طرح توجیهی تولید دستگاه لایه نشانی با لیزر پالسی
طرح توجیهی تولید دستگاه لایه نشانی با لیزر پالسی
لایه نشانی لیزر پالسی (Pulsed Laser Deposition, PLD) یکی از روش‌های رسوب نشانی فیزیکی از فاز بخار است که از تحریک گرمایی برای تبخیر، انتقال و نشست اتم‌های تارگت بر روی زیرلایه استفاده می‌کند. همانند همه روش‌های مشابه لایه نشانی، اجزای اصلی دستگاه متشکل از یک تارگت (تعیین کننده جنس پوشش) و یک زیرلایه (که باید پوشش بر روی آن بشیند) روبروی هم قرار گرفته در یک محفظه متصل به پمپ‌های خلاء است که در حین لایه نشانی، تابش یک لیزر تارگت را تحریک می‌کند.
در این روش مکانیزم گرمایش، تابش یک لیزر پالسی و فوکوس آن بر روی تارگت است. لیزر سبب می‌شود به صورت سطحی و موضعی دمای تارگت بالاتر از دمای ذوب و تبخیر آن رود. در نتیجه ابری از ماده تبخیر شده بوجود می‌آید که به سمت زیرلایه حرکت می‌کند.
برای تشویق نشست اتم‌های تبخیر شده تارگت بر روی زیرلایه، معمولا زیرلایه نیز گرم می‌شود. هر چند PLD از لحاظ سخت افزاری، تکنیکی راحت بوده و تکرار پذیری خوبی دارد، اما این لزوما به این معنی نیست که مکانیزم اندرکنش‌های آن به خوبی قابل ردیابی یا شناخته شده باشد.
در واقع، واکنش‌هایی که در محفظه لایه شانی صورت می‌گیرد معمولا بسیار پیچیده‌تر است. برخورد لیزر با سطح تارگت علاوه بر تبخیر تارگت، سبب پراکنش الکترون، یون‌ها و مولکلو‌ها از سطح آن نیز شده که در نتیجه آن پلاسما تشکیل می‌شود. اندرکنش لیزر با پلاسما نیز سبب پیچیده‌تر شدن واکنش‌های داخل محفظه می‌شود.
لذا برای اکثر مواد پیدا کردن شرایط بهینه برای لایه نشانی، تا حدودی مستلزم به کارگیری آزمون و خطا است. در این روش امکان لایه نشانی مواد چند جزیی همچون آلیاژها نیز امکان‌پذیر است (ترکیب بخار شبیه ترکیب تارگت است)، همچنین در صورت استفاده از گازهای فعال در محفظه امکان ایجاد پوشش‌های ترکیبی نظیر نیتریدی و اکسیدی فراهم است.
یکی از کاربردهای اصلی PLD در لایه نشانی برخی اکسیدهای فلزی هادی و نیمه‌هادی است. دیگر کاربردهای آن شامل لایه نشانی مواد نانواکسیدی، فلزات و کربن شبه الماس (DLC) است.
با توجه به موفقیت این تکنیک در لایه نشانی بسیاری از مواد و کاربرد آن در بسیاری از حوزه‌ها، این تکنیک هنوز بیشتر به عنوان یک تجهیز آزمایشگاهی مطرح است که می‌تواند لایه‌های نازک با کیفیت بالا را برای تحقیق و توسعه مواد و ابزارهای جدید اعمال کند.
