xá đ nh bằng 
 hương há h n t h hổ tán sắ năng ượng EDS. Kết quả thực nghiệ thu được 
mối liên hệ giữ h i đại ượng này là x 4.10-74 – 7,5.10-63 + 2.10-32 + 0,4. 
Với các mẫu có tỉ lệ Co thỏa mãn x 0,4 mối liên hệ này trở thành: x 0,4. Điều 
đó ó ngh tỉ lệ % trên mẫu màng mỏng thu đượ tăng the tỉ lệ diện tích bia theo 
một h đ thứ , đ ng thời gần giống với một hàm số ũ x  {exp[0,02 + 0,5]-1}. 
Mối quan hệ giữa tỉ số AS/AT (diện t h điện cực Catốt AS và diện tích bia AT) và tỉ 
 4
số VT/VS điện thế bia VT điện thế Catốt VS) có dạng: VT/VS = (AT/AS) . Sự tăng tỉ 
lệ % của Co b khống chế bởi bia Al2O3 bởi tố độ lắng đọng của Co lớn hơn rất 
nhiều so với Al2O3. Như ậy, sự bắn phá ion của chất nền cho sự đá ứng 
(resputtering) và sự giải hấp (desorption) của nguyên tử C đã được giảm thiểu. 
 52 
3.1.2 Hình thái cấu trúc bề mặt thông qua ảnh SEM 
 Để thấ rõ hơn h nh thái ạng hạt Co nano, các mẫu màng mỏng Co-Al2O3 đã 
được tiến h nh h ăn n ừa phải nền Al2O3, sử dụng kỹ thuật tẩm thực bằng 
dung d h N OH, qu đó á hạt nano Co sẽ lộ rõ hơn trên bề mặt đượ ăn n. 
Việc tẩm thự được tiến hành với các khoảng thời gian và n ng độ khác nhau nhằm 
tìm ra chế độ tẩm thực hợp lý. Những chế độ thực nghiệm hợp lý sẽ cho phép có thể 
qu n át được hình thái hạt nano Co. Một số kết quả tiêu biểu trình bày trong các 
hình 3.2 và 3.3 đã thể hiện một phần các chế độ tẩm thực hợp lý. Có thể nhận thấy 
rằng, hình thái dạng hạt nano Co trên màng mỏng Co-Al2O3 hư được quan sát 
thấy trên mẫu màng mỏng Co(24%)-Al2O3 tẩm thực NaOH trong 5 phút (hình 3.3 ). 
Tuy nhiên, nếu mẫu n được tẩm thực NaOH trong thời gian 10 phút thì hình thái 
dạng hạt đã được quan sát khá rõ (hình 3.2 ). Các hạt xuất hiện trên bề mặt màng 
mỏng có kích cỡ khoảng chục nanomét (nm). 
 Hình 3.2 Ảnh SEM của mẫu màng mỏng Co(24%)-Al2O3 tẩm thực NaOH 10 phút. 
 Mẫu 24% Co, tẩm thực chọn lọ đối với nền 
 Al2O3 bằng dung d ch NaOH trong 5 phút. 
 3
Hình 3.3 Ảnh SEM của mẫu màng mỏng Co(24%)-Al2O3 đã tẩm thực NaOH 5 phút. 
 53 
3.1.3 Hình thái cấu trúc thông qua ảnh AFM 
 Ngoài một số khảo sát hình thái bề mặt các màng mỏng Co-Al2O3 bằng SEM như 
đã tr nh b ở trên, một số mẫu màng mỏng Co-Al2O3 ũng đã được khảo sát bằng 
kỹ thuật AFM nhằm tìm hiểu thêm những thông tin khác về hình thái bề mặt của 
loại màng mỏng này. Một số kết quả được trình bày trên các hình 3.5 và 3.8 ưới 
đ . Quan sát hình thái bề mặt bên ngoài của các màng mỏng trên các ảnh AFM ở 
hình 3.5 - 3.8 , chỉ có thể nhận thấ ơ bộ rằng các mẫu u khi được ủ nhiệt hình 
thái k h thước hạt nhỏ hơn ới khi hư được ủ nhiệt. Điều đó ó thể phản ánh 
sự phân bố của hình thái hạt ở trong màng mỏng đã ủ nhiệt sẽ ó xu hướng đều hơn 
so với những màng mỏng hư ủ nhiệt. 
 (a) (b) 
 1μm 
 Hình 3.4 Ảnh AFM (chế độ “height”) của mẫu màng mỏng Co(15%)-Al2O3 chưa ủ 
 o
 nhiệt (a), và sau khi ủ nhiệt ở 250 C trong 1h (b). 
 (a) (b) 
 Hình 3.5 Ảnh AFM (chế độ “height”) của mẫu màng mỏng Co(40%)-Al2O3 chưa ủ 
 nhiệt (a), và sau khi ủ nhiệt ở 250oC trong 1h (b). 
 54 
 Tuy nhiên các ảnh A M trên đ với rất nhiều các hạt thô và to nổi hẳn lên trên 
bề mặt (màu trắng sáng), với k h thước phân bố trong khoảng từ vài micron tới vài 
tră nanomét, chắc chắn không phải là các hạt hay chùm hạt Co kết tinh nổi lên 
trên bề mặt màng, mà có thể chỉ là những đá bẩn không mong muốn xuất hiện sau 
khi các mẫu n được vận chuyển để đ ở nước ngoài, hoặ ũng ó thể đã ó từ 
trước trên bề mặt đế thủ tinh b n đầu trước khi lắng đọng màng. Vì vậy hình thái 
những bề mặt n được cho là không thể hiện đúng bản chất về hình thái bề mặt 
thực sự của các mẫu màng mỏng Co-Al2O3 tương ứng. Để qu n át được bề mặt 
thực sự của các mẫu màng mỏng Co-Al2O3 này, một số ùng thư á đá hạt thô 
đã được chọn lọc và phóng to để phân tích. Các hình 3.6 là ví dụ, được lấy từ các 
mẫu u khi đã ủ ở 250 C trong vòng 1 giờ, là những ùng được trích từ các hình 
3.4 (b) và 3.5 (b) tại những ùng ó đánh ấu bằng ô vuông. 
 (a) Chế độ topography (b) Chế độ hight 
 100 nm 100 nm 
 1 µm 1 µm 
 (c) Chế độ topography (d) Chế độ hight 
 100 nm 
 100 nm 
 1 µm 1 µm 
 Hình 3.6 Ảnh AFM được trích xuất từ các ảnh AFM của các mẫu màng mỏng 
 o
 Co(15%)-Al2O3 và Co(40%)-Al2O3 sau khi đã ủ nhiệt ở 250 C trong vòng 1h . 
 55 
 Lớp vỏ bọc Al O
 2 3 
 Các hạt nano hoặc các chùm nguyên tử Co 
 Hình thái hạt trên bề mặt 
 qu n át được bằng AFM
 Đế thủy tinh 
Hình 3.7 Minh họa mặt cắt của bề mặt ghi nhận được bằng AFM của các mẫu 
màng mỏng Co-Al2O3, thể hiện các hạt/chùm nguyên tử Co cô lập được bao bởi lớp 
nền Al2O3. 
 Các hình ảnh 3.6 (a) và 3.6 tương ứng cho thấy hình thái bề mặt được quét 
theo chế độ topography của các màng mỏng Co(15%)-Al2O3 và Co(40%)-Al2O3 sau 
khi đã ủ nhiệt ở 250oC trong vòng 1h, trong khi các hình 3.6 (b) và 3.6 (d) cho thấy 
hình thái bề mặt được quét theo chế độ itu e hight tương ứng của các màng 
mỏng đó. Có thể dễ dàng nhận thấy tính hợ ý được phản ánh ở đ , khi tỷ lệ Co 
thấ hơn, h nh thái hạt bề mặt tương ứng ũng nhỏ hơn. Cá k h thước ngang trên 
tiêu biểu trên bề mặt của các hạt quan sát thấy vào khoảng trên ưới 100 nm. Hình 
thái với k h thước hạt kiểu này có thể được cho là củ á đá hạt tinh thể Co b 
bao bọc bởi lớp Al2O3 đ nh h nh đã được chứng tỏ bằng phé đ XR tr nh 
bày trong mụ ưới đ ó thể thấy qua các ảnh SEM ở hình 3.2 và 3.3 , như 
được minh họa ở trong hình 3.7 . Từ các ảnh SEM bề mặt ở hình 3.2 và 3.3 rất khó 
có thể đ án nhận ra các hạt Co. Tuy nhiên bằng chế độ quét để qu n át biên độ 
(amplitude hoặc hight) của ảnh AFM, có thể nhận thấ rõ hơn h nh thái ạng hạt bề 
mặt ở các màng mỏng Co-Al2O3. 
3.1.4 Hình thái vi cấu trúc thông qua giản đ XRD 
 Để tìm hiểu hình thái vi cấu trúc bên trong màng mỏng Co-Al2O3, một số mẫu 
màng mỏng Co-Al2O3 đã được tiến h nh đ giản đ nhiễu xạ tia X (XRD). Hình 3.8 
là một giản đ XRD của mẫu màng mỏng Cox-Al2O3 ứng với x = 0,27. Cá đường 
XRD thu được sẽ là sự ch ng chất của các tín hiệu nhiễu xạ gây ra bởi các thành 
phần trong màng mỏng Co-Al2O3 (màu xanh đậm , được gọi là h nh đ nhiễu xạ 
(diffractogram), ở đ b g á đóng gó ủa các hạt Co sắt từ kim loại và nền 
điện môi Al2O3 mà các v trí cự đại nhiễu xạ chuẩn của từng thành phần được chỉ 
ra bằng những vạ h đượ đánh ấu bằng u tương ứng với các thành phần này. 
 56 
 Hình 3.8 Giản đồ XRD của mẫu màng mỏng dạng hạt Cox(Al2O3)1-x với x = 0.27. 
 Cụ thể, các vạch màu vàng cam chỉ th đối với Al2O3 nguyên chất và các vạch 
màu tím có dấu h nh “ n té ” ứng với Co nguyên chất. Ngoài ra còn có sự đóng 
góp vào nền (phông) nhiễu xạ của đế thủy tinh đ nh h nh, được minh họa bằng 
 á đường đứt nét. Hình ảnh trên đ th cho thấy nền Al2O3 t n tại chủ yếu ở trạng 
thái đ nh hình hoặc một cấu trúc có tính tinh thể thấp với một đỉnh cự đại ó độ 
rộng độ nhòe) lớn tại v trí góc 2  25o và một đỉnh cự đại nhỏ tại v trí 2  43o. 
 đỉnh cự đại chuẩn của tinh thể α-Al2O3 tương ứng với các chỉ số Miller lần ượt 
 10 , 113 116 được biểu diễn bằng á đường màu vàng cam trên hình 3.8 
. Những đỉnh cự đại chuẩn này cho thấy nền Al2O3 có liên quan gần với kiểu cấu 
trúc của hệ rhombohedral củ α- Al2O3, như đã được chỉ ra trong thẻ XRD của 
JCPDS (International Centre for Diffaction) số 46-1212. 
 Ng i r , đỉnh cự đại lớn nhất ở góc 2  25o ũng ó thể cho thấy một kiểu của 
cấu trúc vi tinh thể. Sử dụng công thức Scherrer: 
 D = 0,94/cos, 
tr ng đó k h thước trung bình của tinh thể, 휆 bước sóng của tia X, 훽 là 
chiều rộng đầ đủ) ở tại một nửa của cự đại nhiễu xạ (FWHM) ứng với vạch 
nhiễu xạ được lựa chọn, θ là góc nhiễu xạ. K h thước trung bình của các vi tinh thể 
Al2O3 đã được tìm thấy có giá tr khoảng 1 nm hoặc ~10 Å. Mỗi cấu trúc tinh thể 
tinh tế chỉ g m khoảng 10 phân tử. 
 đó, nền Al2O3 có thể đượ i như ột hỗn hợp của cấu trúc tinh thể và 
 h đ nh hình. Mặt khác, một sự th đổi khá rõ r ng đã đượ qu n át h đỉnh 
 57 
cự đại của Al2O3 nhảy từ đỉnh cao tiêu chuẩn hướng về h bên trái, tương ứng 
với một góc 2θ nhỏ. Các kết quả ường như hỉ ra một ứng suất kéo trong màng 
mỏng Al2O3. Sự biến dạng này của mạng hoặc sự rối loạn trong cấu trúc 
rhombohedral có thể là do các nguyên tử Co, co cụm lại và phân tán vào nền Al2O3 
vì bán kính ion Co2 + cỡ ~0,075 Å là lớn hơn ới Al3+ cỡ ~0,05 Å, nhưng nhỏ 
hơn ủa O2-, cỡ ~0,140 Å (bán kính nguyên tử Co cỡ 0,152 Å và Al cỡ 0,118 Å và O 
cỡ 0,048 Å [53]. Nói cách khác sự d ch chuyển củ á đỉnh cự đại của Al2O3 là 
biểu hiện của sự t n tại của các nguyên tử Co trong cấu trúc mạng rhombohedral 
Al2O3 hoặ á đá C tr ng nền Al2O3. Các dấu hiệu của sự th đổi h đỉnh 
nhiễu xạ đã được sử dụng như bằng chứng thực nghiệm, ví dụ, hiện tượng sai 
hỏng “inter et i ” [63], hoặc chèn các nguyên tử của một kim loại nhất đ nh (ví 
dụ Co) vào một nền kim loại khác (ví dụ Cu) bằng hương há cấy ion [44]. 
 đỉnh chuẩn mạnh nhất của tinh thể Co-f tương ứng với các chỉ số Miller 
 111 , 200 , 220 , á đường màu tím với con số hoa th trong hình 3.10 
(JCPDS-ICDD Thẻ số 01-089-70 3 , nơi đường Co-fcc(111) trùng với cự đại nhỏ 
ngay bên cạnh Al2O3 (113). Có hai lập luận chính cho sự không xuất hiện củ đỉnh 
Co. Thứ nhất, phổ phát xạ huỳnh quang củ C được kích thích bởi bức xạ CoKα 
trong ngu n X-ray. Tín hiệu nền của giản đ XRD b chi phối bởi nhiều yếu tố 
tr ng đó ó hát xạ huỳnh quang và hạt nhỏ. Co là một vật liệu sắt từ ảnh hưởng rất 
mạnh đến phổ huỳnh quang tia X của bức xạ Cu-Kα. đó, hiệu ứng huỳnh quang 
có thể gây ra sự nhiễu xạ Co yếu nhất. Cá đỉnh Co gần như b triệt tiêu [20]. 
 Thứ hai, lí do này có thể xả r đ ng thời với ý đầu tiên ũng ó thể là 
chiế ưu thế hơn: ự th đổi đỉnh của Al2O3 như đề cập ở trên, k h thước củ đá 
hạt Co là rất nhỏ, các nguyên tử C được phân tán rộng rãi vào nền Al2O3. Tính chất 
kh ng ó đỉnh nhiễu xạ tương tự trong giản đ XR ũng đã được quan sát trên 
chất đ nh hình hoặc tinh thể nano củ á đá C e trên nền SiO2, với kích cỡ 
cluster của CoFe vào khoảng 1 nm n được quan sát hình ảnh TEM của chúng 
[46]. Cá k h thước của hạt Co trong các mẫu màng mỏng Co-Al2O3 rất khó để 
đánh giá từ giản đ XRD bằng cách sử dụng công thức Scherrer vì sự phản xạ của 
Co rất yếu. Tuy nhiên, một ướ ượng ơ bộ có thể được thực hiện từ tính chất siêu 
thuận của các màng mỏng Co-Al2O3, mà chúng ta sẽ thảo luận ưới đ . Một ượng 
 58 
khoảng 5 C n ư tr ng ẫu không tham gia vào sự h nh th nh đá hạt Co. 
 ượng Co n ư tr ng ẫu t n tại ở trạng thái đ nh hình tạo ra sự th đổi 
tr ng á đỉnh nhiễu xạ tia X. Một hành vi biến đổi tương tự củ á đỉnh nhiễu xạ 
gây ra bởi các nguyên tử C được phủ lên các hạt nano TiO2 đã được nghiên cứu 
[19]. Đối với hệ kim loại-điện môi, ví dụ như C -Al2O3, có sự tách và cô lập các 
đá hạt kim loại trong nền oxit có thể xảy ra một cách dễ dàng, vì sự khác biệt lớn 
giữa các năng ượng bề mặt của Co và Al2O3 dẫn đến sự tăng trưởng ba chiều đẳng 
hướng của Co xảy ra nhanh chóng [77][36]. 
3.1.5 Tính chất từ của hệ màng mỏng Co-Al2O3 
 Tính chất từ của hệ Co-Al2O3 và các hệ tương tự đã được khảo sát khá tỉ mỉ trong 
một số nghiên cứu trướ đ [3][5][9]. Tuy nhiên ở đ tá giả vẫn tiến hành khảo 
sát VSM toàn bộ hệ thống mẫu màng mỏng Co-Al2O3 nhằm kiểm tra lại các tính 
chất từ phụ thuộc tỷ lệ thành phần sắt từ Co. Các kết quả VSM của hệ mẫu 
Co-Al2O3 được trình bày trong các hình 3.9 3.11 ưới đ . 
 Theo nghiên cứu trướ đ , khi tỉ lệ Co trong mẫu tăng ần, màng mỏng dạng hạt 
Co trong nền phi từ th đổi từ trạng thái thuận từ sang trạng thái siêu thuận từ và 
đạt tới trạng thái sắt từ khi tỉ lệ Co (x tương ứng với x < 0,12; 0,12 x < 0,37 và 
x 0,37 [81]. 
Hình 3.9 Đường cong từ trễ của mẫu màng mỏng dạng hạt Co(x%)-Al2O3 với từ 
trường vuông góc bề mặt mẫu với x = 6, 16, 27, 49. 
 59 
 Đối với hệ dạng hạt Co trong nền vật liệu phi từ, trạng thái sắt từ bắt đầu xuất 
hiện ở nhiệt độ phòng khi tỉ lệ Co trong mẫu đạt khoảng 35% [81]. Hình 3.9 là 
đường cong từ trễ của một số mẫu điển hình ứng với tỉ lệ Co trong mẫu (x) là 0,06; 
0,16; 0,27 0, tương ứng với ba trạng thái khác nhau của màng mỏng dạng hạt 
Co. Hình 3.9 cho thấy, với từ trường ó ường độ khoảng 1,4 T các mẫu màng 
mỏng ứng với tỉ lệ C 0,16; 0,27 0, đạt trạng thái bã h nhưng ẫu ứng 
với tỉ lệ Co là 0,06 không thấy xuất hiện trạng thái bão hòa. Kết quả này cho thấy 
trên nền điện môi Al2O3 xuất hiện các hạt Co với số ượng ít các nguyên tử. Thực 
tế, các hạt Co xuất hiện trong màng mỏng chỉ là một phần của vật liệu Co vì phần 
còn lại b phân tán trong nền Al2O3 nên kết quả khảo sát tỉ lệ Co trên bề mặt sẽ thấp 
hơn ới tỉ lệ Co xuất hiện trong kết quả phân tích EDS [22]. Đối với màng mỏng 
Co-Al2O3 ượng Co b phân tán trong nền Al2O3 vào khoảng 5%. Các màng mỏng 
ứng với tỉ lệ Co là 0,16 và 0,27 cho thấy hành vi siêu thuận từ khi ở nhiệt độ phòng. 
Tính chất này cho thấy kiểu dạng hạt sắt từ có dạng hình cầu đơn đ en. Để xác 
đ nh k h thước hạt từ đường cong từ hó , người ta sử dụng công thức Langevin: 
 1
 M(H) M L( ) M (coth ) , (3. 1) 
 S S 
 M VH
 với S , (3. 2) 
 k BT
 4 d 3
tr ng đó MS là mômen từ hóa của các hạt sắt từ có thể tích V ( ) , kB là hằng 
 3 2
số Boltzmann, H ường độ từ trường và T là nhiệt độ tuyệt đối. Trong thực tế, có 
sự phân bố k h thước trong các hạt siêu thuận từ mô tả the h ge in ưới 
dạng (3.2) [37]. Tuy nhiên, một sự trễ từ khá nhỏ với HC  ,6 T nhưng ại với 
một giá tr rất thấp của Mr <5 đã được quan sát thấy trên mẫu màng mỏng 
Co(27%)-Al2O3 như h nh 3.10 . Kết quả này chứng tỏ rằng có thể t n tại một tương 
tác yếu giữa các hạt C , như ự tương tá ưỡng cực trong các hệ bất đối xứng [75]. 
Hình 3.11 á đường từ trễ khảo sát với 02 hương ủa từ trường song song và 
vuông góc với bề mặt màng mỏng. Ta thấ h i đường từ trễ này gần như trùng nh u 
chứng tỏ t nh đẳng hướng của hạt Co trong màng, hạt Co có dạng phỏng cầu. 
 60 
 Hình 3.10 Đường cong từ trễ của mẫu màng mỏng dạng hạt Co(27%)-Al2O3. 
 Hình 3.11 Đường cong từ trễ của mẫu màng mỏng dạng hạt Co(27%)-Al2O3 với từ 
 trường theo hai phương song song và vuông góc với bề mặt mẫu. 
 Tu nhiên, đường từ trễ tr ng h i trường hợp vẫn lệ h nh u đ i hút ứng với từ 
 ường độ nhỏ H < 0,25 T) chứng tỏ hình cầu hơi ẹt the hướng khó của từ trường. 
Hình 3.12 đường từ trễ của mẫu màng mỏng Co(49%)-Al2O3 cho thấy sự trễ từ 
nhỏ HC  2 mT và tỉ số Mr/MS cỡ 0,35. 
 61 
 Hình 3.12 Đường cong từ trễ của mẫu màng mỏng dạng hạt Co(49%)-Al2O3. 
 Những hành vi của tỉ số Mr/MS yếu và gần giá tr 0,5MS chứng tỏ rằng các hạt Co 
vẫn có thể có bản chất sắt từ ở nhiệt độ phòng trong trạng thái đơn đ en h n 
tán ngẫu nhiên. 
3.2 Một số đặc trưng cấu trúc và tính chất từ của hệ Co-Ag 
3.2.1 Tỉ lệ thành phần Co trên màng mỏng Co-Ag 
 Hệ thống mẫu màng mỏng Co-Ag chế tạo bằng h i hương há hún xạ cao tần 
và bốc bay nổ đã được khảo sát. Hình 3.13 - 3.16 là kết quả khảo sát EDS của một 
số mẫu và bảng 3.2 là bảng liệt kê các kết quả phân tích EDS của tất cả các mẫu chế 
tạo bằng cả h i hương há bốc bay nổ và phún xạ. 
 Hình 3.13 Kết quả phân tích EDS mẫu màng mỏng Co(8%)-Ag. 
 62 
 Hình 3.14 Kết quả phân tích EDS mẫu màng mỏng Co(15%)-Ag. 
 Hình 3.15 Kết quả phân tích EDS mẫu màng mỏng Co(25%)-Ag. 
 Hình 3.16 Kết quả phân tích EDS mẫu màng mỏng Co(50%)-Ag. 
 Bảng 3.2 Hệ thống mẫu màng mỏng Co-Ag 
Kí hiệu mẫu Công nghệ chế tạo Tỉ lệ diện tích bia Tỉ lệ nguyên tử Co 
 C111 Bốc bay nổ 20%Co-Ag 12%Co-Ag 
 C112 Bốc bay nổ 30%Co-Ag 18% Co-Ag 
 C113 Bốc bay nổ 40%Co-Ag 27% Co-Ag 
 C114 Bốc bay nổ 50%Co-Ag 37% Co-Ag 
 C115 Bốc bay nổ 60%Co-Ag 49% Co- Ag 
 C116 Bốc bay nổ 70%Co-Ag 63% Co-Ag 
 C117 Bốc bay nổ 80%Co-Ag 72% Co-Ag 
 C118 Bốc bay nổ 5%Co-Ag 2.1% Co-Ag 
 C119 Bốc bay nổ 8%Co-Ag 6% Co-Ag 
 C120 Bốc bay nổ 10%Co-Ag 7% Co-Ag 
 C121 Bốc bay nổ 12%Co-Ag 9% Co-Ag 
 63 
 C122 Bốc bay nổ 15%Co-Ag 10%Co-Ag 
 C123 Bốc bay nổ 18%Co-Ag 10.2%Co-Ag 
 C124 Bốc bay nổ 100%Ag 0% Co-Ag 
 C201 Phún xạ 8%Co-Ag 5.8%Co-Al2O3 
 C202 Phún xạ 20%Co-Ag 9.1%Co-Al2O3 
 C203 Phún xạ 25%Co-Ag 14.8%Co-Al2O3 
 C204 Phún xạ 30%Co-Ag 19%Co-Al2O3 
 C205 Phún xạ 40%Co-Ag 22.3%Co-Al2O3 
 C206 Phún xạ 50%Co-Ag 32.9%Co-Al2O3 
 C207 Phún xạ 70%Co-Ag 48.1%Co-Al2O3 
 C208 Phún xạ 80%Co-Ag 61.2%Co-Al2O3 
 Có thể nhận thấy từ bảng 3.2 rằng tỷ lệ Co có trong các màng mỏng phún xạ 
Co-Ag thấ hơn nhiều so với chỉ số tỷ lệ % diện tích các miếng Co có trong bia 
phún xạ b n đầu tương tự như ng ỏng Co-Al2O3 khi tỉ lệ diện tích nhỏ ( 30%). 
Tuy nhiên, khi tỉ lệ diện t h bi hơn 35%), tỉ lệ phún xạ tăng ên đáng kể. 
3.2.2 Hình thái cấu trúc bề mặt thông qua ảnh SEM 
 Quan sát hình thái bề mặt qua ảnh SEM của các màng mỏng Co-Ag chế tạo bằng 
 hương há bốc bay nổ và phún xạ. Một số kết quả điển h nh được trình bày trên 
các hình 3.17  3.19 . Nhận thấy rằng các màng mỏng chế tạo bằng hương há 
bốc bay nổ thể hiện một bề mặt khá m n với hình thái kiểu “rạn en” khá tiêu biểu 
(hình 3.17). Tr ng khi đó các màng mỏng được chế tạo bằng hương há hún xạ 
có một đ a hình bề mặt với nhiều hạt tinh thể Ag quá bão hòa kết tinh ở trên bề mặt 
(các hạt to mầu trắng, k h thước khoảng 100 nm, hình 3.18 ). Những hạt sáng mờ, 
 ó k h thước nhỏ hơn, ~ 30 n (hình 3.18 ), được cho là của các hạt Co (hình nhỏ 
chèn ở trong hình 3.18), như một nghiên cứu trướ đ bằng TEM đã h thấy [4]. 
So sánh hình thái bề mặt của các mẫu bốc bay nổ với tỷ lệ Co khác nhau, g m ~ 5, 
23, 27 và 31 %, nhận thấy rằng với ượng Co rất thấp, ví dụ như 5 rất gần với 
một màng mỏng của 100% Ag), bề mặt màng mỏng có mứ độ g ghề lớn với hình 
thái hạt th hơn ới các màng mỏng ó ượng Co lớn hơn h nh 3.19 ). Kết quả 
này rất phù hợp với các quan sát bằng hiển vi AFM, và giải thích cho hiện tượng 
n đượ đã đượ đề cập trong mụ 3.2.5 ưới đ . 
 64 
Hình 3.17 Ảnh SEM của mẫu màng mỏng dạng hạt nano Co(23%)-Ag bốc bay nổ. 
 100 nm 
 30 
 30 nm 
 Hình 3.18 Ảnh SEM của mẫu màng mỏng dạng hạt nano Co(20%)-Ag phún xạ. 
 (a) 5% ng.tử Co (b) 23% ng.tử Co 
 (c) 27% ng.tử Co (d) 31% ng.tử Co 
 Hình 3.19 So sánh hình thái bề mặt qua ảnh SEM của các mẫu màng mỏng được 
 bốc bay nổ với tỷ lệ Co khác nhau. 
 65 
 Thử nghiệm khai thác kỹ thuật ăn n Ag bằng bắn phá ion, đó ó thể thấy rõ 
hình thái hạt C hơn, húng t i đã tiến hành thực nghiệm bắn phá ion một số mẫu 
màng mỏng dạng hạt Co-Ag trước khi tiến hành chụp ảnh SEM. Thực nghiệm này 
được dựa trên tố độ xói mòn bằng ion ũng tương ứng với suất phún xạ: là số 
nguyên tử bia bật ra sau mỗi ion Ar+ bắn phá) củ Ag hơn ủa Co rất nhiều. Ví 
dụ như đã h thấy ở chương 2 (bảng 2.1) tr ng đó suất phún xạ tương ứng của Ag 
là 5.0 và của Co là 1.22. Như ậy việc bắn phá ion các mẫu màng mỏng Co-Ag sẽ 
làm lộ rõ các hạt Co ở trên bề mặt mẫu. Một số kết qủa của thực nghiệm này được 
trình bày ở hình 3.20 và 3.21 . Quan sát ảnh các SEM của bề mặt mẫu đã được bắn 
phá ion, ta thấy hình thái những hạt còn lại nối rất rõ trên bề mặt so với các ảnh 
SEM của các mẫu màng mỏng kh ng được bắn phá ion ở các hình 3.18  3.20 . 
Có thể nhận đ nh rằng những hạt còn lại này chủ yếu là những hạt có lõi là Co. Tuy 
nhiên k h thước những hạt này lại khá lớn, ~ 90 nm. 
 90 nm 
 Hình 3.20 Ảnh SEM của mẫu Co(27%)-Ag sau khi bắn phá ion. 
 Co(20%)-Ag 
 ~ 90 nm 
 Hình 3.21 Ảnh SEM của mẫu Co(20%)-Ag sau khi bắn phá ion. 
 66 
 Những nghiên cứu trướ đ bằng TEM đã h thấy các hạt Co tr