انباشت باریکه‌ی خوشه‌ی یونیزه شده (ICBD) چیست؟

مولف: علی کوثری مهر

انباشت باریکه‌ی خوشه‌ی یونیزه شده

انباشت باریکه‌ی خوشه‌ی یونیزه شده (ICBD) که توسط تاکاجی در دهه‌ی 1970 توسعه یافت، یک سیستم اصلاح شده از آبکاری یونی است. اتم‌ها از یک منبع بسته از طریق یک نازل تبخیر می‌شوند. خنک کردن اتم‌ها پس از انبساط از طریق نازل موجب تشکیل خوشه‌ها می‌شود که ممکن است چند صد یا چند هزار اتم بر یک تک خوشه داشته باشیم. این خوشه‌ها از طریق منطقه‌ی پلاسما یونیزه می‌شوند و سپس به سمت زیرلایه شتاب می‌گیرند. انرژی میانگین اتم‌ها در خوشه‌ی شتاب گرفته در بازه‌ی 2/0 تا چندین الکترون ولت قرار دارد (حتی زمانی که خود خوشه‌ها تا چندین کیلو ولت شتاب داده می‌شوند). انرژی نسبتا پایین اتم‌هایی که جذب سطحی شده‌اند، آسیب شبکه سطح زیرلایه را کاهش می‌دهند [1].

عموما، بررسی ویژگی‌های انباشت در سیستم‌های انباشتی که از منبع یونی کمک می‌گیرند (مانند آبکاری یونی و کندوپاش به کمک باریکه‌ی یونی)، به شدت دشوار است. اما در انباشت باریکه‌ی خوشه‌ی یونیزه شده (ICBD) تاثیر پارامترهای انباشت بر رشد لایه نازک می‌تواند با اندازه‌گیری شرایط انباشت به سادگی تخمین زده شود. این موضوع بدین دلیل است که انباشت لایه نازک در منطقه‌ای با خلا نسبتا بالا انجام می‌شود. در انباشت واقعی، کیفیت لایه نازک به موجب شرایط ذیل تحت تاثیر قرار می‌گیرد:

الف) نرخ برخورد ذرات انباشت شونده

ب) دمای زیرلایه

ج) گاز محیطی یا فشار گاز فعال (برهمکنشی)

د) شرایط سطح زیرلایه

ه) انرژی جنبشی ذرات انباشت شونده

و) نسبت تعداد یون‌ها در مجموع ذرات انباشت شونده [2, 3]

منابع:

1. Wasa K, Kitabatake M, Adachi H (2004) Thin Films Material Technology: Sputtering of Compound Materials. Springer. Webpage

2. Yamada I (1984) Chapter 5 Ionized-Cluster Beam Deposition. Semicond Semimetals 21:83–107. Webpage

3. Takagi T (1984) IONIZED-CLUSTER BEAM DEPOSITION AND EPITAXY. In: Materials Science Research. Plenum Press, pp 425–446. Webpage