هدف مورد استفاده در کندوپاش

هدف ها عموماً از یک فلز یا آلیاژ تشکیل شده اند. دیسک های تولید شده با پرس گرم، معمولاً برای رسوب دهی لایه های نازک ترکیبی، مورد استفاده قرار می گیرد. قطر این هدف ها برای کاربردهای تحقیقاتی، معمولا بین 2.5 تا 10 سانتیمتر و برای کاربردهای صنعتی و تولیدی، بین 15 تا 30 سانتیمتر می باشد. کاتدهای کندوپاش مستطیلی با ابعاد 300 در 550 میلیمتر، برای تولید شیشه های با پوشش خاص و پوشش های مسطح، مورد استفاده قرار می گیرد. هدف های نمونه وار مورد استفاده در کندوپاش، در جدول 1 آورده شده است. همچنین در شکل 1 نمونه ای از این اهداف، آورده شده است.

کندوپاش یک فرایند با بازده پایین است و بیشتر توان ورودی به سیستم، در نهایت موجب حرارت دادن هدف می شود. بنابراین، این هدف ها، معمولاً در صفحه های آب گرد، مانت می شوند. هدف با استفاده از کلیپس ها و یا بخش های مکانیکی، برروی صفحه ی آب گرد ثابت می شود. یک فضای تیره که به عنوان محافظ زمینه نامیده می شود، در اطراف هدف، قرار دارد به نحوی که تنها مواد هدف تحت کندوپاش قرار گیرند. ساختار هدف با محافظ آن، در شکل 2 نشان داده شده است. فاصله ی میان هدف و محافظ زمینه باید کمتر از ضخامت فاصله ی تاریک باشد. اگر ما فشار ماکزیمم عملیاتی را برابر با 20 Pa در نظر بگیریم، این فاصله در حدود 3 میلیمتر است. شرایط هدف به طور قابل توجهی بر روی خواص لایه ی نازک نهایی، مؤثر است. توجه کنید که مقاومت بخش آبگرد باید به نحوی بالا باشد که یک عایق الکتریکی میان هدف و محفظه ی زیری، ایجاد گردد.
وقتی مواد ترکیبی مانند اکسیدها و یا نیتریدها، بوسیله ی کندوپاش، رسوب دهی می شوند، یک هدف کندوپاش سرامیکی زینتر شده، مورد استفاده قرار می گیرد. هدف زینتر شده، موجب ایجاد رسوبات کندوپاشی پایدار می شود، اگر چه نرخ های رسوب دهی کمتر از اهداف فلزی کندوپاش شده با روش فعال، می باشد. تولیدکننده های این اهداف، اهداف را از طریق واکنش زینترینگ، تولید می کنند. به هر حال، وقتی تنها شروع به مطالعه ی رسوب دهی لایه های نازک کنیم، اهداف کندوپاش شده برای کارهای آزمایشگاهی، می توناد با روش های توصیف شده در زیر، تولید شوند.

اهداف ترکیبی

لایه های نازک مربوط به آلیاژها در مقیاس آزمایشگاهی، می تواند از یک هدف ترکیبی تولید شوند. این مسئله در شکل 3 قابل مشاهده می باشد. ترکیب لایه های نازک بوسیله ی نسبت مساحت هر المان، کنترل می شود. با در نظر گرفتن بازده کندوپاش و نسبت مساحت هر المان، که ترکیب جزئی هر المان است، به صورت عبارت می شود. در اینجا، نشاندهنده ی وزن های اتمی هر المان می باشند و N عدد آواگادروست. وقتی عدد بخش ها کوچک باشد، ترکیب لایه ی کندوپاش شده به صورت نرمال در کل زیرلایه ایجاد می شود.

 

یک نگهدارنده ی زیرلایه که قابلیت چرخش نیز دارد، اغلب برای بدست آوردن یک ترکیب یکنواخت در کل زیرلایه، استفاده می شود. Hanak پیشنهاد می دهد که یک هدف ترکیبی دوتایی موجب رسوب دهی لایه های نازک با نسبت های ترکیبی مختلف می شود. شکل 4 نشاندهده ی اهداف دوتایی می باشد. این پیشنهاد شده است که لایه های نازک با ترکیب مختلف، در موقعیت های مختلف زیرلایه، بدست می آید.

هدف های پودری

لایه های نازک ترکیبی مانند اکسیدهای فلزی، نیتریدها و کاربیدها، می تواند به صورت مستقیم از کندوپاش پودرهای زینتر شده از این ترکیبات، رسوب دهی شوند. یک بشقابک فولادی که در این حالت بر روی صفحه ی نگهدارنده ی هدف، مانت می شود و با پودر زینتر شده، پر می شود. ساختار هدف پودری با بشقابک فولادی، در شکل 5 نشان داده شده است.
یک میزان زیاد از ترکیبات لایه ی نازک می تواند از اهداف پودری، کندوپاش شود. هدف پودری همچنین برای دوپ کردن یک المان خارجی، مفید می باشد. وقتی از یک هدف پودری استفاده می شود، پیش کندوپاش برای چند ساعت، موجب می شود تا سطح هدف، زینتر شود و هدف، یک عملکرد پایدار پیدا کند. در صورت اعمال نیروی بیشتر بر روی هدف پودری، این هدف ها، می ترکند. محدودیت اهداف پودری، نرخ کندوپاش پایین آنها در مقایسه با اهداف زینتر شده می باشد. مزیت آنها این است که این اهداف به سهولت موجب تغییر در ترکیب می شوند زیرا یک مخلوط از المان های ترکیبی و یا اکسیدهای ترکیبی و یا نیتریدها، بدون استفاده از زینترینگ برای اهداف، حاصل می شوند.

کاتدهای کمکی

مقادیر اندک از فلزات خارجی می تواند با کمک کندوپاش همزمان یک کاتد کمکی، وارد لایه ی نازک شود. تغییر در جریان کندوپاش با استفاده از کاتد اضافی، موجب می شود تا میزان فلز خارجی در لایه ی حاصله، تغییر کند.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.

 

منبع مقاله :
Thin Film Materials Technology /Kiyotaka Wasa