Chemical vapor deposition of ruthenium
روتھینیئم کا کیمیائی بخارات جمع کرنا کیمیائی بخارات جمع (سی وی ڈی) کے ذریعے سبسٹریٹس پر روتھینیئم کی پتلی تہوں کو جمع کرنے کا ایک طریقہ ہے۔ کیمیائی بخارات کے جمع (سی وی ڈی) میں ایک اتپریرک کی نجاست سے پاک فلمیں اگانے کی کوشش میں ایک انوکھا چیلنج پیدا ہوتا ہے۔ روتھینیئم دھات سی-ایچ اور سی-سی بانڈز کو چالو کرتی ہے، جو سی-ایچ اور سی-سی بانڈ سکشن میں مدد کرتی ہے۔ یہ تمام دھاتی نامیاتی سی وی ڈی پیشروؤں کے لیے ایک ممکنہ اتپریرک سڑنے کا راستہ پیدا کرتا ہے جو کاربن کو نمایاں طور پر شامل کرنے کا باعث بن سکتا ہے۔ پلاٹینم، کیمیائی طور پر ایک جیسا اتپریرک، پانچ اور چھ رکنی چکور ہائیڈرو کاربن کی بینزین میں پانی کی کمی کو متحرک کرتا ہے۔ روتھینیم کے ڈی-بینڈ پلاٹینم کے مقابلے میں زیادہ ہوتے ہیں، عام طور پر پلاٹینم کے مقابلے میں مضبوط روتھینیم-ایڈسوربیٹ بانڈز کی پیش گوئی کرتے ہیں۔ لہذا، یہ امکان ہے کہ روتھینیم پانچ اور چھ رکنی ہائیڈرو کاربن کے بجتوں کی ڈی ہائیڈروجنیشن کو بھی بینزین میں اتپریرک کرتا ہے۔ بینزین روتھینیئم کی سطحوں پر مزید ہائیڈرو کاربن کے ٹکڑوں میں ڈی ہائیڈروجنیٹ کرتا ہے جو کہ روتھینیئم کی سطحوں پر ایسیٹیلین اور ایتھین کے ذریعے بنے ٹکڑوں سے ملتے جلتے ہیں۔ بینزین، ایسیٹیلین اور ایتھین کے علاوہ، پائریڈین روتھینیم کی سطحوں پر بھی گل جاتا ہے، اور سطح پر بندھے ہوئے ٹکڑے چھوڑ دیتا ہے۔ روتھینیئم کا سطحی سائنس اور اتپریرک ادب میں غیر معمولی طور پر اچھی طرح سے مطالعہ کیا جاتا ہے کیونکہ اس کی صنعتی اہمیت ایک اتپریرک کے طور پر ہے۔ سطح سائنس میں روتھینیم پر انفرادی سالماتی رویے کے بہت سے مطالعے ہیں۔ تاہم، ہر لگینڈ کے رویے کو اپنے طور پر سمجھنا ان کے رویے کو سمجھنے کے مترادف نہیں ہے جب ایک دوسرے کے ساتھ اور پیش رو کے ساتھ مل کر جذب کیا جائے۔ اگرچہ سطح سائنس کے مطالعے اور سی وی ڈی کے درمیان دباؤ کا کوئی خاص فرق نہیں ہے، لیکن سطح سائنس کے مطالعے اور سی وی ڈی نمو کے درجہ حرارت میں درج کردہ درجہ حرارت کے درمیان اکثر درجہ حرارت کا فرق ہوتا ہے۔ ان پیچیدگیوں کے باوجود، روتھینیم کیمیائی بخارات کے جمع ہونے اور اتپریرک فلموں کے پیشگی ڈیزائن کو سمجھنے کے لیے ایک امید افزا امیدوار ہے۔ لگینڈ جو اپنے آپ میں مستحکم مرکبات ہوتے ہیں، مختصر لگینڈ-روتھینیم رابطے کے اوقات اور معتدل سبسٹریٹ درجہ حرارت سطح پر ناپسندیدہ لگینڈ کے سڑنے کو کم کرنے میں مدد کرتے ہیں۔ سی-ایچ اور سی-سی بانڈ ایکٹیویشن درجہ حرارت پر منحصر ہے۔ اگر مصنوعات روتھینیم کی سطح سے منسلک نہیں ہیں تو مصنوعات کی کھپت بھی درجہ حرارت پر منحصر ہے۔ اس سے پتہ چلتا ہے کہ کچھ زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت ہوتا ہے، جس پر زیادہ تر آزادانہ طور پر مستحکم لگینڈوں میں اتنی ہی تھرمل توانائی ہوتی ہے کہ وہ سی-ایچ ایکٹیویشن ہونے سے پہلے روتھینیم فلم کی سطح سے خارج ہو سکتی ہے۔ مثال کے طور پر، بینزین 87 ڈگری سیلسیس پر روتھینیم پر سڑنا شروع کر دیتا ہے۔ تاہم، ڈی ہائیڈروجنیشن کا رد عمل 277 ڈگری سیلسیس تک ٹکڑوں تک نہیں جاتا، اور کم سطح کی کوریج پر ٹکڑے ٹکڑے کا مقابلہ نہیں دیکھا جاتا ہے۔ اس سے پتہ چلتا ہے کہ بشرطیکہ جذب شدہ بینزین مالیکیول سطح پر ایک دوسرے کے قریب نہ ہوں اور درجہ حرارت 277 ڈگری سیلسیس سے کم ہو، بینزین مالیکیولز کی اکثریت فلموں میں کاربن کو شامل کرنے میں معاون نہ ہو۔ لہذا، روتھینیم جیسی اتپریرک دھاتوں کی بڑھتی ہوئی سی وی ڈی فلموں میں ایک کلیدی غور مالیکیول ڈیزائن اور ترقی کے حرکی پہلوؤں کو سازگار طریقے سے جوڑنا ہے۔ دھاتی نامیاتی پیشروؤں کی کھوج سے پہلے، ٹرائروتھینیم ڈوڈیکاربونیل (آر یو 3 (سی او) 12) کو سی وی ڈی پیشرو کے طور پر آزمایا گیا تھا۔ اگرچہ یہ پیش خیمہ اچھے معیار کی فلمیں دیتا ہے، لیکن بخارات کا دباؤ ناقص ہوتا ہے، جس سے سی وی ڈی کے عمل میں اس کا عملی استعمال پیچیدہ ہوجاتا ہے۔ روتھینوسین اور بیس (ایتھائلیسائیکلوپینٹاڈینائل) روتھینیم (II) اور بیٹا ڈائیکٹونیٹ روتھینیم (II) مرکبات کو کافی بڑے پیمانے پر دریافت کیا گیا ہے۔ اگرچہ یہ پیش رو آکسیجن کے ساتھ رد عمل ظاہر کرنے پر کم مزاحمت کی خالص فلمیں بھی دے سکتے ہیں، لیکن نمو کی شرح بہت کم ہوتی ہے یا رپورٹ نہیں کی جاتی ہے۔ ایک اعلی ترقی کا پیش خیمہ، سائکلوپینٹاڈینیل-پروپائل سائکلوپینٹاڈینیلروتینیم (II) (آر یو سی پی (آئی-پی آر سی پی)) کی نشاندہی کی گئی ہے۔ (آر یو سی پی (آئی-پی آر سی پی) نے 7.5 این ایم/منٹ سے 20 این ایم/منٹ کی شرح نمو کے ساتھ ساتھ کم مزاحمت حاصل کی ہے۔ تاہم، یہ آکسائڈز پر نیوکلیئٹ نہیں ہوتا ہے، اور تانبے کی باہم مربوط تہوں کے علاوہ تمام ایپلی کیشنز میں اس کے استعمال کو مسترد کرتا ہے۔ (1,5-سائکلو آکٹاڈین) (ٹولوین) آر یو (0) (1,5-سی او ڈی) (ٹولوین) آر یو) اور (1,3-سائکلو ہیکساڈین) (بینزین) آر یو (0) (1,3-سی ایچ ڈی) (بینزین) آر یو) کے ساتھ ایک نیا زیرو ویلینٹ، سنگل سورس پریکسر ڈیزائن پیراڈائم لانچ کیا گیا، جس کی بھی آزادانہ طور پر جانچ کی گئی (1,5-سی او ڈی) (ٹولوین) آر یو کا استعمال کرتے ہوئے ؛ یہ پایا گیا کہ سی-ایچ بانڈز کو 1,5-سی او ڈی میں آسانی سے چالو کیا گیا تھا۔ اگرچہ کاربن کی شمولیت کی سطح کم تھی (1-3%)، لیکن ترقی کی شرح بہترین طور پر صرف 0.28 این ایم/منٹ کے قریب تھی۔ (1,3-سی ایچ ڈی) (بینزین) آر یو کا استعمال کرتے ہوئے، 1,3-سی ایچ ڈی کو توقع کے مطابق بینزین میں ڈی ہائیڈروجنیٹ کیا گیا تھا، لیکن دونوں لگینڈوں پر مشتمل ممکنہ سطح کے رد عمل کی بڑی قسم کے نتیجے میں ایک تنگ عمل ونڈو پیدا ہوا جس میں کاربن کی حراستی کم تھی۔ حوالہ جات روتھینیم کیمیائی بخارات کا جمع ہونا