การวัดความหนาของฟิล์มบางโลหะจากการสปัตเตอร์ด้วยเทคนิคเอกซ์เรย์สเปคโตรสโคปีแบบกระจายพลังงาน

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาวิธีการวัดความหนาของฟิล์มบางที่มีความหนาระดับนาโนเมตรด้วยเทคนิคเอกซ์เรย์สเปคโตรสโคปีแบบกระจายพลังงาน (EDS) ซึ่งติดตั้งต่อพ่วงอยู่กับกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) ฟิล์มบางโลหะที่ใช้เป็นตัวอย่างในการศึกษาคือฟิล์มบางโครเมียม (Cr) ที่เคลือบบนกระจกสไลด์และแผ่นซิลิกอนด้วยวิธีสปัตเตอริง โดยโครงสร้างผลึก ความหยาบผิว ความหนาโครงสร้างจุลภาค และ องค์ประกอบทางเคมีของฟิล์มบางที่เตรียมได้ถูกศึกษาด้วยเทคนิคต่าง ๆ ได้แก่ GA-XRD, AFM, FE-SEM และ EDS ตามลำดับ ผลการศึกษาพบว่าฟิล์มที่เคลือบได้มีสีเทาเข้มมันวาว ผิวเนียนเรียบ สะท้อนแสงดี ความหนาของฟิล์มที่ใช้ในงานวิจัยนี้มีค่าอยู่ในช่วง 50.5 - 284.5 nm โดยความเข้มของรังสีเอกซ์ลักษณะเฉพาะของ Cr L จากชั้นฟิล์มกับความหนาของฟิล์ม สัมพันธ์กันตามสมการ I I (1- e )- dd s เมื่อ Id เป็นความเข้มของรังสีเอกซ์ลักษณะเฉพาะจากชั้นฟิล์มที่มีความหนาเท่ากับ d และ Is เป็นความเข้มอิ่มตัวของรังสีเอกซ์ลักษณะเฉพาะส่วนเป็นค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนเชิงเส้น ส่วนความเข้มของรังสีเอกซ์ลักษณะเฉพาะของ Si K จากวัสดุรองรับกับความหนาฟิล์ม สัมพันธ์กันตามสมการ- d d s I I e เมื่อ Id เป็นความเข้มของรังสีเอกซ์ลักษณะเฉพาะจากชั้นฟิล์มที่มีความหนาเท่ากับ d และ Is เป็นความเข้มรังสีเอกซ์ลักษณะเฉพาะของวัสดุรองรับที่ยังไม่มีชั้นของฟิล์มบางเคลือบทับส่วน เป็นค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนเชิงเส้น ความหนาของฟิล์มบางจากเทคนิคเอกซ์เรย์สเปคโตรสโคปีแบบกระจายพลังงานในงานวิจัยนี้มีความถูกต้องถึง 95% เมื่อเทียบกับความหนาของฟิล์มบางที่ได้จากเทคนิค FE-SEM