Chemical vapor deposition of ruthenium
রুথেনিয়ামের রাসায়নিক বাষ্প জমা হল রাসায়নিক বাষ্প জমা (সিভিডি) দ্বারা স্তরের উপর রুথেনিয়ামের পাতলা স্তর জমা করার একটি পদ্ধতি। রাসায়নিক বাষ্প জমা (সিভিডি)-তে অনুঘটকের অশুচি-মুক্ত ফিল্মগুলি বাড়ানোর চেষ্টা করার ক্ষেত্রে একটি অনন্য চ্যালেঞ্জ দেখা দেয়। রুথেনিয়াম ধাতু সি-এইচ এবং সি-সি বন্ধনকে সক্রিয় করে, যা সি-এইচ এবং সি-সি বন্ধন বিভাজনকে সহায়তা করে। এটি সমস্ত ধাতব-জৈব সিভিডি অগ্রদূতের জন্য একটি সম্ভাব্য অনুঘটক পচন পথ তৈরি করে যা সম্ভবত উল্লেখযোগ্য কার্বন অন্তর্ভুক্তির দিকে পরিচালিত করে। প্ল্যাটিনাম, একটি রাসায়নিকভাবে অনুরূপ অনুঘটক, বেনজিনে পাঁচ এবং ছয় সদস্যের চক্রীয় হাইড্রোকার্বনের ডিহাইড্রোজেনেশনকে অনুঘটক করে। রুথেনিয়ামের ডি-ব্যান্ডগুলি প্ল্যাটিনামের তুলনায় বেশি থাকে, সাধারণত প্ল্যাটিনামের তুলনায় শক্তিশালী রুথেনিয়াম-অ্যাডসর্বেট বন্ধনের পূর্বাভাস দেয়। অতএব, রুথেনিয়াম সম্ভবত পাঁচ এবং ছয় সদস্যের হাইড্রোকার্বন বলয়ের ডিহাইড্রোজেনেশনকে বেনজিনে অনুঘটক করে। বেনজিন ডিহাইড্রোজেনেট রুথেনিয়াম পৃষ্ঠের উপর অ্যাসিটিলিন এবং ইথেন দ্বারা গঠিত হাইড্রোকার্বনের টুকরোগুলিতে পরিণত হয়। বেনজিন, অ্যাসিটিলিন এবং ইথেন ছাড়াও পাইরিডিন রুথেনিয়ামের পৃষ্ঠে পচতে থাকে এবং পৃষ্ঠে আবদ্ধ টুকরোগুলি রেখে যায়। অনুঘটক হিসাবে শিল্পের গুরুত্বের কারণে রুথেনিয়াম পৃষ্ঠ বিজ্ঞান এবং অনুঘটক সাহিত্যে অস্বাভাবিকভাবে ভালভাবে অধ্যয়ন করা হয়। পৃষ্ঠ বিজ্ঞানে রুথেনিয়ামের উপর পৃথক আণবিক আচরণের অনেক গবেষণা রয়েছে। যাইহোক, প্রতিটি লিগ্যান্ডের নিজস্ব আচরণ বোঝা একে অপরের সাথে এবং অগ্রদূতের সাথে সহ-শোষিত হলে তাদের আচরণ বোঝার সমতুল্য নয়। যদিও পৃষ্ঠ বিজ্ঞান অধ্যয়ন এবং সি. ভি. ডি-র মধ্যে কোনও উল্লেখযোগ্য চাপের পার্থক্য নেই, পৃষ্ঠ বিজ্ঞান গবেষণায় এবং সি. ভি. ডি বৃদ্ধির তাপমাত্রার মধ্যে প্রায়শই তাপমাত্রার ব্যবধান থাকে। এই জটিলতা সত্ত্বেও, রুথেনিয়াম রাসায়নিক বাষ্প জমা এবং অনুঘটক ফিল্মের অগ্রদূত নকশা বোঝার জন্য একটি আশাব্যঞ্জক প্রার্থী। লিগ্যান্ডগুলি যা তাদের নিজস্ব ডানদিকে স্থিতিশীল যৌগ, স্বল্প লিগ্যান্ড-রুথেনিয়াম যোগাযোগের সময় এবং মাঝারি স্তর তাপমাত্রা পৃষ্ঠের অবাঞ্ছিত লিগ্যান্ড পচনকে হ্রাস করতে সহায়তা করে। সি-এইচ এবং সি-সি বন্ধন সক্রিয়করণ তাপমাত্রা-নির্ভর। পণ্যগুলি যদি রুথেনিয়াম পৃষ্ঠের সাথে আবদ্ধ না থাকে তবে পণ্যের অবশোষণও তাপমাত্রা-নির্ভর। এর থেকে বোঝা যায় যে কিছু সর্বোত্তম তাপমাত্রা রয়েছে, যেখানে সর্বাধিক স্বাধীনভাবে স্থিতিশীল লিগ্যান্ডগুলির সি-এইচ সক্রিয়করণ ঘটার আগে রুথেনিয়াম ফিল্ম পৃষ্ঠ থেকে বিচ্ছিন্ন হওয়ার জন্য যথেষ্ট তাপীয় শক্তি থাকে। উদাহরণস্বরূপ, বেনজিন 87 ডিগ্রি সেলসিয়াসে রুথেনিয়ামে পচতে শুরু করে। যাইহোক, ডিহাইড্রোজেনেশন প্রতিক্রিয়া 277 ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত টুকরো টুকরো হয় না, এবং প্রতিযোগিতামূলক বিভাজন কম পৃষ্ঠের কভারেজে দেখা যায় না। এর থেকে বোঝা যায় যে, যদি অধিশোষিত বেনজিন অণুগুলি পৃষ্ঠে একে অপরের কাছাকাছি না থাকে এবং তাপমাত্রা 277 ডিগ্রি সেলসিয়াসের নিচে থাকে, তবে বেনজিন অণুগুলির বিশাল সংখ্যাগরিষ্ঠ ফিল্মগুলিতে কার্বন অন্তর্ভুক্তিতে অবদান রাখতে পারে না। অতএব, রুথেনিয়ামের মতো অনুঘটক ধাতুগুলির ক্রমবর্ধমান সিভিডি ফিল্মগুলির একটি মূল বিবেচনা হল অণু নকশা এবং বৃদ্ধির গতিগত দিকগুলিকে অনুকূল উপায়ে সংমিশ্রণ করা। ধাতু-জৈব অগ্রদূতগুলি অন্বেষণ করার আগে, ট্রাইরুথেনিয়াম ডোডেকার্বোনিল (আরইউ3 (সিও) 12) একটি সিভিডি অগ্রদূত হিসাবে পরীক্ষা করা হয়েছিল। যদিও এই অগ্রদূত ভাল মানের ফিল্ম দেয়, বাষ্পের চাপ দুর্বল, যা সিভিডি প্রক্রিয়াতে এর ব্যবহারিক ব্যবহারকে জটিল করে তোলে। রুথেনোসিন এবং বিস (ইথাইলসাইক্লোপেন্টাডিয়ানিল) রুথেনিয়াম (II) এবং বিটা-ডাইকেটনেট রুথেনিয়াম (II) যৌগগুলি মোটামুটি ব্যাপকভাবে অনুসন্ধান করা হয়েছে। যদিও এই অগ্রদূতগুলি অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়া করার সময় কম প্রতিরোধের বিশুদ্ধ ফিল্মও দিতে পারে, তবে বৃদ্ধির হার খুব কম বা রিপোর্ট করা হয় না। একটি উচ্চ-বৃদ্ধির অগ্রদূত, সাইক্লোপেন্টাডাইনিল-প্রোপাইলসাইক্লোপেন্টাডাইনিলরুথেনিয়াম (II) (আরইউসিপি (আই-পিআরসিপি)), চিহ্নিত করা হয়েছে। (আরইউসিপি (আই-পিআরসিপি) 7.5 এনএম/মিনিট থেকে 20 এনএম/মিনিটের বৃদ্ধির হার অর্জন করেছে এবং সেইসঙ্গে কম প্রতিরোধ ক্ষমতা অর্জন করেছে। যাইহোক, এটি অক্সাইডের উপর নিউক্লিয়েট করে না, তামার আন্তঃসংযোগ স্তরগুলি ছাড়া সমস্ত প্রয়োগে এর ব্যবহারকে অস্বীকার করে। (1,5-সাইক্লোঅক্টাডাইন) (টলুইন) রু (0) (1,5-সিওডি) (টলুইন) রু) এবং (1,3-সাইক্লোহেক্সাডাইন) (বেনজিন) রু (0) (1,3-সিএইচডি) (বেনজিন) রু) সহ একটি নতুন শূন্য-ভ্যালেন্ট, একক-উৎস অগ্রদূত নকশার দৃষ্টান্ত চালু করা হয়েছিল, যা স্বাধীনভাবে (1,5-সিওডি) (টলুইন) রু ব্যবহার করে পরীক্ষা করা হয়েছিল; এটি পাওয়া গেছে যে সি-এইচ বন্ডগুলি সহজেই 1,5-সিওডিতে সক্রিয় ছিল। যদিও কার্বন অন্তর্ভুক্তির মাত্রা কম ছিল (1-3%), তবে বৃদ্ধির হার সর্বোত্তমভাবে মাত্র 0.28 এনএম/মিনিটের কাছাকাছি ছিল। (1,3-সিএইচডি) (বেনজিন) রু ব্যবহার করে, 1,3-সিএইচডি প্রত্যাশিত হিসাবে বেনজিনে ডিহাইড্রোজেনেট করা হয়েছিল, তবে দুটি লিগ্যান্ড জড়িত সম্ভাব্য পৃষ্ঠ প্রতিক্রিয়াগুলির বিশাল বৈচিত্র্যের ফলে একটি সংকীর্ণ প্রক্রিয়া উইন্ডো তৈরি হয়েছিল যেখানে কার্বনের ঘনত্ব কম ছিল। তথ্যসূত্র রুথেনিয়াম রাসায়নিক বাষ্প জমা