الاسبترينج هو عملية فيزيائية يتم فيها قذف الذرات من مادة مستهدفة صلبة بسبب قصفها بجسيمات عالية الطاقة، وعادةً ما تكون أيونات. تُستخدم هذه العملية على نطاق واسع في ترسيب الأغشية الرقيقة وفي التقنيات التحليلية مثل التحليل الطيفي الكتلي للأيونات الثانوية.
ملخص عملية الاخرق:
تتضمن عملية الاخرق وضع ركيزة في غرفة تفريغ مع غاز خامل مثل الأرجون وتطبيق شحنة سالبة على المادة المستهدفة. تتصادم الأيونات النشطة مع المادة المستهدفة، مما يؤدي إلى قذف بعض ذراتها وترسيبها على الركيزة.
-
شرح مفصل:السياق التاريخي:
-
- لوحظ الاخرق لأول مرة في القرن التاسع عشر واكتسب اهتمامًا كبيرًا في منتصف القرن العشرين. ويشتق مصطلح "الاخرق" من الكلمة اللاتينية "sputare"، والتي تعني الانبعاث مع الضجيج، مما يعكس عملية قذف الذرات بقوة من المادة.آلية العملية:
- إعداد غرفة التفريغ: تبدأ العملية بوضع الركيزة المراد طلاؤها في غرفة تفريغ مملوءة بغاز خامل، وعادةً ما يكون الأرجون. يتم تطبيق شحنة سالبة على المادة المستهدفة، وهي مصدر الذرات المراد ترسيبها.
- القصف الأيوني: يتم تسريع الأيونات النشطة، وهي عادةً أيونات الأرجون في حالة البلازما، نحو المادة المستهدفة بسبب المجال الكهربائي. تصطدم هذه الأيونات بالهدف، وتنقل طاقتها وزخمها.
- الطرد الذري: تتسبب التصادمات في طرد بعض ذرات المادة المستهدفة من السطح. ويشبه هذا الأمر لعبة البلياردو الذرية، حيث يصطدم الأيون (كرة البلياردو) بمجموعة من الذرات (كرات البلياردو)، مما يؤدي إلى تناثر بعضها إلى الخارج.
-
الترسيب:
- تنتقل الذرات المقذوفة عبر الغاز وتترسب على الركيزة مكونة طبقة رقيقة. وتُقاس كفاءة هذه العملية من خلال مردود الرذاذ، وهو عدد الذرات المقذوفة لكل أيون ساقط.التطبيقات:
- ترسيب الأغشية الرقيقة: يُستخدم الرش على نطاق واسع في صناعة أشباه الموصلات وغيرها من المجالات لترسيب الأغشية الرقيقة من المواد مع التحكم الدقيق في التركيب والسماكة.
-
التقنيات التحليلية: في التحليل الطيفي الكتلي للأيونات الثانوية، يُستخدم الاخرق لتآكل المادة المستهدفة بمعدل محكوم، مما يسمح بتحليل تركيب المادة وملامح تركيزها كدالة للعمق.
التطورات التكنولوجية:
كان تطوير مسدس الاخرق على يد بيتر ج. كلارك في سبعينيات القرن الماضي علامة فارقة هامة، حيث أتاح ترسيب المواد على نطاق ذري بشكل أكثر تحكمًا وكفاءة. وكان هذا التقدم حاسماً في نمو صناعة أشباه الموصلات.
