تبخیر مقاومتی Resistive Evaporation
شکل1 یک
سیستم مقاومتی مورد استفاده در داخل یک محفظه را نشان می دهد. در این روش
از جریان عبورکرده از یک چشمه مقاومتی که داخل بوته قرار گرفته، برای تولید
گرما استفاده می شود. به عبارتي ساده تر، گرمای مورد نیاز برای ذوب ماده
توسط جریان الکتریکی بالا حاصل می شود. اتم های تبخیر شده تحت شرایط خلأ،
به سمت زیرلایه حرکت کرده و روی زیرلایه قرارمی گیرند.
شکل1: سیستم
تبخیر حرارتی مقاومتی
تجهیزات اصلي مورد نیاز در این روش عبارتند از:
1- منبع تغذیه
برای تبخیر مواد از جریان500-20 آمپر استفاده می شود. از
آنجائی که مقاومت الکتریکی چشمه کم است، به طور معمول از منبع تغذیه1 الی 3
کیلو وات استفاده می شود. در این سیستم ها معمولاً از یک مکانیزم سوئیچینگ
استفاده می شود تا اجازه دهد یک منبع تغذیه چند چشمه را تغذیه کند.
2- الکترود
برای انتقال جریان از دو الکترود مسی استفاده می شود که این
الکترودها مطابق شکل1، بوسیله دو عدد فیدترو Feedthrough به کف محفظه خلأ
اتصال می یابد.
3- بوته
بوته ها مطابق شکل 2، متناسب با نوع ماده، شکل و
حجم تبخیر آن به شکل های متنوعی مانند فیلامانی، قایقی و سبدی مورد
استفاده قرار می گیرند. جنس آنها غالباً از فلزات دیرگداز مانند تنگستن،
مولیبدن و تانتالیوم است و در صورتی که امکان واکنش با آنها وجود داشته
باشد از بوته های دی الکتریک مانند آلومینا، زیرکونیا و گرافیت استفاده می
شود. در جدول 1 نقطه ذوب و فشار بخار این بوته ها در درجه حرارت های مختلف
نشان داده شده است.
شکل2: بوته های با اشکال مختلف مورد استفاده در تبخیر مقاومتی
جدول1: مشخصات بوته های مورد استفاده در روش تبخیر مقاومتی
|
نقطه ذوب
|
فشار بخار( در درجه حرارت)
|
بوته ها
|
|
3380C
|
2-10 تور در C 2230
|
W
|
|
C 3000
|
2-10 تور در C 3060
|
Ta
|
|
C 2620
|
2-10 تور در C 2530
|
Mo
|
|
3700C
|
2-10 تور در C 2600
|
Graphitic (C)
|
|
2030C
|
2-10 تور در C 1900
|
Al2O3
|
|
C 2500
|
2-10 تور در C 1600
|
BN
|
4- محفظه خلأ
همان طور که قبلاً اشاره شد، فرآیند تبخیر می بایست در داخل
محفظه خلاً صورت گیرد. بعد از آنکه خلأ به مقدار مورد
نظر(حدود5-10-6-10تور) رسید، با کنترل جریان الکتریکی، گرمای مورد نیاز طبق
رابطه قابل تنظیم است. روش تبخیر مقاومتی معمولاً برای موادی که نقطه
ذوبشان کمتر از 1500 درجه سانتی گراد باشد، استفاده می شود. از بین دی
الکتريک ها، SiO ، MgF2و ZnS و از بین فلزات معمولاً آهن، نیکل،
آلومينیوم، مس، قلع، نقره، طلا و پلاتینیوم به آسانی با این روش تبخیر می
شوند.
این روش مانند روش های متعدد دیگر لایه نشانی دارای مزایا و معایبی
می باشد. مهمترين معايب آن عبارتند از:
1- با توجه به این که انرژی اتم های
رسیده به زیرلایه کم است، لایه های تشکیل شده توسط این روش عموماً چگالی
کمی دارند.
2- عدم امکان لایه نشانی برای مواد دیرگداز بواسطه محدود بودن
گرمای ایجاد شده در بوته
3- امکان ترکیب مواد با بوته در حین لایه نشانی
عمده ترين مزایای اين روش نيز عبارتند از:
1- آسان بودن اين روش نسبت به
ديگر روش هاي فيزيكي و شيميايي
2- ارزان بودن اين سامانه نسبت به ديگر
سامانه هاي لايه نشاني
منبع : کتاب مبانی لایه نشانی و آنالیز نانو ساختار تالیف آقای جهانبخش مشایخی، انتشارات مرکز نشر دانشگاهی