Thermal laser epitaxy
থার্মাল লেজার এপিট্যাক্সি (টি. এল. ই) একটি শারীরিক বাষ্প জমা করার কৌশল যা একটি স্তরের উপর ক্রমবর্ধমান ফিল্মের জন্য স্থানীয়ভাবে ক্রমাগত-তরঙ্গ লেজার থেকে তাপ উৎসে বিকিরণ ব্যবহার করে। এই কৌশলটি অতি-উচ্চ ভ্যাকুয়াম চাপের অধীনে বা ওজোন-এর মতো পটভূমির বায়ুমণ্ডলের উপস্থিতিতে অক্সাইড ফিল্ম জমা করার জন্য করা যেতে পারে। টি. এল. ই 104-106 ডাব্লু/সেমি 2 এর মধ্যে শক্তির ঘনত্বে কাজ করে, যার ফলে কোনও প্লাজমা বা উচ্চ-শক্তির কণা প্রজাতি উত্পাদিত না হয়ে উৎস উপাদানটির বাষ্পীভবন বা উত্তোলনের ফলস্বরূপ। তুলনামূলকভাবে কম শক্তির ঘনত্বে কাজ করা সত্ত্বেও, টি. এল. ই রিফ্র্যাক্টরি ধাতু সহ কম বাষ্প চাপ সহ অনেক উপকরণ জমা করতে সক্ষম, একটি প্রক্রিয়া যা আণবিক রশ্মি এপিটাক্সি দিয়ে সম্পাদন করা চ্যালেঞ্জিং। শারীরিক প্রক্রিয়া টি. এল. ই ভ্যাকুয়াম চেম্বারের বাইরে অবস্থিত কন্টিনিউয়াস-ওয়েভ লেজার (সাধারণত প্রায় 1000 এনএম তরঙ্গদৈর্ঘ্য সহ) ব্যবহার করে যাতে বাষ্পীভবনের মাধ্যমে বাষ্পের প্রবাহ তৈরি করার জন্য উপাদানের উৎসগুলিকে গরম করা যায়। লেজার দ্বারা প্ররোচিত তাপের স্থানীয় প্রকৃতির কারণে, উৎসের একটি অংশ তরল অবস্থায় রূপান্তরিত হতে পারে এবং বাকি অংশ কঠিন থাকে, যাতে উৎসটি তার নিজস্ব ক্রুশবিদ্ধ হিসাবে কাজ করে। আলোর শক্তিশালী শোষণের ফলে লেজার-প্ররোচিত তাপ লেজার রশ্মির ছোট ব্যাসের মাধ্যমে অত্যন্ত স্থানীয়করণ হয়, যা তাপকে উৎসের অক্ষের মধ্যে সীমাবদ্ধ করার প্রভাবও ফেলতে পারে। অনেক পদার্থের α ~ 105 সেমি-1 উচ্চ শোষণ সহগের কারণে ফলস্বরূপ শোষণ 2 এনএম ক্রমে একটি সাধারণ ফোটন অনুপ্রবেশ গভীরতার সাথে মিলে যায়। পরিবাহিতা এবং বিকিরণের মাধ্যমে তাপ হ্রাস উৎসের বিকিরণ পৃষ্ঠের কাছাকাছি উচ্চ-তাপমাত্রার অঞ্চলটিকে আরও স্থানীয় করে তোলে। উত্তাপের স্থানীয় বৈশিষ্ট্য টি. এল. ই দ্বারা ক্রুসিবল ছাড়াই ফ্রিস্ট্যান্ডিং উৎস থেকে অনেক উপকরণ উৎপাদন করতে সক্ষম করে। লেজার থেকে উৎসে শক্তির সরাসরি স্থানান্তরের কারণে, টি. এল. ই অন্যান্য বাষ্পীভবন কৌশল যেমন বাষ্পীভবন এবং আণবিক রশ্মি এপিটাক্সির তুলনায় বেশি কার্যকর, যা সাধারণত উচ্চ তাপমাত্রায় পৌঁছানোর জন্য তার-ভিত্তিক জুল হিটারের উপর নির্ভর করে। উৎসকে গরম করার মাধ্যমে বাষ্পের একটি প্রবাহ উৎপন্ন হয়, যার চাপের প্রায়শই তাপমাত্রার সাথে আনুমানিক সূচকীয় সম্পর্ক থাকে। বাষ্প তারপর একটি স্তরের উপর জমা হয়, যা একটি লেজারের মাধ্যমে উত্তপ্ত করা হয়। এই লেজার-উত্তপ্ত স্তরটি আণবিক রশ্মি এপিটাক্সির মতো শোষণ-নিয়ন্ত্রিত বৃদ্ধির পদ্ধতিগুলির ব্যবহারের অনুমতি দেয়, যা জমা হওয়া ফিল্মের স্টোইকিওমেট্রি এবং তাপমাত্রার সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণ নিশ্চিত করে। এই সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণ উচ্চ-টিসি সুপারকন্ডাক্টরের মতো জটিল উপকরণের পাতলা-ফিল্ম হেটেরোস্ট্রাকচার বাড়ানোর জন্য মূল্যবান। বাষ্পীভবন চেম্বারের বাইরে সমস্ত লেজার স্থাপন করে, ইন সিটু হিটার ব্যবহারের তুলনায় দূষণ হ্রাস করা যেতে পারে, যার ফলে অত্যন্ত বিশুদ্ধ জমা হওয়া ফিল্ম তৈরি হয়। আপতিত উৎস লেজারের শক্তি সামঞ্জস্য করে স্তরটির উপর চাপ সৃষ্টি করা বাষ্পের জমা হওয়ার হার নিয়ন্ত্রণ করা হয়। উৎস তাপমাত্রার সাথে জমা হওয়ার হার ঘন ঘন বৃদ্ধি পায়, যা আপতিত লেজার শক্তির সাথে রৈখিকভাবে বৃদ্ধি পায়। অক্সিজেন বা ওজোন বায়ুমণ্ডলের সংযোজন সহ, অক্সাইড ফিল্মগুলি 10−2 এইচপিএ পর্যন্ত চাপে টিএলই দিয়ে সহজেই চাষ করা যেতে পারে। ইতিহাস 1960 সালে থিওডোর মাইম্যান দ্বারা লেজার আবিষ্কারের অল্প সময়ের মধ্যেই, এটি দ্রুত স্বীকৃত হয়েছিল যে একটি লেজার পাতলা ফিল্ম তৈরির জন্য একটি ভ্যাকুয়াম চেম্বারে উৎস উপাদান বাষ্পীভূত করার জন্য একটি বিন্দু উৎস হিসাবে কাজ করতে পারে। 1965 সালে, স্মিথ এবং টার্নার একটি রুবি লেজার ব্যবহার করে পাতলা ফিল্ম জমা করতে সফল হন, যার পরে গ্রোহ 1968 সালে একটি কন্টিনিউয়াস-ওয়েভ সিও2 লেজার ব্যবহার করে পাতলা ফিল্ম জমা করেন। আরও গবেষণায় দেখা গেছে যে লেজার-প্ররোচিত বাষ্পীভবন অস্তরক এবং অর্ধপরিবাহী ফিল্ম জমা করার একটি কার্যকর উপায়। যাইহোক, স্টোইকিওমেট্রি এবং জমা হওয়া ফিল্মগুলির অভিন্নতা সম্পর্কিত সমস্যা দেখা দেয়, এইভাবে অন্যান্য কৌশল দ্বারা জমা হওয়া ফিল্মগুলির তুলনায় তাদের গুণমান হ্রাস পায়। উচ্চ শক্তির ঘনত্বে একটি স্পন্দিত লেজার ব্যবহার করে পাতলা ফিল্মের জমা তদন্ত করার পরীক্ষা-নিরীক্ষা স্পন্দিত লেজার জমা করার ভিত্তি স্থাপন করেছিল, যা একটি অত্যন্ত সফল বৃদ্ধির কৌশল যা আজ ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। বিংশ শতাব্দীর শেষার্ধ জুড়ে কন্টিনিউয়াস-ওয়েভ লেজার ব্যবহার করে পরীক্ষা-নিরীক্ষা করা অব্যাহত ছিল, যা কম শক্তির ঘনত্ব সহ কন্টিনিউয়াস-ওয়েভ লেজার বাষ্পীভবনের অনেক সুবিধাকে তুলে ধরে, যা সংবেদনশীল ফিল্মগুলির পৃষ্ঠের ক্ষতি হ্রাস করতে পারে। অবিচ্ছিন্ন-তরঙ্গ লেজার ব্যবহার করে যৌগিক উৎস থেকে সঙ্গতিপূর্ণ বাষ্পীভবন অর্জন করা চ্যালেঞ্জিং প্রমাণিত হয়েছিল এবং ফিল্ম জমা সাধারণত কম অবিচ্ছিন্ন তরঙ্গ শক্তির ঘনত্বের কারণে উচ্চ বাষ্প চাপের উৎসগুলিতে সীমাবদ্ধ ছিল। 2019 সালে, ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক ইনস্টিটিউট ফর সলিড স্টেট রিসার্চ-এ কন্টিনিউয়াস-ওয়েভ লেজার ব্যবহার করে উৎসগুলির বাষ্পীভবন পুনরায় আবিষ্কৃত হয় এবং "থার্মাল লেজার এপিটাক্সি" নামে অভিহিত করা হয়। এই নতুন কৌশলটি উচ্চ-শক্তির অবিচ্ছিন্ন-তরঙ্গ লেজার দ্বারা আলোকিত মৌলিক উৎসগুলি ব্যবহার করে (সাধারণত 1000 এনএম তরঙ্গদৈর্ঘ্যে প্রায় 1 কিলোওয়াট শীর্ষ শক্তি সহ), এইভাবে কার্বন এবং টাংস্টনের মতো নিম্ন-বাষ্প-চাপের উপকরণগুলির নিক্ষেপণের অনুমতি দেয় এবং যৌগিক উৎস থেকে সঙ্গতিপূর্ণ বাষ্পীভবনের সমস্যাগুলি এড়ায়। তথ্যসূত্র বাহ্যিক সংযোগ থার্মাল লেজার এপিট্যাক্সি-ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক ইনস্টিটিউট ফর সলিড স্টেট রিসার্চ থিন ফিল্ম ডিপোজিশন সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইস ফ্যাব্রিকেশন ক্রিস্টালোগ্রাফি স্ফটিক বৃদ্ধির পদ্ধতি