Thermal laser epitaxy
தெர்மல் லேசர் எபிடாக்ஸி (டிஎல்இ) என்பது ஒரு இயற்பியல் நீராவி படிவு நுட்பமாகும், இது தொடர்ச்சியான அலை லேசர்களிலிருந்து கதிர்வீச்சை ஒரு அடி மூலக்கூறில் படலங்களை வளர்ப்பதற்கு உள்ளூரில் வெப்ப ஆதாரங்களுக்கு பயன்படுத்துகிறது. இந்த நுட்பத்தை மிக அதிக வெற்றிட அழுத்தத்தின் கீழ் அல்லது ஓசோன் போன்ற பின்னணி வளிமண்டலத்தின் முன்னிலையில் ஆக்சைடு படலங்களை டெபாசிட் செய்ய முடியும். டிஎல்இ 104-106 டபிள்யூ/செமீ 2 க்கு இடையிலான சக்தி அடர்த்திகளில் செயல்படுகிறது, இதன் விளைவாக மூலப் பொருளின் ஆவியாதல் அல்லது பதங்கமாதல் ஏற்படுகிறது, இதில் பிளாஸ்மா அல்லது உயர் ஆற்றல் துகள் இனங்கள் எதுவும் உற்பத்தி செய்யப்படவில்லை. ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த சக்தி அடர்த்திகளில் செயல்பட்டாலும், டிஎல்இ குறைந்த நீராவி அழுத்தங்களுடன் பல பொருட்களை டெபாசிட் செய்யும் திறன் கொண்டது, இதில் ஒளிவிலகல் உலோகங்கள் அடங்கும், இது மூலக்கூறு கற்றை எபிடாக்ஸியுடன் செயல்பட சவாலான ஒரு செயல்முறையாகும். இயற்பியல் செயல்முறை டிஎல்இ வெற்றிட அறைக்கு வெளியே அமைந்துள்ள தொடர்ச்சியான அலை லேசர்களைப் பயன்படுத்துகிறது (பொதுவாக சுமார் 1000 என்எம் அலைநீளத்துடன்) ஆவியாதல் அல்லது பதங்கமாதல் மூலம் நீராவியின் பாய்ச்சலை உருவாக்க பொருளின் ஆதாரங்களை வெப்பப்படுத்துவதற்காக. லேசரால் தூண்டப்படும் வெப்பத்தின் உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்ட தன்மை காரணமாக, மூலத்தின் ஒரு பகுதி திரவ நிலையாக மாற்றப்படலாம், மீதமுள்ளவை திடமாக இருக்கும், அதாவது மூலமானது அதன் சொந்த சிலுவையாக செயல்படுகிறது. ஒளியின் வலுவான உறிஞ்சுதல் லேசர்-தூண்டப்பட்ட வெப்பத்தை லேசர் கற்றை சிறிய விட்டம் வழியாக மிகவும் உள்ளூர்மயமாக்குகிறது, இது வெப்பத்தை மூலத்தின் அச்சுடன் கட்டுப்படுத்துவதன் விளைவையும் கொண்டிருக்கலாம். இதன் விளைவாக உறிஞ்சுதல் பல பொருட்களின் α ~ 105 cm−1 இன் அதிக உறிஞ்சுதல் குணகங்கள் காரணமாக 2 nm வரிசையில் ஒரு பொதுவான ஃபோட்டான் ஊடுருவல் ஆழத்திற்கு ஒத்திருக்கிறது. கடத்தல் மற்றும் கதிர்வீச்சு மூலம் ஏற்படும் வெப்ப இழப்பு மூலத்தின் கதிர்வீச்சு மேற்பரப்புக்கு அருகில் உள்ள உயர் வெப்பநிலை பகுதியை மேலும் உள்ளூர்மயமாக்குகிறது. வெப்பத்தின் உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்ட தன்மை சிலுவை இல்லாமல் சுதந்திரமாக நிற்கும் மூலங்களிலிருந்து டி. எல். இ மூலம் பல பொருட்களை வளர்க்க உதவுகிறது. லேசரிலிருந்து மூலத்திற்கு நேரடி ஆற்றல் பரிமாற்றத்தின் காரணமாக, ஆவியாதல் மற்றும் மூலக்கூறு கற்றை எபிடாக்ஸி போன்ற பிற ஆவியாதல் நுட்பங்களை விட டிஎல்இ மிகவும் திறமையானது, அவை பொதுவாக அதிக வெப்பநிலையை அடைய கம்பி அடிப்படையிலான ஜூல் ஹீட்டர்களை நம்பியுள்ளன. மூலத்தை சூடாக்குவதன் மூலம், நீராவியின் ஒரு பாய்வு உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது, இதன் அழுத்தம் அடிக்கடி வெப்பநிலையுடன் தோராயமாக அதிவேக உறவைக் கொண்டுள்ளது. நீராவி பின்னர் ஒரு அடி மூலக்கூறில் டெபாசிட் செய்யப்படுகிறது, இது ஒரு லேசர் வழியாக சூடாக்கப்படுகிறது. இந்த லேசர்-வெப்பப்படுத்தப்பட்ட அடி மூலக்கூறு கற்றை எபிடாக்ஸியைப் போலவே உறிஞ்சுதல்-கட்டுப்படுத்தப்பட்ட வளர்ச்சி முறைகளைப் பயன்படுத்த அனுமதிக்கிறது, இது ஸ்டோயிகியோமெட்ரி மற்றும் டெபாசிட் செய்யப்பட்ட படத்தின் வெப்பநிலையின் துல்லியமான கட்டுப்பாட்டை உறுதி செய்கிறது. உயர்-டிசி சூப்பர் கண்டக்டர்கள் போன்ற சிக்கலான பொருட்களின் மெல்லிய-படல பன்முக கட்டமைப்புகளை வளர்ப்பதற்கு இந்த துல்லியமான கட்டுப்பாடு மதிப்புமிக்கது. அனைத்து லேசர்களையும் ஆவியாதல் அறைக்கு வெளியே வைப்பதன் மூலம், இன் சிட்டு ஹீட்டர்களைப் பயன்படுத்துவதை ஒப்பிடும்போது மாசுபாட்டைக் குறைக்கலாம், இதன் விளைவாக மிகவும் தூய்மையான டெபாசிட் படலங்கள் உருவாகின்றன. அடி மூலக்கூறின் மீது பாயும் நீராவியின் படிவு விகிதம் சம்பவ மூல லேசரின் சக்தியை சரிசெய்வதன் மூலம் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. மூல வெப்பநிலையுடன் படிவு விகிதம் அடிக்கடி அதிவேகமாக அதிகரிக்கிறது, இது சம்பவ லேசர் சக்தியுடன் நேர்கோட்டில் அதிகரிக்கிறது. ஆக்சிஜன் அல்லது ஓசோன் வளிமண்டலத்தைச் சேர்ப்பதன் மூலம், ஆக்சைடு படலங்களை 10−2 hPa வரை அழுத்தத்தில் TLE உடன் எளிதில் வளர்க்க முடியும். 1960 ஆம் ஆண்டில் தியோடர் மைமான் லேசரைக் கண்டுபிடித்த சிறிது காலத்திற்குப் பிறகு, மெல்லிய படலங்களைத் தயாரிப்பதற்காக வெற்றிட அறையில் மூலப் பொருளை ஆவியாக்க ஒரு புள்ளி ஆதாரமாக ஒரு லேசர் செயல்பட முடியும் என்பது விரைவாக அங்கீகரிக்கப்பட்டது. 1965 ஆம் ஆண்டில், ஸ்மித் மற்றும் டர்னர் ஒரு ரூபி லேசரைப் பயன்படுத்தி மெல்லிய படலங்களை டெபாசிட் செய்வதில் வெற்றி பெற்றனர், அதன் பிறகு க்ரோஹ் 1968 ஆம் ஆண்டில் தொடர்ச்சியான அலை CO2 லேசரைப் பயன்படுத்தி மெல்லிய படலங்களை டெபாசிட் செய்தார். மின்கடத்தி மற்றும் குறைக்கடத்தி படலங்களை டெபாசிட் செய்ய லேசர்-தூண்டப்பட்ட ஆவியாதல் ஒரு சிறந்த வழியாகும் என்பதை மேலும் ஆய்வுகள் நிரூபித்தன. இருப்பினும், ஸ்டோச்சியோமெட்ரி மற்றும் டெபாசிட் செய்யப்பட்ட படங்களின் சீரான தன்மை குறித்து சிக்கல்கள் ஏற்பட்டன, இதனால் மற்ற நுட்பங்களால் டெபாசிட் செய்யப்பட்ட படங்களுடன் ஒப்பிடும்போது அவற்றின் தரம் குறைகிறது. அதிக சக்தி அடர்த்திகளில் துடிக்கும் லேசரைப் பயன்படுத்தி மெல்லிய படலங்களின் படிதலை ஆராய்வதற்கான சோதனைகள் துடிக்கும் லேசர் படிதலுக்கு அடித்தளம் அமைத்தன, இது இன்று பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் மிகவும் வெற்றிகரமான வளர்ச்சி நுட்பமாகும். தொடர்ச்சியான அலை லேசர்களைப் பயன்படுத்தும் சோதனைகள் இருபதாம் நூற்றாண்டின் பிற்பகுதி முழுவதும் தொடர்ந்து செய்யப்பட்டன, இது குறைந்த சக்தி அடர்த்தி உட்பட தொடர்ச்சியான அலை லேசர் ஆவியாதலின் பல நன்மைகளை எடுத்துக்காட்டுகிறது, இது உணர்திறன் படங்களுக்கு மேற்பரப்பு சேதத்தைக் குறைக்கும். தொடர்ச்சியான அலை லேசர்களைப் பயன்படுத்தி கலவை மூலங்களிலிருந்து ஒரே மாதிரியான ஆவியாதலை அடைவது சவாலானது, மேலும் குறைந்த தொடர்ச்சியான அலை சக்தி அடர்த்தி காரணமாக அதிக நீராவி அழுத்தங்களைக் கொண்ட மூலங்களுக்கு மட்டுமே படலம் படிதல் பொதுவாக மட்டுப்படுத்தப்பட்டது. 2019 ஆம் ஆண்டில், தொடர்ச்சியான அலை லேசர்களைப் பயன்படுத்தி மூலங்களின் ஆவியாதல் மேக்ஸ் பிளாங்க் இன்ஸ்டிடியூட் ஃபார் சாலிட் ஸ்டேட் ரிசர்ச்சில் மீண்டும் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது மற்றும் "தெர்மல் லேசர் எபிடாக்ஸி" என்று அழைக்கப்பட்டது. இந்த புதிய நுட்பம் உயர்-சக்தி தொடர்ச்சியான-அலை லேசர்களால் ஒளிரும் அடிப்படை ஆதாரங்களைப் பயன்படுத்துகிறது (பொதுவாக 1000 நானோமீட்டர் அலைநீளத்தில் 1 கிலோவாட் உச்ச சக்திகளுடன்), இதனால் கார்பன் மற்றும் டங்ஸ்டன் போன்ற குறைந்த-நீராவி-அழுத்தப் பொருட்களின் படிவு அனுமதிக்கிறது. குறிப்புகள் வெளிப்புற இணைப்புகள் தெர்மல் லேசர் எபிடாக்ஸி-திட நிலை ஆராய்ச்சிக்கான மேக்ஸ் பிளாங்க் இன்ஸ்டிடியூட் மெல்லிய படலம் படிவு செமிகண்டக்டர் சாதனம் புனையமைப்பு படிகவியல் படிக வளர்ச்சிக்கான முறைகள்