تکنیک GLAD Sputtering چیست؟
تکنیک‌های مختلفی با استفاده از روش‌های لایه نشانی در خلاء، برای ساخت لایه‌های نازک متخلخل با ساختارهای مهندسی شده و برای افزایش تنوع و کیفیت لایه‌های نازک وجود دارد. زاویه‌دار کردن نگهدارنده زیرلایه چرخان نسبت به کاتد، در حین فرایند لایه نشانی به روش Sputtering، تکنیکی است که تحت عنوان (Glancing Angle Deposition) GLAD Sputtering یا با نام دیگر OLA (Oblique Angle Deposition)، در صنعت لایه نازک استفاده می‌شود.
با تغییر زاویه نگهدارنده زیرلایه نسبت به کاتد و همچنین تغییر پارامتر‌هایی مثل سرعت چرخش زیرلایه، فشار محفظه خلاء و دما، میتوان لایه‌هایی نازک لایه نشانی کرد که دارای ساختارهای نانویی با هندسه‌های گوناگون مثل مارپیچ، زیگزاگ، ستون‌های شیب‌دار و غیره هستند که پارامتر‌های آنها مثل اندازه و شکل، قابل کنترل و تنظیم اند.
در لایه نشانی فیزیکی بخار، انتشار شار به صورت مورب منجر به ایجاد یک فیلم با ریز ساختارهای ستونی شده، که به سمت منبع بخار جهت‌گیری می‌کنند. با کمک چرخش زیرلایه، میتوان این ستون‌ها را با مورفولوژی‌های مختلف ایجاد کرد. منشا ایجاد ساختار ستونی، در تکنیک GLAD از نظر فرآیندهای هسته‌زایی و مدل‌های رشد منطقه‌ای ساختار، مورد بحث قرار می‌گیرد.
با ادامه فرایند لایه نشانی، ساختارهای ستونی تحت تاثیر فرایند انتشار سطح قرار می‌گیرند و شکل ستون‌ها در طول رشد تکامل می‌یابد. لایه نشانی مواد بر روی زیرلایه‌های از پیش طرح‌ریزی شده، ستون‌ها را مجبور می‌کند که نظم مسطح را اتخاذ کنند و برای کاربرد در حوزه کریستال‌های فوتونی بسیار ارزشمند است.
کاربرد‌های GLAD Sputtering
ایجاد لایه‌های نازک بر پایه نانوساختارهای معماری شده با تخلخل و میزان سطح بالا، تاثیر قابل توجهی در مشخصه‌های الکتریکی، اپتیکی و فتوولتاییک دارد. این مشخصه‌ها در مواردی که در ادامه آمده‌اند، بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرند:
- دستگاه های نوری فعال و غیرفعال انعطاف‌پذیر جهت ایجاد ویژگی‌های مفید مانند قطبی‌کننده‌های دایره‌ای و ساطع کننده‌های پلاریزه
- انواع حسگر‌ها شامل حسگر‌های فشار، حسگر‌های بیولوژیکی، حسگر‌های گاز، تشدید‌کننده‌های نوری، حسگر‌های رطوبت و نانو‌موتور‌ها
- ادوات حوزه انرژی مانند ابر‌خازن‌های الکتروشیمیایی، میکرو‌باتری‌ها، سلول‌های سوختی، مبدل‌های انرژی خورشیدی
برای آشنایی بیشتر با تئوری و نحوه عملکرد این تکنیک، به مرجع شماره سه این مطلب مراجعه نمایید.
تکنیک GLAD در سیستم‌های لایه نشانی در خلاء شرکت پوشش‌های نانوساختار
سیستم‌های لایه نشانی تحت خلاء به روش اسپاترینگ یا کندوپاش، ساخت شرکت پوشش‌های نانوساختار، مجهز به نگهدارنده زیرلایه با قابلیت چرخش و زاویه دار شدن نسبت به کاتد هستند. سیستم‌های کندوپاش مجهز به این تکنیک، شامل دستگاه اسپاترینگ رومیزی – DSR1، دستگاه‌های سه کاتده اسپاترینگ و تبخیر حرارتی – DST3 و DST3-T، دستگاه‌های اسپاترینگ رومیزی خلاء بالا – DST1-170 و DST1-300، دستگاه‌های اسپاترینگ و لایه نشان کربن خلاء بالا – DSCT و DSCT-T و دستگاه‌های اسپاترینگ و لایه نشان کربن – DSCR و DSCR-300 هستند.
در این سیستم‌های کندوپاش، سرعت چرخش نگهدارنده نمونه و همچنین زاویه آن نسبت به کاتد، به طور دقیق قابل کنترل است. به علاوه، در این دستگاه‌ها با کمک این تکنیک، میتوان لایه‌های نازک از مواد مختلف (جدول لایه نشانی مواد) شامل فلزات، اکسیدها، نیمه رسانا‌ها و یا ترکیبی از آنها را، برای مصارف مختلف ایجاد کرد. در صورتی که قصد استفاده از این تکنیک Sputtering را دارید، حتما از صفحه محصولات شرکت پوشش‌های نانوساختار دیدن فرمایید.
همچنین، برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد این روش، می‌توانید به لینک‌های زیر مراجعه نمایید:
- https://sites.google.com/site/sitenicolasmartin/calendar/glad-process
- https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2015.06.003
- Michael T. Taschuk, Matthew M. Hawkeye and Michael J. Brett, Glancing Angle Deposition, Chapter 13, pages 621-671, Copyright © ۲۰۱۰ Peter M. Martin. Published by Elsevier Inc.
- AIP Conference Proceedings 1617, 7 (2014); doi: 10.1063/1.4897091