ساخت فیلم های فلزی برای صنعت الکترونیک در راستا تازه ای نهاده شد - عینکی متفکر

به گزارش عینکی متفکر، محققانی از کشور ژاپن با استفاده از روشی موسوم به HiPIMS، پیروز به ساخت فیلم های لایه نازک با تنش بسیار کم شدند.

به گزارش گروه فناوری عینکی متفکر، محققان دانشگاه توکیو متروپولیتن از پراکندگی تکانه ای مگنترون با فشار بالا (HiPIMS) برای ایجاد لایه های نازک تنگستن با تنش بسیار پایین استفاده نموده اند. با بهینه سازی این فرآیند، آن ها ناخالصی ها و نقص ها را به حداقل رساندند و فیلم های بلوری با تنش هایی در حد 0.03 GPa ایجاد کردند؛ مشابه آنچه که به وسیله بازپخت (آنیلینگ) به دست می آید. نتایج یافته های این گروه، راستا های تازه ای برای ایجاد فیلم های فلزی برای صنعت الکترونیک ایجاد نموده است.

تجهیزات الکترونیکی مدرن به لایه نشانی پیچیده و در مقیاس نانوفیلم های نازک فلزی روی سطح متکی هستند. تنش های فیلم ناشی از ساختار داخلی میکروسکوپی فیلم ها می تواند به مرور زمان استرس و انحنا ایجاد کند. رهایی از شر این فشار ها معمولاً به گرم شدن یا بازپخت احتیاج دارد.

متأسفانه، بسیاری از برترین فلزات، مانند تنگستن برای این کار دارای نقطه ذوب بالایی هستند، به این معنی که فیلم باید بیش از 1000 درجه سانتیگراد گرم گردد. این مقدار گرمایش نه تنها زیاد است، بلکه مواد قابل استفاده به اسم بستر را به شدت محدود می نماید.

تیمی به سرپرستی تتسوهیدا شیمیزو دانشیار دانشگاه متروپولیتن توکیو با روشی که به اسم پراکندگی مگنترون تکانه ای با قدرت بالا (HiPIMS) شناخته می گردد، روی این موضوع کار می نمایند. در حالت معمول، در این فرآیند با اعمال ولتاژ بالا روی یک هدف فلزی و یک بستر و ایجاد یک پلاسما از اتم های گاز باردار موجب می گردد که هدف فلزی بمباران شده و یک بخار فلز باردار تشکیل گردد. این یون های فلزی به طرف بستر پرواز می نمایند و در آنجا یک فیلم تشکیل می دهند. در HiPIMS ولتاژ به صورت انفجار های کوتاه و قدرتمند پالس رخ می دهد. علیرغم کوشش های فراوان، مسئله تنش پسماند همچنان باقی بود.

در این پروژه محققان با استفاده از گاز آرگون و یک هدف تنگستن، جزئیات بی سابقه ای از چگونگی رسیدن یون ها با انرژی های مختلف به زیرلایه را آنالیز کردند. آن ها به جای استفاده از یک پالس بایاس هم زمان با پالس HiPIMS، از دانش خود، در خصوص زمان ورود یون های مختلف استفاده کردند و تأخیری کم، 60 میکرو ثانیه را برای ورود یون های فلزی با انرژی بالا به کار بردند. پژوهشگران این پروژه دریافتند که این کار، مقدار گاز حاصل از فیلم را به حداقل می رساند و به طور موثر انرژی بالایی از جنبش را ایجاد می نماید.

نتیجه یک فیلم متبلور با دانه های عظیم و تنش کم فیلم بود. با افزایش مقدار بایاس، فیلم ها بدون استرس بیشتر می شوند. انتقال کارآمد انرژی به فیلم به این معنی بود که آن ها در حقیقت اثری مشابه آنیل شدن را در هنگام رسوب فیلم ایجاد می نمایند.