اخبار علمی

محققانی ژاپنی با استفاده از روشی موسوم به HiPIMS، موفق به ساخت لایه های نازک با تنش بسیار کم شدند


روش کندوپاش مگنترون تکانه‌ای با فشار بالا (HiPIMS):

در حالت معمول، در این فرآیند با اعمال ولتاژ بالا روی یک هدف فلزی و یک بستر و ایجاد یک پلاسما از اتم‌های گاز باردار موجب می‌شود که هدف فلزی بمباران شده و یک بخار فلز باردار تشکیل شود. این یون‌های فلزی به طرف زیرلایه حرکت می‌کنند و در آنجا لایه ای تشکیل می‌دهند. در HiPIMS ولتاژ به‌صورت انفجارهای کوتاه و قدرتمند پالسی رخ می‌دهد.

محققان دانشگاه توکیو متروپولیتن از کندوپاش مگنترون تکانه‌ای با فشار بالا (HiPIMS) برای ایجاد لایه‌های نازک تنگستن با تنش بسیار کم استفاده کرده‌اند. با بهینه‌سازی این فرآیند، ناخالصی‌ها و نقص‌ها را به حداقل رساندند و مشابه آنچه که از طریق بازپخت (آنیلینگ) به‌دست می‌آید، لایه‌های بلوری با تنش‌هایی در حد GPa ۰٫۰۳ ایجاد کردند. نتایج یافته‌های این گروه، مسیرهای تازه‌ای برای ایجاد فیلم‌های فلزی برای صنعت الکترونیک ایجاد کرده است

 تنش‌های فیلم ناشی از ساختار داخلی میکروسکوپی لایه­ها می‌تواند به مرور زمان استرس و انحنا ایجاد کند. رهایی از شر این فشارها معمولاً به گرم شدن یا بازپخت نیاز دارد. بسیاری از فلزات، مانند تنگستن برای این کار دارای نقطه ذوب بالایی هستند، به این معنی که لایه باید بیش از ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد گرم شود.

در این پروژه محققان با استفاده از گاز آرگون و تارگت تنگستنی، چگونگی رسیدن یون‌ها با انرژی‌ مختلف به زیرلایه را بررسی کردند. آن‌ها به جای استفاده از یک پالس بایاس هم‌زمان، با پالسHiPIMS، در زمان ورود یون‌های مختلف استفاده کردند و تأخیر ۶۰ میکرو ثانیه را برای ورود یون‌های فلزی با انرژی بالا به کار بردند. پژوهشگران در این پروژه میزان گاز حاصل از فیلم را به حداقل ‌رساندند و به‌طور موثر انرژی بالایی از جنبش را ایجاد کردند که نتیجه آن لایه متبلور با دانه‌های بزرگ و تنش کم بود. با افزایش میزان بایاس، فیلم‌ها بدون استرس بیشتر می‌شوند، در حقیقت انتقال کارآمد انرژی به لایه اثری مشابه آنیل شدن در هنگام رسوب لایه ایجاد می‌کند.