สืบค้นงานวิจัย
การออกแบบและสร้างเครื่องเคลือบฟิล์มบางแบบพลาสมาสปัตเตอริง
ปริญ คงกระพันธ์ - มหาวิทยาลัยแม่โจ้
ชื่อเรื่อง: การออกแบบและสร้างเครื่องเคลือบฟิล์มบางแบบพลาสมาสปัตเตอริง
ชื่อเรื่อง (EN): Design and Construction of the Thin Film Plasma Sputtering Coater
ผู้แต่ง / หัวหน้าโครงการ: ปริญ คงกระพันธ์
ผู้แต่ง / หัวหน้าโครงการ (EN): Parin Khongkrapan
หน่วยงานสังกัดผู้แต่ง:
  1. วิทยาลัยพลังงานทดแทน
บทคัดย่อ: งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์ในการออกแบบและสร้างเครื่องเคลือบฟิล์มบางแบบพลาสมาสปัตเตอริงต้นแบบขนาดห้องปฏิบัติการเพื่อเพิ่มศักยภาพในการวิจัยและพัฒนาฟิล์มบางสาหรับใช้ในเทคโนโลยีด้านพลังงาน เครื่องต้นแบบมีขนาดกว้าง x ยาว x สูง เท่ากับ 50 cm x 50 cm x 100 cm ห้องเคลือบสุญญากาศขนาด กว้าง x ยาว x สูง เท่ากับ 42 cm x 42 cm x 15 cm สร้างจากวัสดุโลหะสแตนเลส เกรด 304 ถูกติดตั้งที่ด้านบนของเครื่องเคลือบ ปริมาตรห้องเคลือบโดยประมาณ 26,000 cm3 ฝาของห้องเคลือบสร้างจากวัสดุอะคลีลิกแบบใสเพื่อสามารถมองเห็นชิ้นงานขณะทาการเคลือบได้ ณ จุดกึ่งกลางห้องเคลือบติดตั้งแมกนีตรอนทรงกระบอกขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับ 10.0 cm สร้างจากวัสดุอลูมิเนียมทาหน้าที่เป็นขั้วคาโทด บริเวณด้านบนของแมกนีตรอนติดตั้งแม่เหล็กถาวรเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กสาหรับเร่งและควบคุมทิศทางการเคลื่อนที่ของอนุภาคภายในพลาสมา ด้านบนของแม่เหล็กถาวรติดตั้งเป้าทองแดงขนาด กว้าง x ยาว x หนา เท่ากับ 11 cm x 11cm x 0.2 cm ตามลาดับ ใช้เป็นวัสดุสาหรับเคลือบชิ้นงาน ปั๊มสุญญากาศแบบโรตารี (rotary vacuum pump) ขนาด 1.20 HP (900W) ถูกติดตั้งที่ด้านล่างของห้องเคลือบทาหน้าที่สร้างความดันของกระบวนการสปัตเตอริงให้อยู่ในระดับ 10-5 mbar - 10-6 mbar ควบคุมการทางานด้วยวาล์วสุญญากาศไฟฟ้าแบบโซลินอยด์ (solenoid vacuum valve) แท่นรองรับทาหน้าที่เป็นขั้วแอโนดถูกออกแบบให้สามารถติดตั้งแผ่นกระจก หรือวัสดุอื่น ๆ ที่ต้องการเคลือบฟิล์มบางลงบนพื้นผิวของวัสดุนั้น สามารถปรับระยะห่างจากแมกนีตรอนได้ จากวัตถุประสงค์หลักของคณะผู้วิจัยที่ต้องการพัฒนาเครื่องเคลือบฟิล์มบางต้นแบบที่สามารถสร้างขึ้นเองได้จากส่วนประกอบที่หาซื้อได้ภายในประเทศ ดังนั้นระบบจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงสร้างขึ้นจากชิ้นส่วนและอุปกรณ์พื้นฐานอันประกอบไปด้วย หม้อแปลงไฟฟ้าแบบปรับค่าได้ (Variable Voltage Transformer) หม้อแปลงไฟฟ้าชนิดแปลงแรงดันขึ้น (Step-Up Transformer) วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์ (Bridge Full Wave Rectifier) และตัวเก็บประจุ (Capacitor) จากการทดสอบที่ค่าแรงดันไฟฟ้าขาเข้า (input) ในช่วง 25 VAC - 200 VAC ระบบไฟฟ้าที่สร้างขึ้นสามารถจ่ายไฟฟ้าขาออก (output) ซึ่งเป็นไฟฟ้ากระแสตรงที่มีแรงดันในช่วง 200 VDC – 1,800 VDC ซึ่งเพียงพอต่อการสร้างพลาสมาที่มีความต่อเนื่องได้เป็นอย่างดี เมื่อพิจารณาถึงลักษณะของพลาสมาที่เกิดขึ้นภายในห้องเคลือบพบว่าเกิดพลาสมาขึ้น 3 ลักษณะ ได้แก่โกลว์ดิสชาร์จ ซึ่งทาให้เกิดกระบวนการสปัตเตอริง (sputtering) ที่สมบูรณ์ 2) โกลว์ดิสชาร์จ (glow discharge) ร่วมกับอาร์คดิสชาร์จ (arc discharge) และ 3) อาร์คดิสชาร์จ (arc discharge) ซึ่ง 2 แบบหลังนี้ทาให้เกิดกระบวนการสปัตเตอริง (sputtering) ที่ไม่สมบูรณ์ ผลการทดลองเคลือบฟิล์มทองแดงลงบนพื้นผิวแผ่นกระจกสไลด์ที่ค่าแรงค่าไฟฟ้าขาเข้า 50, 75 และ 100 VAC เป็นระยะเวลา 10, 20 และ 30 min เมื่อตรวจดูลักษณะสัณฐานของฟิล์มทองแดงบางด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (Scanning Electron Microscope: SEM) พบว่าเครื่องต้นแบบสามารถเคลือบโลหะทองแดงลงบนพื้นผิวของแผ่นกระจกสไลด์ได้ในทุกเงื่อนไขการทดสอบ โดยลักษณะสัณฐานของฟิล์มบางมีค่าความหนาและขนาดผลึกในย่านนาโนเมตรซึ่งเทียบเท่ากับชิ้นงานที่เคลือบด้วยเครื่องเคลือบจากต่างประเทศ และเมื่อทดสอบความความต้านทานทางไฟฟ้าพบว่าแผ่นกระจกสไลด์ที่ผ่านการเคลือบด้วยทองแดงจะนาไฟฟ้าได้ดีเมื่อทาการเคลือบที่ค่าแรงดันไฟฟ้า 75 VAC ขึ้นไป โดยความต้านทางไฟฟ้าของฟิล์มบางในงานวิจัยนี้มีค่าต่าสุดเท่ากับ 3.3 ? เมื่อเคลือบด้วยค่าแรงดันไฟฟ้า 100 VAC เป็นระยะเวลา 30 min จึงสามารถสรุปได้ว่าเครื่องเคลือบฟิล์มบางแบบพลาสมาสปัตเตอริงต้นแบบขนาดห้องปฏิบัติการที่สร้างขึ้นในงานวิจัยนี้สามารถทางานได้จริงอย่างมีประสิทธิภาพและพร้อมที่จะใช้เพิ่มศักยภาพในการวิจัยและพัฒนาฟิล์มบางสาหรับใช้ในเทคโนโลยีด้านพลังงานต่อไปในอนาคต
บทคัดย่อ (EN): This work is aimed to design and fabricate a prototype lab scale plasma sputtering machine for enhancement of research and development on thin film using in energy technologies. The prototype machine fabricated with dimension of 50 cm width, 50 cm length, and 100 cm height. The vacuum coating chamber with dimension of 42 cm width, 42 cm length, and 42 cm height made of stainless type 304 was installed at the top of the machine. The coating chamber volume is approximately about 26,000 cm3.The coating chamber cover made of clear acrylic. A cylinder cathode magnetron made of aluminum with dimeter of 10.0 cm was in installed at the middle of the coating chamber. The magnate was placed at the top of a magnetron for acceleration and control the direction of the particles in the plasma. The copper target with dimension of 11 cm width, 11 cm length, and 0.2 cm depth was attached the magnate. It used as a coating material. The substrate holder used as an anode. It was designed for install the substrate such as slide glass or some another thin materials that use for coating object. A 1.20 HP (900 W) rotary vacuum pump controlled with solenoid vacuum valve was placed at the bottom of the coating chamber, it used to maintain the sputtering pressure about 10-5 mbar to 10-6 mbar. According to our team objective, the DC power supply was fabricated from simple equipment that can buy in Thailand. It consisted of a variable voltage transformer, a bridge full wave rectifier circuit, a step-up transformer and two capacitors. From testing DC power supply with input voltage in the range of 25 VAC to 200 VAC, the voltage output is about 200 VDC to 1,800 VDC that enough for generating the stable plasma. The generated plasma inside the coating chamber appeared three types. The first type is glow discharge that make the complete sputtering process. The second and third type are glow discharge with arc discharge and only arc discharge. They are unstable plasma that make bad process. Morphology of copper film coated on glass microscope slides at different input voltages of 50, 75 and 100 VAC for 10, 20 and 30 min were determined by Scanning Electron Microscope (SEM). The results showed that the prototype could coat copper ion onto the surface of glass microscope slides for all treatments. The thickness of thin copper film in this study was in the range of nanometer that was similar to that of thin copper film coated by foreign machine. For electrical resistance, it was found that glass microscope slide coated with thin copper film provided higher electrical conductivity when increased input voltage above 75 VAC. The lowest electrical resistance was obtained at 3.0 ? when the glass microscope slides was coated at input voltage of 100 VAC for 30 min. Based on the results, it could be concludedthat the prototype plasma sputtering machine with the size of lab scale produced in this study effectively worked for enhancing the research and developing thin films in the future energy technology.
บทคัดย่อ: ไม่พบข้อมูลจากหน่วยงานต้นทาง
ภาษา (EN): th
เผยแพร่โดย: มหาวิทยาลัยแม่โจ้
คำสำคัญ: เทคโนโลยีพลังงาน
คำสำคัญ (EN): energy technology
เจ้าของลิขสิทธิ์: มหาวิทยาลัยแม่โจ้
หากไม่พบเอกสารฉบับเต็ม (Full Text) โปรดติดต่อหน่วยงานเจ้าของข้อมูล

การอ้างอิง

ปริญ คงกระพันธ์. "การออกแบบและสร้างเครื่องเคลือบฟิล์มบางแบบพลาสมาสปัตเตอริงDesign and Construction of the Thin Film Plasma Sputtering Coater". มหาวิทยาลัยแม่โจ้. 2561

ปริญ คงกระพันธ์. "การออกแบบและสร้างเครื่องเคลือบฟิล์มบางแบบพลาสมาสปัตเตอริงDesign and Construction of the Thin Film Plasma Sputtering Coater". มหาวิทยาลัยแม่โจ้. 2561. Print.



TARR Wordcloud:
การออกแบบและสร้างเครื่องเคลือบฟิล์มบางแบบพลาสมาสปัตเตอริง
ปริญ คงกระพันธ์
มหาวิทยาลัยแม่โจ้
2561
การออกแบบ สร้างและประเมินผลเครื่องเก็บเกี่ยวลำไยต้นแบบ การพัฒนาเครื่องเคลือบฟิล์มบางบนผิวชิ้นงานภายใต้ความดันสุญญากาศโดยใช้ไมโครเวฟพลาสมา การพัฒนาเทคนิคพลาสมาและอิทธิพลของพลาสมาต่อโครงสร้างและสมบัติของฟิล์มซิงค์ออกไซด์ ผลของสารก่อฟิล์มที่มีต่อคุณลักษณะของการเคลือบและคุณภาพเมล็ดพันธุ์ข้าวโพด การออกแบบเครื่องสับพืชอาหารสด การพัฒนา การออกแบบ และการประเมินผลเครื่องคั้นน้ำส้มอัตโนมัติ การออกแบบและประเมินผลเครื่องให้น้ำระหว่างแปลงพืชไร่ ออกแบบและพัฒนาเครื่องนวดเมล็ดบัวหลวง ออกแบบและประเมินผลเครื่องผสมอาหารสัตว์แนวตั้ง ออกแบบและพัฒนาเครื่องปลิดหัวมันสำปะหลัง
คัดลอก URL
กระทู้ของฉัน
ผลการสืบค้นทั้งหมด โพสต์     เรียงลำดับจาก
พัฒนาระบบโดยศูนย์ความรู้เฉพาะด้านวิศวกรรมความรู้และวิศวกรรมภาษาDeveloped by Center of Excellence for Unified Knowledge and Language Engineering
สนับสนุนโดยสำนักงานพัฒนาการวิจัยการเกษตร (องค์การมหาชน)Supported by the Agricultural Research Development Agency (Public Organization)
แบบสำรวจความพึงพอใจQuestionair