فیلمها و مطالب آموزشی

آنالیزهای سطح و لایه   نازک

برهم کنش بین ذرات باردار با لایه نازک

برهم کنش بین پرتو ایکس با لایه نازک

برهم کنش بین پرتو نور با    لایه نازک

میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM

میکروسکوپ الکترونی عبوری    TEM

میکروسکوپ پروبی روبشی    SPM

میکروسکوپ پروبی روبشی    AFM

میکروسکوپ روبشی تونلینگ    STM

آنالیز سطح و لایه به روش SIMS

آنالیز سطح و لایه به روش    RBS

آنالیز سطح و لایه به روش    XRD

آنالیز سطح و لایه به روش    XPS

آنالیزطیفی به روش بیضی سنجی

آنالیزطیفی به روش اسپکتروفتومتر

لایه نشانی و پارامترهای آن

ساختار    تشکیل       لایه

روش تفنگ الکترونی E_Beam Gun

روش تبخیر مقاومتی    Resistant Ev

روش کندوپاش       Sputtering

لایه نشانی به روش لیرزی    PLD

لایه نشانی به روش       MBE

لایه نشانی شیمیایی       CVD

لایه نشانی شیمیایی        PECVD

لایه نشانی شیمیایی     MOCVD

درباره                            خلاء

پمپ روتاری    Rotary Pump

پمپ توربومولکولارTurbomolecular

پمپ کرایوجنیک Cryojenic Pump

پمپ دیفیوژن    Diffusion Pump

تاریخچه فشارسنج های نخستین

فشارسنجهای محدوده خلاء پایین

فشارسنج یونی کاتد سرد و گرم

کنترل ضخامت

ضخامت سنجی اپتیکی

ضخامت سنجی کریستالیQCM

لایه نشانی به روش باریکه الکترونی

Electron Beam Gun Evaporation

روش تفنگ الکترونی (Electron Beam Gun Evaporation)

در این روش برای انتقال انرژی، به جای جریان الکتریکی، از یک پرتو الکترونی با انرژی بالا استفاده می شود که روی سطح ماده ای که داخل بوته قرار گرفته، کانونی شده و ایجاد گرما می کند. این تكنيك موجب می شود که محدوده دمایی برای تبخیر مواد بسیار بالا رفته و در نتیجه امكان تبخير مواد دیرگداز نیز ميسر مي شود.
پرتو الكتروني مورد استفاده در اين سامانه به سه روش توليد می شود:
1- ترمویونیک
2- گسیل میدانی
3- ترکیبی از ترمویونیک و گسیل میدانی
اما متداول ترين روش مورد استفاده در اين سامانه ها، روش ترمویونیک است كه در آن از گرمای حاصل از عبور جریان از یک فیلامان سیمی، برای گسیل الکترون، استفاده می شود. غالباً از تنگستن برای ساخت فیلامان استفاده می شود و برای افزایش میزان گسیل آن از اکسید توریوم بر روی آن استفاده می شود. در شکل 1، نمونه ای یک فیلامان نشان داده شده است.

شکل1: نمونه ای یک فیلامان تفنگ الکترونی

در تفنگ الکترونی، الکترون ها، مطابق شکل 2، پس از گرم شدن فیلامان بواسطه عبور جریان آزاد، به وسیله میدان های الکتریکی و مغناطیسی لورنتس به سمت بوته شتاب می گیرند. نيروي وارد بر الكترون هاي گسيلي با رابطه زیر داده مي شود:
(F=-e(E+V*B
که در آن V بردار سرعت الکترون، E شدت میدان الکتریکی، B شدت میدان مغناطیسی و F نیروی وارد بر الکترون است.

شکل2: نمای شماتیک از حرکت باریکه الکترونی

به طور كلي فرآيند تبخير(و يا تصعيد) چشمه ها توسط سامانه تفنگ الکترونی را مي توان در سه مرحله تقسيم بندي نمود:
1- عبور جریان از فیلامان(کاتد)، گرم شدن آن و در نتیجه گسیل الکترون از آن به سمت آند( ترانس مورد استفاده براي اين قسمت، غالباً 12ولت متناوب است).
2- شتاب دار نمودن الکترون ها با استفاده از منبع تغذیه ولتاژ بالا منبع تغذيه مورد استفاده غالباً بين 15-5 کیلو وات مي باشد و معمولا بيشينه جريان مورد نياز یک آمپر است. با توجه به ولتاژ زیاد منبع تغذيه در اين سامانه ها، از عایق های مناسبي برای جلوگیری از اتصال سیستم به بدنه استفاده مي شود كه از آن جمله می توان به آلومینا، زیرکونیا، نیترید سیلیکن، کاربید سیلیکن و اکسید بریلیوم اشاره نمود.
3- کنترل جهت و کانونی کردن الکترون ها روی چشمه

شکل 3، نمونه ای از یک تفنگ الکترونی، داخل محفظه خلاء

موج های تولیدی حاصل از میدان های الکترومغناطیسی مطابق شکل4، به شكل هاي متفاوتي مانند سینوسی، مثلثی و یا دایره ای بوده و جاروب شدن سطح ماده توسط الکترون ها، بوسیله کویل هاي مغناطيسي انجام می شود.

شکل 4، نمونه ای از روبش باریکه الکترونی

متناسب با نوع کاربرد ممکن است از سیستم های مختلف تفنگ الکترونی استفاده شود. اما عموماً از سیستمی مشابه شکل 2 استفاده می شود که در آن پرتو الکترونی پس از شتاب دار شدن مسیر 270 درجه اي را پیموده و به بوته ای از جنس مس برخورد می کند. این مسیر270 درجه ای برای عدم تداخل ذره های بخار شده در داخل محفظه خلا، با باریکه الکترونی گسیل شده از فيلامان مي باشد. جنس بوته هم معمولاً از مس است.
علاوه بر آن با توجه به اینکه در اکثر لایه نشانی ها بیش از یک چشمه استفاده می شود،مطابق شکل3، معمولاً از چند بوته ای استفاده می شود. این نوع بوته ها برای پیشگیری از واکنش آنها با چشمه با آب سرد، خنک می شوند. براي اين كه بتوان از تمام چشمه هاي موجود در بوته ها براي تبخير استفاده نمود، مي بايست نگهدارنده چند بوته اي قابل چرخش باشد. براي اين كار از یک موتور پله ای Step Motor استفاده مي شود. دامنه استفاده از چشمه هاي مختلف در سامانه تبخير الكتروني بسيار است و مواد مختلف دي الكتريك، رسانا و نيمه رسانا را مي توان با اين روش تبخير(يا تصعيد) نمود. آهنگ رشد اين چشمه ها هم متناسب با ماهيت آنها و مقدار خلأ و جريان و ولتاژ مورد استفاده متفاوت مي باشد.
در جدول 1 متداول ترين چشمه هاي مورد استفاده و شرايط تبخير آنها از قبيل آهنگ انباشت و جريان مورد استفاده آمده است .

جدول 1: مشخصات تبخير برخي از مواد متداول سیستم تفنگ الکترونی

آهنگ انباشت A/S	جریان (mA)	ماده	آهنگ انباشت A/S	جریان (mA )	ماده
3	300	Ni	5/4	500	Al
50	100	Pd	13	150	Ag
1	300	Si	9	200	Co
25	40	SiO₂	13	50	Cr
8	500	Ta	2/2	500	Cu
20	300	Ti	3	300	Ge
5/7	150	TiO₂	7	250	Hf
8	500	W	18	200	In
10	200	ZrO₂	7	10	MgF₂

بهترین شرایط برای انباشت مواد به نوع کاربردشان مربوط مي شود. برای مثال لایه آلومينیوم هم برای بازتابی و هم برای هدايت الكتريكي، به کار می رود. در این حالت براي بهینه كردن خواص آن،در حالت اول، فاكتور بازتاب و در حالت دوم فاكتور رسانایی آن را مورد توجه قرار مي دهيم. علاوه بر انتخاب ماده، انتخاب زیرلایه نیز تأثیر فراوانی در محصول نهایی خواهد داشت و پارامترهایی از قبیل صافی سطح، ماهيت واكنشي مواد زیرلایه و چشمه و چسبندگی آنها به هم، بايد مورد توجه قرار گیرند. پارامترهایی از دستگاه مانند مکان چشمه ها، زیرلایه و تغییرات خلأ نیز مهم است. با این همه ایجاد شرایط ایده آل کمی دشوار است و می بایست مجموعه ای از آزمایش های مختلف صورت بگیرد تا بتوان بهترین شرایط را برای لایه نشانی چشمه مورد نظر بدست آورد.

منبع : کتاب مبانی لایه نشانی و آنالیز نانو ساختار تالیف آقای جهانبخش مشایخی، انتشارات مرکز نشر دانشگاهی

فیلمها و مطالب آموزشی

لایه نشانی به روش باریکه الکترونی

Electron Beam Gun Evaporation

فیلم آموزشی در مورد لایه نشانی به روش باریکه الکترونی