الاخرق هو تقنية ترسيب الأغشية الرقيقة متعددة الاستخدامات التي تنطوي على طرد الذرات من مادة مستهدفة صلبة بسبب قصفها بأيونات نشطة، يليها ترسيب هذه الذرات على ركيزة لتشكيل طبقة رقيقة. وتستخدم هذه العملية على نطاق واسع في مختلف الصناعات لقدرتها على إنشاء أغشية رقيقة موحدة ويمكن التحكم فيها من مجموعة واسعة من المواد.
ملخص العملية:
- التوليد الأيوني والقصف بالقنابل: يتم توليد الأيونات النشطة وتوجيهها نحو المادة المستهدفة. ويمكن توليد هذه الأيونات باستخدام طرق مختلفة مثل مسرعات الجسيمات أو الترددات الراديوية المغناطيسية أو مصادر البلازما.
- قذف الذرات: عند الاصطدام بالهدف، تنقل الأيونات الطاقة إلى ذرات الهدف، مما يؤدي إلى طردها من السطح. تُعرف هذه العملية باسم الاخرق.
- النقل إلى الركيزة: يتم بعد ذلك نقل الذرات المقذوفة عبر منطقة ذات ضغط منخفض نحو الركيزة.
- الترسيب على الركيزة: تتكثف الذرات المنبثقة على الركيزة، مكوّنة طبقة رقيقة بسماكة وخصائص مضبوطة.
الشرح التفصيلي:
- إعداد المواد المستهدفة: تعد جودة المادة المستهدفة وتكوينها أمرًا بالغ الأهمية للحصول على أغشية رقيقة متسقة وعالية الجودة. يمكن أن يكون الهدف عنصرًا واحدًا أو خليطًا من العناصر أو السبائك أو المركبات، ويجب أن تضمن طريقة تحضيره التوحيد والنقاء.
- القصف الأيوني: عادةً ما تأتي الأيونات المستخدمة في عملية الرش بالرش من البلازما التي يتم توليدها في غرفة تفريغ. يتم تسريع هذه الأيونات نحو المادة المستهدفة بواسطة مجال كهربائي، وتكتسب طاقة كافية لإزاحة الذرات من الهدف عند الاصطدام.
- آلية الطرد: تتسبب الطاقة المنقولة من الأيونات إلى الذرات المستهدفة في حدوث شلال تصادمي، حيث تكتسب الذرات المجاورة طاقة أيضاً. إذا تجاوزت هذه الطاقة طاقة ارتباط الذرات بسطح الهدف، يتم طردها.
- النقل والترسيب: تنتقل الذرات المنبثقة عبر الفراغ وتترسب على الركيزة، والتي يمكن أن تكون بأشكال وأحجام مختلفة. يمكن التحكم في سمك وتوحيد الفيلم عن طريق ضبط المعلمات مثل وقت الترسيب وطاقة الأيونات.
مزايا الاخرق:
- التوحيد والتحكم: يسمح الاخرق بترسيب أغشية رقيقة موحدة على مساحات كبيرة، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات في تصنيع أشباه الموصلات والطلاءات الصناعية واسعة النطاق.
- تعدد استخدامات المواد: يمكن استخدامه لترسيب مجموعة واسعة من المواد، بما في ذلك المعادن والسبائك والمركبات، مما يجعله قابلاً للتكيف مع مختلف الاحتياجات التكنولوجية.
- الملاءمة البيئية: مقارنةً بطرق ترسيب البخار الفيزيائي الأخرى (PVD)، غالبًا ما يكون الترسيب بالرشّ أكثر ملاءمة للبيئة، خاصةً عند استخدام تقنيات مثل الترسيب المغنطروني.
التطبيقات:
يُستخدم الاخرق في العديد من التطبيقات، بما في ذلك تصنيع أشباه الموصلات والطلاءات البصرية والمواد النانوية. كما أنه يُستخدم في التقنيات التحليلية وعمليات الحفر الدقيقة، مما يسلط الضوء على تعدد استخداماته وأهميته في التكنولوجيا الحديثة.
