يتم تحديد الطاقة المطلوبة للرش بالرش بالرش بواسطة الحد الأدنى من عتبة الطاقة اللازمة للتغلب على طاقة الارتباط السطحي للمادة المستهدفة.وتتراوح هذه العتبة عادةً من عشرة إلى مائة إلكترون فولت (eV) وتتأثر بعوامل مثل طاقة الأيون الساقط، وكتلة الأيونات والذرات المستهدفة، وزاوية السقوط.ويعتمد ناتج الاصطرار، وهو عدد ذرات الهدف المقذوفة لكل أيون ساقط، على هذه العوامل ويختلف باختلاف المواد المستهدفة وظروف الاصطرار.ويتأثر معدل الاصطرار، وهو أمر حاسم لترسيب الأغشية الرقيقة بشكل موحد، بطاقة الأيونات وكتلة ذرات الهدف، وغيرها من المعلمات مثل ضغط الحجرة ونوع مصدر الطاقة المستخدم (تيار مستمر أو ترددات لاسلكية).
شرح النقاط الرئيسية:
-
الحد الأدنى لعتبة الطاقة الدنيا للتبخير:
- الحد الأدنى من الطاقة اللازمة للرش هو الطاقة اللازمة لنقل طاقة كافية إلى ذرة الهدف للتغلب على طاقة الارتباط السطحية.
- وتتراوح هذه العتبة عادةً من 10 إلى 100 فولت .
- تكون الطاقة الأولية، وهي الحد الأدنى من الطاقة اللازمة لإزالة ذرة من سطح المادة المستهدفة، عادةً ما تكون أكبر من 3 إلى 4 مرات من طاقة الارتباط لذرات الهدف السطحية.
-
العوامل المؤثرة على طاقة الاخرق:
- :: الطاقة الأيونية الحادثة:تلعب طاقة الأيونات التي تصطدم بالمادة المستهدفة دورًا حاسمًا في تحديد ما إذا كان سيحدث الاخرق أم لا.تزيد طاقة الأيونات الأعلى من احتمال حدوث الاخرق.
- كتلة الأيونات والذرات المستهدفة:تؤثر نسبة الكتلة بين الأيونات الساقطة وذرات الهدف على كفاءة نقل الطاقة.يمكن أن تنقل الأيونات الأثقل طاقة أكبر إلى ذرات الهدف، مما يسهل عملية الاخرق.
- زاوية السقوط:يمكن للزاوية التي تضرب بها الأيونات سطح الهدف أن تؤثر على إنتاجية الاخرق.وعادةً ما تؤدي الزاوية الأكثر مباشرة (أقرب إلى العمودي) إلى إنتاجية رشّ أعلى.
-
ناتج الاخرق:
- يُعرَّف مردود الرش بأنه عدد ذرات الهدف المقذوفة لكل أيون ساقط.
- ويعتمد على طاقة الأيون الساقط وكتلة الأيونات والذرات المستهدفة وزاوية السقوط.
- يختلف المردود باختلاف المواد المستهدفة وظروف الاخرق المختلفة، مما يجعلها معلمة حاسمة في عمليات ترسيب الأغشية الرقيقة.
-
معدل الاخرق:
- معدل الاصطرار هو عدد الطبقات الأحادية في الثانية التي يتم رشها من سطح الهدف.
- ويتأثر هذا المعدل بعائد الرش (S)، والوزن المولي للهدف (M)، وكثافة المادة (p)، وكثافة التيار الأيوني (j).
- يمكن حساب معدل الاخرق باستخدام المعادلة: معدل الاخرق = (MSj)/(pNAe) حيث 𞸍 هو عدد أفوجادرو و e هي شحنة الإلكترون.
-
دور ضغط الغرفة ومصدر الطاقة:
- ضغط الغرفة:يمكن أن يؤثر الضغط داخل غرفة الاخرق على تغطية وتوحيد الفيلم المترسب.يمكن لظروف الضغط المثلى تحسين جودة الفيلم الرقيق.
- نوع مصدر الطاقة:يؤثر الاختيار بين مصادر طاقة التيار المستمر والترددات اللاسلكية على معدل الترسيب وتوافق المواد والتكلفة.وعادةً ما يُستخدم رش التيار المستمر للمواد الموصلة للتيار المستقبلي في حين أن رش الترددات اللاسلكية مناسب للمواد العازلة.
-
الطاقة الزائدة وحركة السطح:
- يمكن للطاقة الزائدة للأيونات المعدنية أن تزيد من حركية السطح أثناء عملية الاخرق، مما يؤثر على جودة الفيلم المترسب.
- يمكن أن تؤدي حركية السطح الأعلى إلى توحيد أفضل للفيلم وتقليل العيوب، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب أغشية رقيقة عالية الجودة.
من خلال فهم هذه النقاط الرئيسية، يمكن للمرء التحكم بشكل أفضل في عملية الرش لتحقيق النتائج المرجوة في ترسيب الأغشية الرقيقة، مما يضمن التوحيد والجودة والكفاءة.
جدول ملخص:
| العامل الرئيسي | الوصف |
|---|---|
| الحد الأدنى لعتبة الطاقة | الطاقة اللازمة للتغلب على طاقة الارتباط السطحية، وعادةً ما تكون 10-100 فولت. |
| الطاقة الأيونية الحادثة | تزيد طاقة الأيونات الأعلى من احتمالية الاخرق. |
| كتلة الأيونات والذرات المستهدفة | تنقل الأيونات الأثقل طاقة أكبر، مما يسهل عملية الاخرق. |
| زاوية السقوط | تنتج الزوايا المباشرة (الأقرب إلى العمودي) معدلات رشاش أعلى. |
| عائد الاخرق | عدد الذرات المستهدفة المقذوفة لكل أيون ساقط، يختلف حسب المادة والظروف. |
| معدل الاخرق | يتأثر بإنتاجية الاخرق والوزن المولي وكثافة المادة والتيار الأيوني. |
| ضغط الغرفة | يؤثر على تجانس الفيلم؛ الضغط الأمثل يحسن الجودة. |
| مصدر الطاقة (DC/RF) | التيار المستمر للمواد الموصلة، والتردد اللاسلكي للمواد العازلة. |
| الطاقة الزائدة والحركة الزائدة | يزيد من حركة السطح، مما يحسن من تجانس الفيلم ويقلل من العيوب. |
تحسين عملية الاخرق الخاصة بك للحصول على أغشية رقيقة عالية الجودة- اتصل بخبرائنا اليوم !
