full2012.pdf - page 410

ภาพที่ 5 แสดงรู ปแบบการเลี้ ยวเบนรังสี เอกซ์ของฟิ ล์มไทเทเนียมไดออกไซด์ที่ เคลื อบได้พบว่าเมื่ออัตราไหล
แก๊สออกซิเจนตํ่าเท่ากับ 2 sccm ได้รู ปแบบการเลี้ยวเบนรั งสีเอกซ์ที่มุม 27.30o ตรงกับไทเทเนี ยมไดออกไซด์เฟสรู ไทล์
ระนาบ (110) เมื่ออัตราไหลแก๊สออกซิ เจนเพิ่มขึ้ นเป็ น 4 sccm ได้รูปแบบการเลี้ ยวเบนรังสี เอกซ์ที่ มุม 25.28o และ 27.34 o
ตรงกับไทเทเนี ยมไดออกไซด์เฟสอนาเทสระนาบ (101) และเฟสรู ไทล์ระนาบ (110) และสุดท้ายเมื่ ออัตราไหลแก๊ส
ออกซิ เจนเพิ่มเป็ น 6 sccm ได้รู ปแบบการเลี้ ยวเบนรั งสี เอกซ์ที่มุ ม 25.26o ตรงกับไทเทเนียมไดออกไซด์เฟสอนาเทส
ระนาบ (101) โดยที่ มุม 56.50o เป็ นรูปแบบการเลี้ ยวเบนรังสี เอกซ์ของซิลิกอนซึ่ งเป็ นวัสดุรองรับ การเกิ ดเฟสของ
ฟิ ล์มไทเทเนี ยมไดออกไซด์ที่ได้ในงานวิ จัยนี้ พบว่าเปลี่ ยนไปตามอัตราไหลแก๊สออกซิ เจนในกระบวนการเคลือบ
ซึ่ ง Zeman and Takabayashi (2002) ได้อธิ บายการเกิ ดเฟสของไทเทเนียมไดออกไซด์ว่าเกี่ยวข้องกับพลังงานสารเคลือบ
โดยเฟสรู ไทล์เกิดขึ้ นเมื่ออะตอมสารเคลือบมีพลังงานสูง ซึ่ งในงานวิ จัยนี้ พบว่าเมื่ อใช้อัตราไหลแก๊สออกซิเจนตํ่าทําให้
ระยะปลอดการชนเฉลี่ ย (mean free path) ในห้องเคลื อบมีค่าสูง อะตอมสารเคลือบสามารถเคลื่อนที่ โดยไม่มีการสูญเสี ย
พลังงานจากการชนกันเองภายในห้องเคลือบอะตอมสารเคลื อบจึงมี พลังงานสู งทําให้ฟิ ล์มที่ เคลื อบได้มี เฟสรู ไทล์
ส่วนเฟสอนาเทสเกิ ดขึ้ นเมื่อพลังงานของอะตอมสารเคลือบมีค่าตํ่า เมื่ออัตราไหลแก๊สออกซิเจนเพิ่ มสูงขึ้ นระยะปลอด
การชนเฉลี่ยมีค่าลดลง ทําให้อะตอมสารเคลื อบมีโอกาสชนกันเองมากขึ้ นพลังงานของอะตอมสารเคลือบมีค่าลดลง
ฟิ ล์มที่เคลื อบได้เมื่อใช้อัตราไหลแก๊สออกซิ เจนสูงจึงมีเฟสอนาเทส
‡ªµ¤®œµÂ¨³¨´„¬–³¡º Ê œŸ·ª °Š¢· ¨r¤µŠÅšÁšÁœ¸¥¤Å—°°„ÅŽ—r
ความหนาและความหยาบผิวของฟิ ล์มที่ เคลือบได้จากเทคนิ ค AFM สรุปได้ดังตารางที่ 1 พบว่า เมื่ออัตราไหล
แก๊สออกซิเจนเพิ่มขึ้ นความหนาฟิ ล์มมีค่าลดลง จาก 171 nm เป็ น 136 nm เนื่องจากเมื่ออัตราไหลแก๊สออกซิเจนเพิ่มขึ้ น
อะตอมของออกซิเจนมี โอกาสเข้าไปรวมตัวกับอะตอมไทเทเนี ยมที่หน้าเป้ าสารเคลือบทําให้เกิดเป็ นชั้ นบางๆ ของ
ไทเทเนี ยมไดออกไซด์ซึ่ งไม่นําไฟฟ้ าบริ เวณผิ วหน้าเป้ าสารเคลือบ ทําให้อัตราเคลือบลดลงซึ่ งส่งผลต่ อความหนาฟิ ล์มที่
เคลือบได้ลดลงด้วย ขณะที่ ความหยาบผิวเฉลี่ยของฟิ ล์มเพิ่มขึ้ นจาก 2.0 nm เป็ น 5.4 nm เนื่องจากเมื่ ออัตราไหล
แก๊ สออกซิเจนเพิ่มขึ้ น พลังงานของสารเคลือบมี ค่าลดลงเนื่ องจากสู ญเสี ยพลังงานจากการชนกันทําให้เมื่ออะตอม
สารเคลื อบเคลื่อนที่ถึ งผิ วหน้าของวัสดุ รองรั บแล้วเกิ ดการฟอร์ มตัวเป็ นชั้ นของฟิ ล์มบางทันทีลักษณะผิ วหน้าของ
ฟิ ล์มที่ได้จึงมีลักษณะขรุ ขระความหยาบผิวจึงมี ค่าสูง
ภาพที่ 6 แสดงลักษณะพื้นผิ วของฟิ ล์มบางไทเทเนียมไดออกไซด์ที่ เคลือบได้จากเทคนิค AFM พบว่ าฟิ ล์มที่
เคลือบด้วยอัตราไหลแก๊สออกซิ เจนเท่ากับ 2 sccm พื้นผิวของฟิ ล์มมีเกรนขนาดเล็กกระจายอยู่ ทั่วบริ เวณบนผิวหน้าฟิ ล์ม
ดังแสดงในภาพที่ 6 (a) สําหรับฟิ ล์มที่เคลือบด้วยอัตราไหลแก๊สออกซิเจนเท่ากับ 4 sccm พื้นผิวมีเกรนขนาดเล็กใหญ่
ปะปนกันกระจายอยู่บางบริ เวณบนผิวหน้าฟิ ล์ม ดังแสดงในภาพที่ 6 (b) ส่วนฟิ ล์มที่เคลื อบด้วยอัตราไหลแก๊สออกซิเจน
เท่ากับ 6 sccm พื้นผิ วมีลักษณะขรุ ขระ มีความหยาบผิวสูง ดังแสดงในภาพที่ 6 (c) ทําให้ฟิ ล์มที่ได้มีพื ้นที่ผิวมากที่สุ ด
เมื่อเทียบกับฟิ ล์มที่ เคลือบได้เมื่อใช้อัตราไหลแก๊สออกซิ เจนตํ่ า
ตารางที่ 1 ความหนาและความหยาบผิ วเฉลี่ยของฟิ ล์มไทเทเนียมไดออกไซด์เคลื อบเมื่อแปรค่าอัตราไหลแก๊สออกซิเจน
อัตราไหลแก๊สออกซิ เจน (sccm) ความหนา (nm) ความหยาบผิวเฉลี่ย (nm)
2 171 2.0
4 155 4.7
6 136 5.4
410
การประชุมวิชาการระดับชาติ มหาวิ ทยาลัยทักษิณ ครั้งที่ 22 ประจำปี 2555