لایه نازک دی اکسید قلع در مگنترون اسپاترینگ غیرتعادلی

لایه نشان مگنترون اسپاترینگ چطور کار می‌کند؟

تفاوت مگنترون اسپاترینگ تعادلی و غیر تعادلی در دی اکسید قلع

نتایج XRD تایید می‌کنند که لایه نازک دی اکسید قلع ایجاد شده توسط روش مگنترون اسپاترینگ غیر تعادلی از نظر ویژگی‌های کریستالی در تمام توان‌های RF اعمالی، با کیفیت‌تر از لایه نازک ایجاد شده توسط روش معمول مگنترون اسپاترینگ تعادلی است. این نشان می‌دهد که کیفیت کریستالی و جهت‌گیری کریستالوگرافی لایه نازک دی اکسید قلع با انتخاب روش مگنترون اسپاترینگ غیر تعادلی و تغییر توان اعمالی قابل کنترل است. این اثر به دلیل کریستال‌بندی دوباره (re-crystallization) لایه نازک نشانده شده بر اثر بمباران یونی آن است(جدول لایه نشانی مواد: راهنمایی برای انتخاب روش مناسب لایه نشانی).

با بررسی نمودار C-V لایه های نازک ایجاد شده توسط روش مگنترون اسپاترینگ تعادلی و غیر تعادلی مشخص می‌شود که اثر هیسترزیس در فرکانس ۱ مگاهرتز در تمام توان‌های اعمالی وجود دارد. در نمودار مربوط به لایه نازک ایجاد شده توسط روش مگنترون اسپاترینگ تعادلی با افزایش توان اعمالی اثر هیسترزیس کاهش می‌یابد. از طرف دیگر، برای لایه نازک لایه نشانی شده توسط روش مگنترون اسپاترینگ غیر تعادلی، با افزایش توان اعمالی اثر هیسترزیس افزایش می‌یابد.‌ با افزایش توان به ۲۵۰ وات نمودار C-V وقوع یک شیفت در خلاف جهت عقربه‌های ساعت را نشان می‌دهد که بیانگر شیفت ۳ ولتی باند فلت (flat band) لایه نازک لایه نشانی شده با روش مگنترون اسپاترینگ غیر تعادلی است.

این پدیده امکان استفاده از این لایه نازک را در ساخت افزاره‌های حافظه‌ای گیرنده و آزاد کننده الکترون (electron trapping and de-trapping memory device) نشان می‌دهد. به طور کلی بررسی نمودار C-V مربوط به هر دو روش تعادلی و غیر تعادلی نشان می‌دهد که در اثر برخورد یون‌های پر‌انرژی در روش غیر تعادلی تعدادی تله الکترونی در ساختار ایجاد و یا از بین رفته است.

دستگاه‌های مگنترون اسپاترینگ شرکت پوشش‌های نانوساختار

شرکت پوشش‌های نانوساختار، انواع دستگاه‌های اسپاترینگ را طراحی و تولید می‌نماید که از روش اسپاترینگ برای لایه نشانی استفاده می‌کنند. از میان این دستگاه‌های اسپاتر کوتر میتوان دستگاه اسپاترینگ تک کاتده DST1-300 و دستگاه‌های سه کاتده DST3 و DST3-T، را نام برد که علاوه بر لایه نشانی به روش مگنترون اسپاترینگ قابلیت لایه‌نشانی به روش اسپاترینگ فرکانس رادیویی را نیز، دارا هستند. در این اسپاتر کوترها قابلیت استفاده از منبع تغذیه W600 جریان مستقیم یا منبع تغذیه فرکانس رادیویی W300، به همراه یک مچینگ باکس اتوماتیک وجود دارد.

به علاوه،‌ این اسپاتر کوتر‌ها، تمیز کردن سطح زیرلایه با پلاسما یا Plasma Cleaning را جهت اصلاح سطح، انجام می‌دهند. از سوی دیگر، به این علت که این سیستم‌های لایه‌نشانی در خلاء، دارای منابع تغذیه RF و DC هستند، امکان لایه‌نشانی گروه وسیعی از مواد رسانا و نارسانا، شامل فلزات، نیمه هادی‌ها و سرامیک‌ها، را دارند. در نتیجه، در حوزه‌های میکرو-نانو الکترونیک و آماده‌سازی نمونه‌های FESEM بسیار کاربرد دارند و به لایه‌نشان‌های میکروسکوپ الکترونی نیز شناخته شده اند.

منابع

1. Gauri Shanker, P. Prathap, K.M.K. Srivatsa, Preetam Singh, “Effect of balanced and unbalanced magnetron sputtering processes on the properties of SnO2 thin films”, Current Applied Physics, 19 (2019) 697–۷۰۳

2. https://doi.org/10.1016/j.cap.2019.03.016