โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่...
TRANSCRIPT
![Page 1: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/1.jpg)
การหาเงอนไขทเหมาะสมส าหรบการสรางฟลมกราฟน
ดวยเทคนคพลาสมาสปตเตอรง
Finding the Optimal Parameter for Generated Graphene
by Plasma Sputtering
โครงงานท 32
![Page 2: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/2.jpg)
OUTLINE
ทมา
และความส าคญ
วตถประสงค
ขอบเขต
การศกษา
ประโยชนท
คาดวาจะไดรบ
ขนตอนการ
ด าเนนงาน
ทฤษฎท
เกยวของ
สรปผล
การวเคราะหขอเสนอแนะ
ปญหา
และแนวทาง
การแกไข1
2
3 4
5
6
7 8
9
![Page 3: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/3.jpg)
ทมา และความส าคญ
กฎของมวร (Moore’s Law) เปนแนวคดในการพฒนา
ทางดานชปซลคอนของ Gordon Moore โดยไดกลาวไววา
จ านวนทรานซสเตอรทสามารถบรรจลงในชปจะเพมขนเปนสอง
เทาในทก ๆ สองป ซงอาจจะท าใหพฤตกรรมของอเลกตรอนเกด
ความไมแนนอนตามหลกควอนตมฟสกส จงไมเหมาะสมทจะใช
เปนอปกรณอเลกทรอนกสไดตอไป
การหาวสดชนดใหมมาทดแทนซลคอน ในอปกรณ
อเลกทรอนกสจงเปนการคนควาวจยท ส าคญมากในโลกยค
ปจจบน และกราฟนกเปนหนงในวสดทมความเปนไปไดมากทสด
![Page 4: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/4.jpg)
ทมา และความส าคญ
ผวจยไดออกแบบการทดลองโดยใชเทคนค (Design of Experiment :
DOE) เพอหาคาพารามเตอรทเหมาะสมในการสรางฟลมกราฟนดวยเทคนค
พลาสมาสปตเตอรง โดยศกษาปจจยทมผลตอการสรางฟลมบาง 3 ปจจย คอ
ความของดนกาซ เวลาในการดชชารจพลาสมา และอตราสวนระหวางกาซอะ
เซทรนกบไฮโดรเจน ก าหนดปจจยคงท คอ ขนาดของแผนกระจกสไลด และ
ความดนอากาศท 10-1 ทอร มการตรวจสอบคามมสมผสดวยวธ Sessile
Drop ตรวจสอบความหนาของฟลมกราฟนดวยวธ Atomic Force
Microscope (AFM) และตรวจสอบเอกลกษณของกราฟนดวยวธ Raman
spectroscopy
![Page 5: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/5.jpg)
วตถประสงค
เพอหาคาพาราม เตอรท เหมาะสม
ส าหร บการข น ร ป กราฟ นดวย เทคนค
พลาสมาสปตเตอรง
เพอยนยนเอกลกษณของกราฟนบน
ผวเคลอบดวยวธ Raman Spectroscopy
การก าหนดคาของพารามเตอรท
ใชในการทดลองโดย ก าลงไฟฟา 60 –
100 วตต อตราสวนระหวาง C2H2 : H2
คอ 30:70 40:60 50:50 และระยะเวลา
ในการดสชารจพลาสมา 10 – 30 นาท
ดวยวธการออกแบบการทดลองเทคนค
การออกแบบการทดลองแบบเตมจ านวน
ตรวจสอบความหนาของฟลมก
ราฟนดวยวธAtomic Force โดยคาทได
ตองมความใกลเคยง 0.34 นาโนเมตร
(คาทยอมรบได 0.5 – 1.0 นาโนเมตร)
ขอบเขตการศกษา
ไดทราบเงอนไขทเหมาะสมส าหรบ
การเคลอบผวกราฟนดวยเทคนคการตก
เคลอบดวยไอทางเคม
ประโยชนทคาดวาจะไดรบ
![Page 6: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/6.jpg)
กราฟน (Graphene)
เปนวสดแผนเสมอนสองมต
เปนวสดทมความแขงแรงมากกวาเหลกกลาถง 200
เทา
กราฟนน าไฟฟาไดดกวาโลหะทองแดงถง 4 เทา
เพราะการสงผานอเลกตรอนเปนไปอยางรวดเรว
เชอมตอกนเปนโครงรางลกษณะเหมอนกบรงผง ดวย
พนธะโควาเลนตทมความแขงแรง
ประกอบดวยธาตคารบอนเรยงตวตอกนเปนวงหก
เหลยม (Hexagonal)
มความโปรงใส (Transparent) โดยแสงสามารถ
สองผานไดกวา 97 เปอรเซนต
ทฤษฎทเกยวของ
![Page 7: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/7.jpg)
Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD)
การสงเคราะหฟลมบาง
เปนกระบวนการทใชพลาสมาในการสรางปฏกรยาสะสมไอเคม ม
การเพมขวไฟฟาเขาไปในตเคลอบซงใชความดนไอต า ความตางศกยไฟฟา
ทจายระหวางขวไฟฟาจะเหนยวน าใหโมเลกลของไอเคมทอยระหวาง
ขวไฟฟานนแตกตวเปนพลาสมา เนองจากสารตงตนทแตกตวและอยใน
พลาสมามความสามารถในการท าปฏกรยาทสงขน สงผลใหปฏกรยาเคม
การสรางสารเคลอบเกดไดทอณหภมต ากวาปกตมาก
กราฟนทผลตขนโดยเทคนคน เปนกราฟนทมคณภาพสง สามารถ
ควบคมจ านวนชนของกราฟนได และมการน าไฟฟาทดจงเหมาะอยางยง
กบการน าไปใชในงานดานอเลกทรอนกส
![Page 8: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/8.jpg)
การวเคราะหฟลมบางContact Angle
ใ น ว จ ย น ผ ว จ ย ต ร ว จส อบด ว ย ว ธ
Sessile Drop การหยดของเหลวออกจากหลอดฉด
ยาขนาดเลก โดยการน าพนผวขนไปสมผสกบหยดน า
ตามทฤษฎแลวมมสมผสของฟลมบาง
กราฟน มคามมระหวาง 90 – 127 องศา
เปนเทคนคในการศกษาสภาพพนผวของตวอยาง โดยการหยด
สารละลาย เชน น า ลงบนพนผว และวดมมสมผสทเกดขน การโคงของผว
ของเหลวจะเหนวาผวของเหลวกบผวของแขงจะท ามมกน เรยกวามมสมผส
(Contact angle) มมสมผสจะบอกใหทราบวาถงลกษณะของฟลมบางท
เกดขน
![Page 9: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/9.jpg)
การวเคราะหฟลมบางAtomic Force Microscopy
ภาพแสดงความหนาของกราฟน Monalayer (a)
และ Bilayer (b)
เ ป น กล อ งจ ลทรรศน ชน ดห วอ านส อ งกราด
(Scanning Probe Microscopes : SPMs) ชนดหนง กลอง
จลทรรศนแรงเมอกดหวอานลงบนพนผวทจะตรวจวด จะเกด
แรงทกระท าตอกาน ของหวอาน จะท าใหหวอานเอยงดวยมม
ตาง ๆ กนตามสภาพความสงต าของพนผวซงจะสามารถ
ตรวจวดไดจากมมสะทอนของล าแสงเลเซอรทยงลงไปยงกาน
ของหวอาน จากนนคอมพวเตอรกจะแปลงสญญาณออกมาเปน
ภาพของพนผวทตองการตรวจสอบได
![Page 10: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/10.jpg)
การวเคราะหฟลมบาง
กราฟตวอยางแสดงอตราสวนระหวางความเขมของพค D-
Band และ G-Band ซงเปนตวบงบอกถงความเปนระเบยบของ
โครงสรางผลก และความบรสทธของแผนฟลม
Raman Spectroscopy
เปนเทคนคทใชในการตรวจสอบ โครงสรางของโมเลกล
เนองจากสเปกตรมของรามานบอกขอมลในสวนของการสนภายใน
โมเลกล หรอการสนภายในผลกตาขาย เทคนครามานสเปกโตรสโคป
จงเปนเทคนคทเหมาะสม ในการศกษาวสดทเปนของแขง ของเหลว
และแกสได ซงการฉายแสงทเปนโฟตอนลงไปยงวสดจะไมท าลายวสด
ตวอยาง
![Page 11: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/11.jpg)
การออกแบบการทดลองโดย
ใชวธแบบแฟคทอเรยล 2k
โดยใชโปรแกรมมนแทป
ขนตอนการเตรยมชนงานกอน
การสงเคราะหกราฟน
ขนตอนการสงเคราะหกราฟน
และการการเกบชนงาน
ขนตอนการวเคราะหดวยเครอง
Contact Angle , AFM และ
Raman Spectroscopy
ขนตอนการวเคราะหดวยโปรแกรมมนแทบ
สรปผลและจดท ารายงานน าเสนอ
ขนตอนการด าเนนงาน
![Page 12: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/12.jpg)
ปจจย
ระดบการตงคา
สญลกษณ
ต า (-1)
กลาง
(0) สง (+1)
1. ก าลงไฟฟา (วตต) 60 80 100A
2.อตราสวนระหวาง
กาซอะเซทลนกบกาซ
ไฮโดรเจน 30:70 40:60 50:50
B
3. ระยะเวลาในการ
ดสชารจพลาสมา
(นาท) 10 20 30
C
การออกแบบการทดลองโดยใชวธแบบ
แฟคทอเรยล 2k โดยใชโปรแกรมมนแทป
จ านวนการทดลองทงหมด 8 การทดลอง
โดยท าการทดลอง 2 ซ า และท าการทดลองซ าทจด
กงกลางจ านวน 5 ครง
ท าการทดลองหมดทงสน 21 การทดลอง
StdOrder RunOrder CenterPt Blocks ก าลงไฟฟา(วตต) อตตราสวน
C2H2 : H2
เวลา (นาท)
21 1 0 1 80 40:60 20
3 2 1 1 60 50:50 10
2 3 1 1 100 30:70 10
1 4 1 1 60 30:70 10
17 5 0 1 80 40:60 20
13 6 1 1 60 30:70 30
10 7 1 1 100 30:70 10
14 8 1 1 100 30:70 30
5 9 1 1 60 30:70 30
15 10 1 1 60 50:50 30
11 11 1 1 60 50:50 10
12 12 1 1 100 50:50 10
18 13 0 1 80 40:60 20
7 14 1 1 60 50:50 30
8 15 1 1 100 50:50 30
19 16 0 1 80 40:60 20
6 17 1 1 100 30:70 30
16 18 1 1 100 50:50 30
20 19 0 1 80 40:60 20
4 20 1 1 100 50:50 10
9 21 1 1 60 30:70 10
![Page 13: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/13.jpg)
อปกรณ
สารเคม กาซอารกอน ( Ar ) กาซอะเซททลน ( ) กาซไฮโดรเจน ( )
ตดกระจกสไลด
ขนาด 1 x 1 cm.
ท าความสะอาดดวย
สารละลายอะซโตนแชทงไว
10 นาท
เกบชนงานตามเงอนไขดวย
ถงซปลอค
ขนตอนการเตรยมชนงาน
C2H2 H2
กระจกสไลด ทชชไรขน ถงมอไรแปง ถงซปลอค
![Page 14: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/14.jpg)
ท าสญลกษณบนชนงาน วางชนงานบนฐานรอง
โดยวางทต าแหนงเดมเสมอ
ท าความสะอาดชนงาน
โดยใชพลาสมาอารกอนเปนเวลา 5 นาท
1 ปมอากาศใหความดนภายใน
ภาชนะสญญากาศเทากบ 2 x 10 -2
ปมอากาศใหความดนภายในภาชนะสญญากาศ
เทากบ 2 x 10 -2 อกครง
สงเคราะหฟลมโดยใชเงอนไขตาง ๆ
ตามตารางการทดลอง
2 3 4
5 6 เกบชนงานลงในกลอง
และเกบไวในตกนความชน7
![Page 15: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/15.jpg)
Base Pressure 8 x 10-2
C2H2 (Torr) H2 (Torr)
30 : 70 2.4 x 10-2 6.5 x 10-2
40 : 60 3.2 x 10-2 4.8 x 10-2
50 : 50 4.0 x 10-2 4.0 x 10-2
การค านวณอตราสวนกาซทใชในการดสชารจท าพลาสมา
2 x 10 -2
ความดนกาซทตองใช
![Page 16: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/16.jpg)
Contact Angle Goniometer
เมอท าการประยกตพลาสมาเรยบรอย
แลว น าชนงานมาวเคราะหดวยเครอง
ทดสอบวดมมสมผสทนท เพอปองกน
การลอกของฟลมเมอสมผสกบหยดน า
ศนยวจยทางฟสกสของพลาสมา และล าอนภาค
มหาวทยาลยเชยงใหม
น าชนงานทท าการประยกตพลาสมามา
ลบรอยปากกาดวยแอลกอฮอล กอน
น าไปวเคราะหเพอใชเปนตวเปรยบเทยบ
ความหนาของฟลมบางทสงเคราะหได
ศนยเครองมอกลาง คณะวทยาศาสตร
มหาวทยาลยเชยงใหม
Atomic Force Microscope
อทยานวทยาศาสตรและเทคโนโลย
มหาวทยาลยเชยงใหม
Raman Spectroscopy
น าชนงานทประยกตพลาสมาในเงอนไขทดทสด
มาวเคราะห เพอหาอตลกษณของฟลมบางท
สงเคราะหขน
![Page 17: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/17.jpg)
ผลการทดสอบวดมมสมผส
StdOrder
คามมสมผส (องศา)
ซาย ขวา เฉลย
21 46.17 39.28 42.725
3 55.36 59.75 57.55
2 60.56 58.69 59.62
1 51.38 59.06 55.22
17 45.3 54.49 49.895
13 60.32 67.48 63.9
10 63.58 60.39 61.98
14 61.33 59.86 60.6
5 69.1 64.79 66.95
15 64.64 64.76 64.7
11 62.16 65 63.58
12 66.54 65.35 65.95
18 68.42 66.17 67.29
7 63.24 65.18 64.21
8 57.79 54.58 56.19
19 68.43 66.17 67.3
6 58.76 66.48 62.62
16 69.33 69.59 69.46
20 67.72 65.14 66.43
4 63.67 66.28 64.975
9 69.01 72.82 70.915
BEFORE
AFTER
จากการวเคราะหไมสามารถสรปแนวโนมของคามมสมผสได แตสามารถ
บอกไดวาพนผวของชนงานกอน และหลงการประยกตพลาสมามการ
เปลยนแปลงเกดขน และหยดน ามลกษณะเปน Hydrophilic
![Page 18: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/18.jpg)
น าภาพถายผวหนาของชนงานทได
วเคราะหดวยโปรแกรม
Nanoscope SPM
คาระยะแนวระนาบ Vert Distance
จะแสดงคาความหนาของฟลม
ผลการวเคราะหดวยกลองจลทรรศนแรงอะตอม
Atomic Force Microscope (AFM)
![Page 19: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/19.jpg)
POSITION 1 POSITION 2 POSITION 3 POSITION 4 POSITION 5
ผลการวเคราะหดวยกลองจลทรรศนแรงอะตอม
Atomic Force Microscope (AFM)
ท าการวด 5 ต าแหนง น าคาทไดมาหาความหนาเฉลยของความหนาชนงาน
![Page 20: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/20.jpg)
ผลการวเคราะหดวยกลองจลทรรศนแรงอะตอม
Atomic Force Microscope (AFM)
การทดลอง
ปจจย การท าซ า
ก าลงไฟฟา อตตราสวน เวลา1 2
(วตต) C2H2 : H2 (นาท)
1 60 50:50 10 152.04 90.74
2 100 30:70 10 86.96 67.62
3 60 30:70 10 115.15 42.03
4 60 30:70 30 232.62 102.56
5 100 30:70 30 131.57 103.68
6 60 50:50 30 154.38 271.83
7 100 50:50 10 41.51 120.75
8 100 50:50 30 253.8 215.23
1 182.41
2 225.39
3 145.85
4119.88
5 96.78
คากลางจากการว เคราะหผลการทดลอง
พบวาชนงานทมความหนานอยทสด
ทเงอนไขการทดลอง ก าลงไฟฟา 60
วตต อตราสวนกาซ 30 : 70 และ
เวลาในการดสชารจ 10 นาท ม
ความหนา เฉล ยของฟลมท ากบ
41.51 นาโนเมตร มมสมผสเฉลย
ระหวางหยดน ากบพนผวชนงาน
เทากบ 65.95 องศา
![Page 21: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/21.jpg)
S R-sq R-sq (adj) R-sq (pred)
53.8329 61.30% 35.50% 0.00%
ตารางการ 5.1 วเคราะหคาสมประสทธการตดสนใจ (R-Square)
Source DF Coef Adj SS Adj MS F-Value P-Value
Model 8 55090.9 6886.4 2.38 0.086
Linear 3 47204.1 15734.7 5.43 0.014
ก าลงไฟฟา 1 -8.8 1229.2 1229.2 0.42 0.527
อตราสวน 1 26.1 10924.5 10924.5 3.77 0.076
เวลา 1 46.8 35050.4 35050.4 12.09 0.005
2-Way Interactions 3 3655.2 1218.4 0.42 0.742
ก าลงไฟฟา*อตราสวน 1 4.1 262.8 262.8 0.09 0.768
ก าลงไฟฟา*เวลา 1 1.6 42.3 42.3 0.01 0.906
อตราสวน*เวลา 1 14.6 3350.1 3350.1 1.16 0.303
3-Way Interactions 1 3043.5 3043.5 1.05 0.326
ก าลงไฟฟา*อตราสวน*เวลา 1 13.8 3043.5 3043.5 1.05 0.326
Curvature 1 17.7 1188.1 1188.1 0 0.534
Error 12 34775.7 2898.0
Total 20 89866.6
ตาราง 5.2 การวเคราะหความแปรปรวนของผลตอบความหนาของฟลมบาง
พจารณาคาสมประสทธการตดสนใจ
(R-Square) เพอวดสมรรถนะโดยรวม
ของแบบจ าลอง มคาเทากบ 61.30 %
P-value มคาเทากบ 0.086 ซง
มากกวา 0.05 จงปฏเสธสมมตฐานหลก
ทระดบนยส าคญ 0.05 แสดงวา
แบบจ าลองไมเหมาะสม
![Page 22: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/22.jpg)
การคดกรองเฉพาะผลกระทบทมผลตอกระบวนการอยางมนยส าคญ
ผลกระทบของปจจยทผลตอความหนา
ของฟลมอยางมนยส าคญทระดบความ
เชอมนรอยละ 95 พบวา ผลกระทบ
หลก ไดแก ปจจย C คอ เวลาในการ
ดสชารจพลาสมา
![Page 23: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/23.jpg)
การทดลองทจดกงกลางของปจจย (Curvature)
พจารณาความสมพนธของขอมลทมความเปนเสน
โคง ม P-Value เทากบ 0.534 ของผลตอบ
ความหนาของฟลมบาง
จงยอมรบสมมตฐานหลกทระดบนยส าคญ 0.05
ทวาผลรวมของครอตดราตกมคาเทากบศนย แสดง
วาแบบเชงเสนรวมผลกระทบรวมเหมาะสมแลว และไม
จ าเปนตองท าการทดลองเพมเตม
Source DF Coef Adj SS Adj MS F-Value P-Value
Model 8 55090.9 6886.4 2.38 0.086
Linear 3 47204.1 15734.7 5.43 0.014
ก าลงไฟฟา 1 -8.8 1229.2 1229.2 0.42 0.527
อตราสวน 1 26.1 10924.5 10924.5 3.77 0.076
เวลา 1 46.8 35050.4 35050.4 12.09 0.005
2-Way Interactions 3 3655.2 1218.4 0.42 0.742
ก าลงไฟฟา*อตราสวน 1 4.1 262.8 262.8 0.09 0.768
ก าลงไฟฟา*เวลา 1 1.6 42.3 42.3 0.01 0.906
อตราสวน*เวลา 1 14.6 3350.1 3350.1 1.16 0.303
3-Way Interactions 1 3043.5 3043.5 1.05 0.326
ก าลงไฟฟา*อตราสวน*เวลา 1 13.8 3043.5 3043.5 1.05 0.326
Curvature 1 17.7 1188.1 1188.1 0 0.534
Error 12 34775.7 2898.0
Total 20 89866.6
![Page 24: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/24.jpg)
การวเคราะหสวนตกคางของผลตอบความหนาของฟลม
จากกราฟความนาจะเปนแบบปกตของ
สวนคาง กระจายตวของสวนตกคาง
ของขอมลผลตอบ มแนวโนมกระจายตว
แบบปกต
![Page 25: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/25.jpg)
การวเคราะหสวนตกคางของผลตอบความหนาของฟลม
กราฟระหวางสวนตกคางกบคาทถกท านาย
พบวา สวนตกคางมการกระจายตวแบบไมอสระ
ขนอยกบคาทถกท านาย ดงนนการทดลองในครง
นจงไมควรน าไปใช
![Page 26: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/26.jpg)
การสรางแบบจ าลองถดถอย
แบบจ าลองจะรวมเฉพาะปจจยทจ าเปน ไดแก ปจจยทมผลตอกระบวนการอยางมนยส าคญ และตดปจจยทไม
จ าเปนออก ดงน
Y = 136.4 - 8.8A + 26.1B + 46.8C + 4.1 AB + 1.6AC + 14.5 BC + 13.8ABC + 17.7 Ct Pt
Y = 136.4 - 8.8A
โดยเงอนไขทดทสดของการออกแบบการทดลอง คอ
ก าลงไฟฟา 60 วตต
อตราสวนระหวางกาซอะเซทลน กบกาซไฮโดรเจนเทากบ 30 : 70
เวลาในการดสชารจพลาสมา 10 นาท
![Page 27: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/27.jpg)
การหาคาทเหมาะสมของปจจยส าหรบผลตอบ
Response Optimizer
คาพยากรณทเหมาะสมทสดทจะท าใหไดฟลมทมความหนานอยทสด คอ
• ก าลงไฟฟา 60 วตต
• อตราสวนระหวางกาซอะเซทลนกบกาซไฮโดรเจนเทากบ 30 : 70
• เวลาในการดสชารจพลาสมา 10 นาท
ไดคาพยากรณความหนาเทากบ 77.2873 นาโนเมตร
จากนนท าการทดลองอกครงเพอยนยนผล
![Page 28: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/28.jpg)
ชนงานท ความหนาของฟลม (นาโนเมตร)
ต าแหนง 1 ต าแหนง 2 ต าแหนง 3 ต าแหนง 4 ต าแหนง 5 คาเฉลย
1 80.574 79.377 80.429 80.651 81.423 80.4908
2 70.561 69.157 68.866 67.688 66.829 68.6202
3 72.395 71.762 72.608 70.08 71.479 71.6648
เมอประยกตพลาสมาในเงอนไข
ก าลงไฟฟา 60 วตต
อตราสวนระหวางกาซอะเซทลนกบกาซไฮโดรเจนเทากบ 30 : 70
เวลาในการดสชารจพลาสมา 10 นาท
ตรวจสอบความหนาของฟลมบางโดยใช AFM
ผลทไดจากการวเคราะห
![Page 29: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/29.jpg)
การทดสอบ T-testเพอยนยนผลวาแบบจ าลองตอผลตอบความหนาของฟลมบางสามารถใชไดจรง และมคาใกลเคยงกบคาพยากรณทไดจาก
แบบจ าลองหรอไม
N Mean StDev SE Mean 95% CI for ต
3 73.59 6.17 3.56 (58.28, 88.91)
ท าการทดสอบเทยบกบคาพยากรณความหนาของฟลมบาง
พบวามคา P-value เทากบ 0.408
ซงมคามากกวา 0.05 จงยอมรบสมมตฐานหลก
แสดงวาขอมลความหนาของฟลมมคาเทากบ คาพยากรณท 77.2873 นาโนเมตร
Test
Null hypothesis H₀: μ = 77.2873
Alternative hypothesis H₁: μ ≠ 77.2873
ทระดบนยส าคญ α = 0.05
T-Value P-Value
-1.04 0.408
![Page 30: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/30.jpg)
การวเคราะหดวย Raman Spectroscopy
จากการวเคราะหชนงานทผานการสงเคราะหในเงอนไขทม
ก าลงไฟฟา 60 วตต อตราสวนอะเซททลนตอไฮโดรเจนเทากบ
30:70 และใชเวลาในการดสชารจพลาสมา 10 นาท พบวาเลข
คลน (Wave number) มคาเทากบ 1382.10 cm-1 ซงไมใช
ลกษณะของฟลมกราฟน แตมลกษณะโครงสรางเปนแบบกราฟน
ไดออกไซด ซงมคาเลขคลนอยท 1380 cm-1
![Page 31: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/31.jpg)
สรปผลการวเคราะห
ปจจยทมผลตอการทดลองอยางมนยส าคญ คอ เวลาในการดสชารจ คาทเหมาะสมทสดในการ
ดสชารจพลาสมา คอ ก าลงไฟฟา 60 วตต อตราสวนระหวางกาซอะเซทลน กบกาซไฮโดรเจนเทากบ 30 : 70
เวลาในการดสชารจพลาสมา 10 นาท ความหนาฟลมบางนอยทสดเทากบ 77.2873 นาโนเมตร
เมอวเคราะหท าการวเคราะหหาคามมสมผสน า และวเคราะหเอกลกษณของฟลมบางโดยใชเทคนครา
มานสเปกโครสโคป แลวท าใหทราบวาแผนฟลมทไดนนไมใชแผนฟลมกราฟนโดยตรง แตเปนแผนฟลมกราฟน
ออกไซด
![Page 32: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/32.jpg)
1. การศกษากระบวนการดสชารจอากาศ ไดท าการทดลองเพอหาคาพารามเตอรทเหมาะสมในการสงเคราะหฟลมก
ราฟนลงบนวสดฐาน จงท าใหคาพารามเตอรทไดอาจไมใชคาพารามเตอรทเหมาะสมทสดกบการสงเคราะหกราฟนดวย
วสดฐานทกชนด การท าการทดลองเพมเตมเพอเปนประโยชนทางดานอตสาหกรรมของประเทศไทย
2. การใชเครองดสชารจพลาสมาความดนต า ควรใชเครองปมสญญากาศทมก าลงมากขนเพอใหมความดนทต า
มากเพอใหอากาศภายในภาชนะสญญากาศสะอาดมากทสด และเพมประสทธภาพในการสงเคราะหฟลมกราฟน
ขอเสนอแนะ
3. ควรท าการทดลองในหองปดเพอเพมประสทธภาพในการท างานของเครองปมสญญากาศ
4. ชนวางชนงานทดสอบภายในภาชนะสญญากาศมพนเหมาะส าหรบวางชนงานทดสอบทมขนาดเลก และเหมาะ
ส าหรบชนงานจ านวนไมมาก ดงนนหากตองการใชพนทส าหรบวางชนงานทดสอบหลายตวอยางควรเปลยนไปใชเครอง
พลาสมาความดนต ามขนาดใหญกวาเพอความเหมาะสมในการทดลอง
![Page 33: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/33.jpg)
ปญหา และแนวทางการแกไข
ปญหา อปสรรค แนวทางการแกไข
1. การปมสญญากาศคอนขางใชเวลานาน เนองจากความสามารถของ
เครองปม และอากาศบรเวณรอบขางท าใหการทดลองในแตละเงอนไขใช
เวลานาน
ท าการด าเนนเครองดสชารจพลาสมาอยางตอเนองเพอใหความดนใน
ภาชนะสญญากาศต าเสมอ
2. มอากาศตกคางในทอน ากาซทตอมายงภาชนะสญญากาศ ท าการดสชารจพลาสมาทมสวนผสมของกาซอะเซทลน และไฮโดรเจนกอน
น าชนงานใสเขาไปยงภาชนะสญญากาศ แลวจงเรมการทดลอง
3. การด าเนนเครองดสชารจพลาสมาตอเนองในกระบวนการตกเคลอบไอ
สะสมของกาซอะเซทลน จะเกดการสะสมของไอทบรเวณผนงของภาชนะ
สญญากาศ ท าใหภาชนะสญญากาศไมสะอาด
ท าความสะอาดผนงของภาชนะสญญากาศโดยน ากระดาษทชชชบ
แอลกอฮอลเชดออก หากภาชนะมความสกปรกมากใหท าการถอดภาชนะ
สญญากาศออกมาแชดวยน าสะอาดเปนเวลา 2 วน
4. หากเกบชนงานเปนเวลาเกน 1 สปดาห จะท าฟลมลอกออกได หลงจากท าการประยกตพลาสมาแลวควรน าไปตรวจวดมมสมผสทนทเพอ
ปองกนการหลดลอกของฟลมเมอโดนหยดน า และจดเกบชนงานใน
ตควบคมความชนไมเกน 3 วน กอนทจะน าไปตรวจดวยกลองจลทรรศน
แรงอะตอม
![Page 34: โครงงานที่ 32 การหาเงื่อนไขที่ ...ie.eng.cmu.ac.th/IE2014/downloads/2020_04/1067/32... · 2020-04-07 · การออกแบบการทดลองแบบเต็มจ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050313/5f7548d159534562fa3433f3/html5/thumbnails/34.jpg)
Thank You
นางสาวณฐวรา ขนธกล 590610275
นางสาวลลนลลต อาชวะนนท 590610331
อาจารยทปรกษา รศ.ดร.คมกฤต เลกสกล
ปการศกษา 2562