High-power impulse magnetron sputtering
হাই-পাওয়ার ইমপালস ম্যাগনেট্রন স্পাটারিং (এইচ. আই. পি. আই. এম. এস বা এইচ. আই. পি. আই. এম. এস, যা হাই-পাওয়ার পালসড ম্যাগনেট্রন স্পাটারিং, এইচ. পি. পি. এম. এস নামেও পরিচিত) হল পাতলা ফিল্মের শারীরিক বাষ্প নিক্ষেপণের একটি পদ্ধতি যা ম্যাগনেট্রন স্পাটার নিক্ষেপণের উপর ভিত্তি করে। এইচ. আই. পি. আই. এম. এস 10 শতাংশের কম শুল্ক চক্রে (অন/অফ সময় অনুপাত) দশ মাইক্রোসেকেন্ডের সংক্ষিপ্ত স্পন্দনে (প্রবণতা) কিলোওয়াট সেমি-2 ক্রমের অত্যন্ত উচ্চ শক্তির ঘনত্ব ব্যবহার করে। এইচ. আই. পি. আই. এম. এস-এর স্বতন্ত্র বৈশিষ্ট্যগুলি হল স্ফীত ধাতুর উচ্চ মাত্রার আয়নীকরণ এবং আণবিক গ্যাস বিচ্ছিন্নতার উচ্চ হার যার ফলে জমা হওয়া ফিল্মের উচ্চ ঘনত্ব হয়। সর্বোচ্চ ক্যাথোড শক্তি অনুযায়ী আয়নীকরণ এবং পৃথকীকরণের মাত্রা বৃদ্ধি পায়। গ্লো থেকে আর্ক পর্যায়ে স্রাবের রূপান্তর দ্বারা সীমা নির্ধারণ করা হয়। সর্বোচ্চ শক্তি এবং শুল্ক চক্র নির্বাচন করা হয় যাতে প্রচলিত স্পাটারিং (1-10 W ⋅ cm−2)-এর মতো গড় ক্যাথোড শক্তি বজায় রাখা যায়। এইচ. আই. পি. আই. এম. এস এর জন্য ব্যবহার করা হয়ঃ উচ্চ মাইক্রোস্ট্রাকচার ঘনত্বের এইচ. আই. পি. আই. এম. এস প্লাজমা স্রাব সহ পাতলা ফিল্মের লেপ জমা (সাবস্ট্রেট খোদাই) জমা হওয়ার আগে সাবস্ট্রেটের প্রি-ট্রিটমেন্ট বাড়ানোর জন্য এইচ. আই. পি. আই. এম. এস প্লাজমা একটি গ্লো ডিসচার্জ দ্বারা উত্পন্ন হয় যেখানে ডিসচার্জ কারেন্টের ঘনত্ব বেশ কয়েকটি এ. সেমি-2-এ পৌঁছতে পারে, যেখানে ডিসচার্জ ভোল্টেজ কয়েকশ ভোল্টে বজায় থাকে। স্রাবটি ক্যাথোডের (লক্ষ্য) পৃষ্ঠ জুড়ে সমজাতীয়ভাবে বিতরণ করা হয় তবে বর্তমান ঘনত্বের একটি নির্দিষ্ট প্রান্তিকের উপরে এটি সংকীর্ণ আয়নীকরণ অঞ্চলে ঘনীভূত হয় যা লক্ষ্য ক্ষয় "রেসট্র্যাক" নামে পরিচিত একটি পথ ধরে চলে। এইচ. আই. পি. আই. এম. এস লক্ষ্য ধাতব আয়নগুলির উচ্চ ভগ্নাংশ ধারণকারী 1013 আয়ন সেমি-3 ক্রমের একটি উচ্চ ঘনত্বের প্লাজমা তৈরি করে। প্রধান আয়নীকরণ প্রক্রিয়া হল ইলেক্ট্রন প্রভাব, যা চার্জ বিনিময়, বিচ্ছুরণ এবং ফ্লেয়ারে প্লাজমা নির্গমন দ্বারা ভারসাম্যপূর্ণ। আয়নীকরণের হার নির্ভর করে প্লাজমা ঘনত্বের উপর। ধাতব বাষ্পের আয়নীকরণ মাত্রা স্রাবের সর্বোচ্চ বিদ্যুৎ ঘনত্বের একটি শক্তিশালী ফাংশন। উচ্চ তড়িৎপ্রবাহের ঘনত্বে, 2 + এবং তার বেশি চার্জ সহ স্পুটার্ড আয়ন তৈরি করা যেতে পারে-V-এর জন্য 5 + পর্যন্ত। 1 + এর চেয়ে বেশি চার্জযুক্ত লক্ষ্য আয়নগুলির উপস্থিতি একটি সম্ভাব্য গৌণ ইলেক্ট্রন নির্গমন প্রক্রিয়ার জন্য দায়ী যার প্রচলিত গ্লো ডিসচার্জে পাওয়া গতিময় গৌণ নির্গমনের তুলনায় উচ্চতর নির্গমন সহগ রয়েছে। একটি সম্ভাব্য গৌণ ইলেকট্রন নির্গমন স্থাপন স্রাবের প্রবাহকে বাড়িয়ে তুলতে পারে। এইচ. আই. পি. আই. এম. এস সাধারণত লক্ষ্য এবং সিস্টেমের অন্যান্য উপাদানগুলির অতিরিক্ত উত্তাপ এড়ানোর জন্য কম দায়িত্ব চক্রের সাথে শর্ট পালস (ইমপালস) মোডে পরিচালিত হয়। প্রতিটি স্পন্দনে স্রাবটি বেশ কয়েকটি পর্যায়ের মধ্য দিয়ে যায়ঃ বৈদ্যুতিক ভাঙ্গন গ্যাস প্লাজমা ধাতব প্লাজমা স্থিতিশীল অবস্থা, যা পৌঁছতে পারে যদি ধাতব প্লাজমা কার্যকরভাবে গ্যাস প্লাজমার উপর আধিপত্য বিস্তার করার জন্য যথেষ্ট ঘন হয়। সাবস্ট্রেটে প্রয়োগ করা ঋণাত্মক ভোল্টেজ (বায়াস ভোল্টেজ) সাবস্ট্রেটে আঘাত করা ধনাত্মক আধানযুক্ত কণাগুলির শক্তি এবং গতির দিককে প্রভাবিত করে। অন-অফ চক্রের একটি সময়কাল মিলিসেকেন্ডের ক্রমে থাকে। যেহেতু শুল্ক চক্রটি ছোট (<10 শতাংশ), তাই ফলাফল হল শুধুমাত্র কম গড় ক্যাথোড শক্তি (1-10 কিলোওয়াট)। লক্ষ্যটি "বন্ধ সময়ে" শীতল হতে পারে, যার ফলে প্রক্রিয়াটির স্থিতিশীলতা বজায় থাকে। যে স্রাব এইচ. আই. পি. আই. এম. এস বজায় রাখে তা হল একটি উচ্চ-বর্তমান উজ্জ্বল স্রাব, যা ক্ষণস্থায়ী বা অর্ধস্থায়ী। প্রতিটি স্পন্দন একটি গুরুত্বপূর্ণ সময়কাল পর্যন্ত উজ্জ্বল থাকে যার পরে এটি একটি চাপ স্রাবে স্থানান্তরিত হয়। যদি নাড়ির দৈর্ঘ্য সমালোচনামূলক সময়কালের নিচে রাখা হয়, তবে স্রাব অনির্দিষ্টকালের জন্য স্থিতিশীলভাবে কাজ করে। 2008 সালে দ্রুত ক্যামেরা ইমেজিং দ্বারা প্রাথমিক পর্যবেক্ষণগুলি স্বাধীনভাবে রেকর্ড করা হয়েছিল, আরও ভাল নির্ভুলতার সাথে প্রদর্শিত হয়েছিল এবং নিশ্চিত করা হয়েছিল যে বেশিরভাগ আয়নীকরণ প্রক্রিয়া স্থানিকভাবে খুব সীমিত আয়নীকরণ অঞ্চলে ঘটে। প্রবাহ বেগ 104 মিটার/সেকেন্ড হিসাবে পরিমাপ করা হয়েছিল, যা ইলেকট্রন প্রবাহ বেগের মাত্র 10 শতাংশ। স্বয়ংচালিত যন্ত্রাংশ, ধাতব কাটার সরঞ্জাম এবং আলংকারিক জিনিসপত্রের মতো যান্ত্রিক উপাদানগুলিতে পাতলা ফিল্ম জমা করার আগে প্লাজমা পরিবেশে এইচ. আই. পি. আই. এম. এস সাবস্ট্রেট প্রি-ট্রিটমেন্ট দ্বারা সাবস্ট্রেট প্রি-ট্রিটমেন্ট প্রয়োজন। সাবস্ট্রেটগুলি একটি প্লাজমায় নিমজ্জিত হয় এবং কয়েকশ ভোল্টের উচ্চ ভোল্টেজের প্রতি পক্ষপাতদুষ্ট হয়। এটি উচ্চ শক্তির আয়ন বোমাবর্ষণ ঘটায় যা যে কোনও দূষণকে দূরে সরিয়ে দেয়। যখন প্লাজমাতে ধাতব আয়ন থাকে, তখন সেগুলি কয়েক এনএম গভীরতায় স্তরের মধ্যে স্থাপন করা যেতে পারে। উচ্চ ঘনত্ব এবং ধাতব আয়নগুলির উচ্চ অনুপাত সহ একটি প্লাজমা তৈরি করতে এইচ. আই. পি. আই. এম. এস ব্যবহার করা হয়। ক্রস-সেকশনে ফিল্ম-সাবস্ট্রেট ইন্টারফেসটি দেখার সময়, একটি পরিষ্কার ইন্টারফেস দেখতে পাওয়া যায়। এপিট্যাক্সি বা পারমাণবিক রেজিস্ট্রি একটি নাইট্রাইড ফিল্মের স্ফটিক এবং একটি ধাতব স্তরের স্ফটিকের মধ্যে সাধারণ যখন এইচ. আই. পি. আই. এম. এস প্রাক-চিকিত্সার জন্য ব্যবহার করা হয়। এইচ. আই. পি. আই. এম. এস-কে প্রথমবার 2001 সালের ফেব্রুয়ারিতে ইস্পাত স্তরের প্রি-ট্রিটমেন্টের জন্য ব্যবহার করা হয়। ইহিয়াসারিয়ান। প্রি-ট্রিটমেন্টের সময় সাবস্ট্রেট বায়াসিং উচ্চ ভোল্টেজ ব্যবহার করে, যার জন্য উদ্দেশ্য-পরিকল্পিত চাপ সনাক্তকরণ এবং দমন প্রযুক্তি প্রয়োজন। ডেডিকেটেড ডিসি সাবস্ট্রেট বায়াসিং ইউনিটগুলি সবচেয়ে বহুমুখী বিকল্প প্রদান করে কারণ তারা সাবস্ট্রেট খোদাইয়ের হার সর্বাধিক করে, সাবস্ট্রেটের ক্ষতি হ্রাস করে এবং একাধিক ক্যাথোড সহ সিস্টেমে কাজ করতে পারে। একটি বিকল্প হ 'ল মাস্টার-স্লেভ কনফিগারেশনে সিঙ্ক্রোনাইজ করা দুটি এইচ. আই. পি. আই. এম. এস বিদ্যুৎ সরবরাহের ব্যবহারঃ একটি স্রাব স্থাপন করতে এবং একটি এইচ. আই. পি. আই. এম. এস দ্বারা একটি স্পন্দিত সাবস্ট্রেট বায়াস থিন-ফিল্ম জমা তৈরি করতে। 2001 সালের ফেব্রুয়ারিতে এইচ. আই. পি. আই. এম. এস-এর পক্ষ থেকে প্রথমবার ভি. কৌজনেৎসভ 1ঃ1.20 ট্রানজিশন মেটাল নাইট্রাইড (সি. আর. এন) পাতলা ফিল্মের অনুপাত সহ 1 মাইক্রোমিটার ভিয়াস পূরণের প্রয়োগের জন্য এইচ. আই. পি. আই. এম. এস-এর দ্বারা তামার ফিল্ম জমা করার কথা জানানো হয়। ইহিয়াসারিয়ান। টি. ই. এম দ্বারা এইচ. আই. পি. আই. এম. এস দ্বারা জমা করা চলচ্চিত্রের প্রথম পুঙ্খানুপুঙ্খ তদন্তে বড় আকারের ত্রুটি মুক্ত একটি ঘন ক্ষুদ্র কাঠামো প্রদর্শিত হয়েছিল। ফিল্মগুলির একটি উচ্চ কঠোরতা, ভাল জারা প্রতিরোধ এবং কম স্লাইডিং পরিধান সহগ ছিল। পরবর্তীকালে এইচ. আই. পি. আই. এম. এস হার্ডওয়্যারের বাণিজ্যিকীকরণ প্রযুক্তিটিকে বৃহত্তর বৈজ্ঞানিক সম্প্রদায়ের কাছে সহজলভ্য করে তোলে এবং বেশ কয়েকটি ক্ষেত্রে উন্নয়নের সূত্রপাত করে। প্রতিক্রিয়াশীল হাইপিমস একইভাবে প্রচলিত প্রতিক্রিয়াশীল স্পাটার জমা প্রক্রিয়ায় যা দেখা যায়, হাইপিমস বেশ কয়েকটি স্তরের উপর অক্সাইড বা নাইট্রাইড-ভিত্তিক ফিল্ম অর্জন করতেও ব্যবহৃত হয়েছে, যা নীচের তালিকায় দেখা যায়। যাইহোক, যেহেতু এটি এই পদ্ধতিগুলির বৈশিষ্ট্য, এই ধরনের জমা দেওয়ার কার্যকারিতার উল্লেখযোগ্য হিস্টেরেসিস রয়েছে এবং সর্বোত্তম অপারেশন পয়েন্টগুলি পরিদর্শন করার জন্য যত্ন সহকারে পরীক্ষা করা প্রয়োজন। প্রতিক্রিয়াশীল এইচ. আই. পি. আই. এম. এস-এর উল্লেখযোগ্য সংক্ষিপ্ত বিবরণ প্রকাশ করেছেন এ. অ্যান্ডার্স এবং কুবার্ট এবং অন্যান্যরা। জমা করার উদাহরণ এইচ. আই. পি. আই. এম. এস-এর দ্বারা নিম্নলিখিত উপকরণগুলি সফলভাবে জমা করা হয়েছেঃ জারা প্রতিরোধীঃ সি. আর. এন/এন. বি. এন ন্যানোস্কেল মাল্টিলেয়ার জারণ প্রতিরোধীঃ সি. আর. এ. এল. ওয়াই. এন/সি. আর. এন ন্যানোস্কেল মাল্টিলেয়ার, টি. আই-এ. এল-সি-এন, সি. আর-এ. এল-সি-এন ন্যানোকম্পোজিট অপটিক্যালঃ এ. জি, টি. আই. ও. 2, জে. এন. ও, ইন. এস. এন. ও, জে. আর. ও. 2, কিউ. আই. এন. জি. এ. সি ম্যাক্স পর্যায়ঃ টি. আই. সি মাইক্রোইলেক্ট্রনিক্স 2006 সালে প্রথম এইচ. আই. পি. আই. এম. এস আবরণ ইউনিট বাজারে আসে। অ্যাপল আইফোন 12 প্রো-এর সোনার সংস্করণটি কাঠামোগত স্টেইনলেস স্টিল ব্যান্ডে এই প্রক্রিয়াটি ব্যবহার করে যা ডিভাইসের অ্যান্টেনা সিস্টেম হিসাবেও কাজ করে। এইচ. আই. পি. আই. এম. এস আবরণের প্রধান সুবিধাগুলির মধ্যে রয়েছে একটি ঘন আবরণ অঙ্গসংস্থান এবং প্রচলিত পি. ভি. ডি আবরণের তুলনায় ইয়ং-এর মডুলাসের সাথে কঠোরতার অনুপাত বৃদ্ধি। যেখানে তুলনামূলক প্রচলিত ন্যানো-কাঠামোগত আবরণগুলির কঠোরতা 25 জিপিএ এবং একটি ইয়ং-এর মডুলাস 460 জিপিএ, নতুন এইচআইপিআইএমএস আবরণের কঠোরতা 368 জিপিএ-এর ইয়ং-এর মডুলাস সহ 30 জিপিএ-এর চেয়ে বেশি। কঠোরতা এবং ইয়ং-এর মডুলাসের মধ্যে অনুপাত হল আবরণের কঠোরতার বৈশিষ্ট্যগুলির একটি পরিমাপ। তুলনামূলকভাবে ছোট ইয়ং-এর মডুলাস সহ উচ্চ কঠোরতা হল কাঙ্ক্ষিত অবস্থা, যেমন এইচ. আই. পি. আই. এম. এস আবরণে পাওয়া যায়। সম্প্রতি, বায়োমেডিকাল অ্যাপ্লিকেশনের জন্য এইচ. আই. পি. আই. এম. এস লেপা পৃষ্ঠের উদ্ভাবনী প্রয়োগগুলি আর. টিমি এট আল দ্বারা রিপোর্ট করা হয়েছিল। আরও দেখুন প্লাজমা (পদার্থবিজ্ঞান) নিবন্ধের তালিকা আরও পড়ুন বাহ্যিক লিঙ্ক https://www.cemecon.de/us-en/coating-plants/cc-800-hipims http://www.advanced-energy.com/en/SOLVIX.html http://materials.shu.ac.uk/ncpvd http://www.ifm.liu.se/plasma/reshppms.html http://www.melec.de http://www.ionautics.com http://www.starfireindustries.com/impulsetrade-pulsed-power-module.html আবরণ পদার্থ বিজ্ঞান প্লাজমা প্রযুক্তি এবং প্রয়োগ