آبکاری یونی چیست؟

مولف: علی کوثری مهر

آبکاری یونی

آبکاری یونی که ابتدا در ده‌ی 1960 توسط دونالد متکس (Mattox) پیشنهاد شد، یک فرآیند پوشش‌دهی اتمی تحت خلا است که در آن لایه نازک در حال رشد به صورت ممتد یا دوره‌ای توسط ذرات فعال یا خنثی پر انرژی در مقیاس اتمی بمباران می‌شود. منبع لایه نشانی اتم‌ها می‌تواند تبخیر گرمایی، کندوپاش، تبخیر به کمک قوس الکتریکی یا باریکه‌ی الکترونی یا پیش ماده‌ی فاز بخار شیمیایی باشد. گونه‌های بمباران کننده عموما یون‌های شتاب گرفته از پلاسما در محفظه‌ی انباشت (آبکاری یونی مبتنی بر پلاسما) یا یون‌های نشات گرفته از یک منبع یونی (آبکاری یونی مبتنی بر خلا) هستند. مراحل فرآیند آبکاری یونی می‌تواند به آماده‌سازی سطح، هسته‌بندی و تشکیل سطح مشترک و رشد لایه نازک تقسیم شود. بمباران کنترل شده‌ی زیرلایه می‌تواند خواص لایه نازک مانند چسبندگی، چگالی، موفولوژی، ضریب شکست/انکسار و تنش باقی‌مانده را تغییر دهد.

در مرحله‌ی آماده‌سازی سطح، سطح زیرلایه توسط تمیزکاری به کمک کندوپاش از آلودگی‌ها و ناخالصی‌ها پاکسازی می‌گردد. در فرآیند آبکاری یونی تمیزکاری به کمک کندوپاش جزو جدا نشدنی فرآیند است و در تمام طول مدت لایه نشانی ادامه خواهد یافت. این موضوع موجب جلوگیری از آلودگی مجدد زیرلایه در حین لایه نشانی می‌شود اما این موضوع همچنین می‌تواند موجب به تله افتادن اتم‌های گاز در داخل لایه‌نازک گردد که اثر آن با گرما دادن به زیرلایه کاهش پیدا می‌کند. همچنین بمباران سطح موجب به وجود آمدن نقوص شبکه می‌گردد که عموما در تولید لایه‌های نازک نیمه‌رسانا مساله‌ساز است زیرا موجب ایجاد تله‌ی الکترون در نزدیکی سطح مشترک می‌شود. شایان ذکر است که عموما به دلیل عوامل متعددی مانند سطح زیرلایه‌ی تمیز، نقوص در سطح، گرمادهی سطح و کاشت ذرات برگشتی، چگالی هسته‌بندی بر روی سطوح در حال بمباران بزرگتر از سطوحی است که بمباران نمی‌شوند.

منابع:

1. Ahmed, N. (1987). Ion plating technology: developments and applications. John Wiley & Sons, Inc., 1987,, 171. Webpage
2. Mattox, D. M. (2000). Ion plating—past, present and future. Surface and Coatings Technology, 133, 517-521. Webpage