ساختار لایه
جزئیات توپوگرافی و میکروساختاری یک لایه نازک، به انرژی انباشت و بنابراین به پارامترهايي مانند درجه حرارت زیرلایه، ناخالصی، انرژی چشمه، طبیعت شیمیایی و مكانيكي مواد چشمه و زیرلایه و توپوگرافی زیرلایه بستگی دارد. مهمترین نکته در این پارامترها، فرایند رشد لایه و چگونگی انباشت اتمها بر روی زیرلایه می باشد که خود دارای پیچیدگیهای جالبی می باشد.
برای درک ساده ای از فرایند انباشت لایه،فرض كنيد اتم هاي مواد چشمه به دليل دريافت انرژي حاصل ازمولدهاي مختلف انرژي مانند الكترون شتابدار ، جريان الكتريكي و يا ليزر از چشمه جدا شده و به سمت زير لايه در حركت باشند. در اين حالت، با توجه به مطالعات مختلف تجربی و تئوری، شکل گیری لایه ها را می توان بصورت زیر توضیح داد:
1- مولفه عمودی سرعت ذره برخوردی به زیرلایه به سمت صفر کاهش یافته، به سطح زیرلایه جذب می شود. ذره برخوردی ممکن است به صورت اتمی، مولکولی و یا یونی باشد.
2- ذرات جذب شده با توجه به این که در تعادل گرمایی با زیرلایه نیستند روی زیرلایه شروع به حرکت می کنند. در ابتدا شکل گیری لایه، با تک اتم ها روی سطح اتفاق می افتد، سپس اگر زمان نقل مکان اتم بر روی سطح(که توسط انرژی اتم تعیین می گردد) به اندازه کافی زیاد باشد تا اتم قبل از این که تبخیر شود بتواند با اتم دیگری رو به رو گردد، این اتم ها به هم می پیوندند و تشکیل خوشه می دهند. به طوری که انرژی مورد نیاز برای تبخیر یکی از این اتم های به هم جفت شده به مراتب بیشتر از انرژی مورد نیاز برای تبخیر یک تک اتم است.
3- خوشه ها از لحاظ ترمودینامیکی ناپایدارند و ممکن است که از هم جدا شوند. اگر پارامترهای انباشت به گونه ای باشند که خوشه ها قبل از واپاشی، با ذرات جدید و یا با خوشه های دیگر برخورد کنند، شروع به انباشت نموده و بعد از اینکه به یک حد بحرانی رسیدند، خوشه به لحاظ ترمودینامیکی پایدار می ماند. به این مرحله هسته بندی گویند. نقطه بحرانی چگالش هسته های ایجاد شده و اندازه آنها به پارامترهای متعددی بستگی دارد که از آن جمله می توان به انرژی ذرات برخوردی، آهنگ برخورد، انرژی جذبی و یا واجذبی هسته ها، توپوگرافی و طبیعت شیمیایی زیرلایه و درجه حرارت اشاره داشت.
4- هسته می تواند در اثر پخش سطحی ذرات جذب شده به صورت افقی و یا بواسطه برخورد مستقیم این ذرات با سطح عمودی روی زیرلایه انباشت شود. پس از آنکه تراکم هسته ها به مقدار مشخصی رسید، ذرات اضافی که به سطح برخورد می کنند به هسته های موجود یا به جزیره های تشکیل شده قبلی ملحق شده و انباشت ادامه می یابد. در عمل، در این مرحله انباشت افقی بیشتر از انباشت عمودی است. هسته های انباشت یافته در این مرحله جزیره نامیده می شوند.
5- در مرحله بعد موسوم به Coalescence (به هم پیوستگی) جزایر کوچک شروع به پیوستن با جزایر کناری می کنند. این رفتار جزایر به اصطلاح agglomeration یعنی انباشتگی خوانده می شود و با افزایش تحرک ذره های روی سطح بیشتر می شود که این خود به روش های مختلفی مانند حرارت و یا بمباران یونی انجام می شود. جزایر بزرگتر به سمت یکدیگر انباشت می شوند و لایه ها در این مرحله از شکل جزایر غیر پیوسته به شکل یک شبکه تقریباً متخلخل در می آیند.
درجه حرارت زیر لایه و سرعت انباشت در چگالی لایه نشانی مؤثر است. اگر اتم ها با یک درجه حرارت کم روی زیر لایه انباشت شوند، اتم های چگالیده انرژی جنبشی کافی ندارند و بنابراین تحرک سطح در جهتی است که اتم ها تمایل دارند با پرش از بین جایگاه های اتمی به سطوح با انرژی پتانسیل کمتر برسند. چنین حالتی برای انباشت سریع نیز وجود دارد بدین معنی که وقتی سرعت انباشت بالا باشد، اتم های اضافه شده وقت کافی برای پیدا کردن منطقه های کم انرژی تر ندارند و بلافاصله توسط دیگر اتم ها پوشش داده می شوند.

مدهاي انباشت
تحت تأثیر پارامترهای ترمودینامیکی انباشت و سطح زیرلایه، هسته بندی اولیه و مراحل انباشت، مطابق شكل، معمولاً در سه حالت متفاوت انجام مي شود:
الف- فرآیند انباشت ممکن است به صورت جزیره ای باشد که مکانیزم Volmer-Weber خوانده می شود. انباشت جزیره ای هنگامی است که انرژی برهم کنش بین اتم های انباشت بزرگتر از انرژی برهم کنش آنها با اتم های بستر باشد. ذراتی که از چشمه تبخیر بخار می شوند و به سمت زیرلایه می روند، معمولاً بخشی از انرژی خود را در برخورد از دست می دهند و با نیروهایی که اغلب از نوع دو قطبی یا چهار قطبی هستند، به طرف سطح کشیده می شوند.
ب- فرآیند انباشت ممکن است از نوع لایه ای باشد که مکانیزم Frank-van der Merwe خوانده می شود. این نوع انباشت لایه در صورت تحقق، بسیار یکنواخت بوده و لایه ها به ترتیب روی هم قرار می گیرند. انجام این مکانیزم نیازمند خلوص بسیار بالا ( خلأ بالاتر از 9-10 پاسكال) می باشد.
ج- مورد سوم که مکانیزم Stranski-Krastanov خوانده می شود، ترکیبی از نوع اول و دوم است. بدین معنی که ترکیبی از تشکیل لایه و جزیره وجود دارد. در این مکانیزم معمولاً پس از تشکیل یک یا چند تک لایه، نوع انباشت تغییر کرده و جزایر روی تک لایه های قبلی شروع به انباشت می کنند. البته در عمل، معمولاً انباشت به صورت جزیره ای است.

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

فیلم آموزشی در مورد ساختار لایه

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

آمار سایت

كاربران آنلاين:
بازدید امروز:
بازديد ديروز:
بازديد هفته گذشته:
بازديد ماه گذشته:
بازدید کل:
بیشترین بازدید: