نانوگستر - آشنایی با روش های لایه نشانی

آشنایی با روش های لایه نشانی
1395/2/23

روش تبخير حرارتي پرتو الكتروني
روش تبخير حرارتي ليزري
تبخير حرارتي مقاومتي
كندوپاش

الف- تبخير حرارتي مقاومتي

ساده‌ترين روش براي تبخير مواد، استفاده از روش تبخير مقاومتي است. در اين روش از يك بوته تبخير از جنس فلزات مقاوم مانند تنگستن (w)، تانتالوم (Ta)، موليبدن (Mo) و... كه داراي نقطه ذوب بالايي هستند، براي تبخير مواد استفاده مي‌شود.

ب- روش تبخير حرارتي پرتو الكتروني

چشمه تبخيري جديدتر و كارآمدتر،‌ تبخير با پرتو الكتروني است. از اين روش براي تبخير موادي از قبيل اكسيدها، فلزات مقاوم، نيمرساناها و عايقها استفاده شده است. ماده مورد نظر در داخل يك بوته مناسب كه به وسيله جريان آب خنك مي‌شود قرار داده مي‌شود. سپس تفنگ الكتروني پرتوي از الكترون را ساطع مي‌كند كه با اعمال ولتاژ زياد، ‌داراي انرژي جنبشي زيادي مي‌شوند و با هدايت و كانوني شدن روي سطح ماده مي‌تواند ماده را گرم و در نهايت تبخير بر روي بستره جايگذاري كند. در واقع سمت مركزي ماده هدف با پرتو الكتروني گرم و تبخير مي‌شود. ديواره‌هاي ماده كه با بوته در تماس هستند با جريان آب سرد خنك ميشود و جريان آب سرد باعث ميشود تا واكنشهاي ناخواسته بين مواد مذاب و ديواره‌ها رخ ندهد. دسترسي به انرژي‌هاي زياد به كمك ولتاژ زياد،‌ نيز امكان تبخير مواد ديرگدازي مانند ITO، AL2O3، TiO2، SiO2، ZrO2 و... را فراهم مي‌سازد.

ج-روش تبخير حرارتي ليزري

در روش انباشت با ليزر، يك پرتو تابش ليزري بر ماده هدف مي‌تابد و باعث گرم شدن ماده و تبخير آن مي‌شود. فرآيند انباشت با ليزر ميتواند به سه مرحله تقسيم گردد، الف) برهم كنش هدف با ليزر، ب) توزيع حبابي شكل ذرات تبخير شده ، ج) انباشت لايه. در اين روش منبع ايجاد پرتو ليزري در خارج دستگاه خلاء ‌قرار دارد و با توجه به عمق نفوذ كم ليزر تبخير ماده ابتدا از سطح ماده شروع مي‌شود.

د-كندوپاش

كندوپاش يكي از روش‌هاي متداول براي انباشت لايه‌هاي نازك مي‌باشد. و دستگاه كندوپاش شامل يك كاتد (هدف) از جنس ماده مورد نظر براي انباشت لايه و يك آند (كه در روي آن بستره قرار دارد) مي‌باشد. در هنگام انباشت يك ولتاژ بالا بين كاتد و آند اعمال مي‌‌شود و در نتيجه گاز داخل محفظه مانند آرگون يا اكسيژن كه با آهنگ خاصي وارد محفظه خلاء ميشود، يونيزه مي‌گردد. در اين فرآيند يونهاي سنگين با سرعت زياد به هدف برخورد مي‌كنند و انرژي جنبشي و اندازه حركت آنها به هدف منتقل مي‌شود، و در نتيجه اتم‌هاي هدف از جاي خود كنده شده و بر روي بستره انباشته مي‌‌شوند. براي شروع فرآيند كندوپاش، ‌انرژي ذرات بمباران كننده بايد از حداقل چهار برابر انرژي بستگي اتمهاي هدف بيشتر باشد. اين انرژي را انرژي آستانه كندوپاش ميگويند.

حاصل كندوپاش به عنوان تعداد اتم‌هاي ‌كنده شده از هدف به ازاي يك ذره فرودي تعريف مي‌شود. در انرژي‌هاي كمتر از انرژي آستانه حاصل كندوپاش صفر است. با رسيدن به انرژي آستانه، فرآيند كندوپاش شروع شده و از اين لحظه به بعد، ‌ابتدا حاصل كندوپاش به طور خطي با افزايش انرژي، زياد مي‌‌شود و سپس به حالت اشباع رسيده و از يك انرژي به بعد به يك حالت پايدار و ثابت مي‌رسد. در عمل،‌ انباشت به روش كندوپاش در همين انرژي اشباع صورت مي‌گيرد.

آموزش