ما هو الاخرق التفاعلي؟
الاخرق التفاعلي هو تقنية متخصصة في مجال الترسيب الفيزيائي للبخار (PVD) تتضمن ترسيب أغشية رقيقة ذات قياس تكافؤ وبنية متحكم فيها. وعلى عكس تقنية الرش التفاعلي القياسي، حيث يتم رش مادة مستهدفة نقية في بيئة غازية خاملة، فإن الرش التفاعلي يُدخل غازًا تفاعليًا في غرفة الرش التفاعلي، مما يسمح بتكوين مركبات غير موجودة في المادة المستهدفة الأصلية.
شرح مفصل:
-
نظرة عامة على العملية:
-
في عملية الاخرق التفاعلي، يتم قصف المادة المستهدفة، والتي عادةً ما تكون عنصرًا نقيًا أو معدنًا نقيًا، بأيونات من البلازما، وعادةً ما يتم توليدها من غاز خامل مثل الأرجون. ويتسبب هذا القصف في قذف الذرات من الهدف (رشها) إلى البيئة المحيطة. ويتمثل الاختلاف الرئيسي عن الرش الاخرق القياسي في إدخال غاز تفاعلي، مثل الأكسجين أو النيتروجين، في الغرفة. يتفاعل هذا الغاز التفاعلي كيميائياً مع ذرات الهدف المنبثق، مكوناً مركبات جديدة مثل الأكاسيد أو النيتريدات على الركيزة.التفاعل الكيميائي:
-
يعد التفاعل الكيميائي بين الذرات المنبثقة والغاز التفاعلي أمراً بالغ الأهمية. على سبيل المثال، إذا كان السيليكون هو الهدف والأكسجين هو الغاز التفاعلي، يؤدي التفاعل إلى تكوين أكسيد السيليكون على الركيزة. وتسمح هذه العملية بترسيب مواد غير موجودة بشكل طبيعي في الهدف، مما يوسع نطاق المواد التي يمكن ترسيبها من خلال الاخرق.
-
التحكم والتحديات:
-
يعد التحكم في تركيبة الفيلم المترسب أمرًا بالغ الأهمية ويمكن تحقيقه من خلال ضبط الضغوط الجزئية للغازات الخاملة والمتفاعلة. ومع ذلك، فإن هذه العملية أكثر تعقيدًا من عملية الاخرق القياسية بسبب التفاعلات الكيميائية المتضمنة، والتي يمكن أن تؤدي إلى سلوك يشبه التباطؤ. وهذا يتطلب مراقبة دقيقة وتعديل المعلمات مثل ضغط الغاز ومعدلات التدفق لتحقيق خصائص الفيلم المطلوبة. وتساعد نماذج مثل نموذج بيرج في فهم وتوقع تأثير هذه المتغيرات على عملية الاخرق والتنبؤ بها.التطبيقات والمزايا:
يعد الاخرق التفاعلي مفيدًا بشكل خاص لترسيب الأفلام ذات الخصائص الوظيفية المحددة، مثل الإجهاد في أفلام نيتريد السيليكون أو مؤشر الانكسار في أفلام أكسيد السيليكون. إن القدرة على التحكم بدقة في القياس التكافئي للأفلام المترسبة تجعل من تقنية الرش التفاعلي تقنية قيّمة في مختلف الصناعات، بما في ذلك الإلكترونيات والبصريات والطلاءات لمقاومة التآكل.
المعدات والاختلافات:
