क्रोमियम (सीआर) का उपयोग पतली फिल्म जमाव में आसंजन परत के रूप में क्यों किया जाता है?

सोने (एयू) और तांबे (सीयू) की फिल्में अक्सर कांच, क्वार्ट्ज या सिलिकॉन पर सीधे जमा होने पर खराब आसंजन दिखाती हैं। इसलिए बॉन्डिंग और कोटिंग की विश्वसनीयता में सुधार के लिए आमतौर पर पहले एक पतली क्रोमियम (सीआर) आसंजन परत जमा की जाती है।

तो इतनी पतली परत से इतना फर्क क्यों पड़ता है?

सोने और तांबे की फिल्में क्यों छिल जाती हैं?

कांच, क्वार्ट्ज और सिलिकॉन की सतहें रासायनिक रूप से स्थिर होती हैं, जिससे कई धातुओं के लिए इन सबस्ट्रेट्स के साथ मजबूत बंधन बनाना मुश्किल हो जाता है। जब सोना या तांबा सीधे इन सामग्रियों पर जमा किया जाता है, तो फिल्म अक्सर मजबूत रासायनिक बंधन के बजाय इंटरफ़ेस पर कमजोर भौतिक इंटरैक्शन पर निर्भर करती है। परिणामस्वरूप, थर्मल साइक्लिंग, डाइसिंग, पैकेजिंग, या अन्य जमाव प्रक्रिया के दौरान कोटिंग छिल सकती है, टूट सकती है या नष्ट हो सकती है।

यह अंतर धातुओं के गुणों से ही आता है।

• सोनाऑक्सीजन के लिए बहुत कम बन्धुता वाली एक अत्यधिक अक्रिय उत्कृष्ट धातु है। कांच या सिलिकॉन की ऑक्साइडयुक्त सतह के साथ जुड़ने के बजाय, सोने के परमाणु एक-दूसरे से बंधते हैं। यह जमा फिल्म और सब्सट्रेट के बीच आसंजन को सीमित करता है।
• ताँबा यह सोने की तुलना में रासायनिक रूप से अधिक सक्रिय है, लेकिन यह विशिष्ट जमाव स्थितियों के तहत ग्लास या सिलिकॉन ऑक्साइड के साथ अपेक्षाकृत कमजोर इंटरफेशियल बॉन्डिंग भी बनाता है। इस कारण से, ऑक्साइड आधारित सब्सट्रेट्स पर जमा होने पर तांबे की फिल्मों को अक्सर आसंजन परत की आवश्यकता होती है।

यही कारण है कि क्रोमियम का व्यापक रूप से आसंजन परत के रूप में उपयोग किया जाता है। सब्सट्रेट और कार्यात्मक धातु फिल्म के बीच स्थित, यह एक अधिक स्थिर इंटरफ़ेस बनाता है और कोटिंग आसंजन में काफी सुधार करता है।

क्रोमियम आसंजन में सुधार कैसे करता है?

क्रोमियम को अक्सर आसंजन परत के रूप में वर्णित किया जाता है, लेकिन यह पारंपरिक चिपकने की तरह कार्य नहीं करता है। इसके बजाय, यह सब्सट्रेट और कार्यात्मक धातु फिल्म के बीच एक अधिक स्थिर इंटरफ़ेस बनाता है, जिससे कोटिंग अधिक सुरक्षित रूप से बंध जाती है।

• सब्सट्रेट से जुड़ाव

क्रोमियम रासायनिक रूप से सोने या तांबे जैसी धातुओं की तुलना में अधिक प्रतिक्रियाशील है। जमाव के दौरान, यह कांच, सिलिकॉन ऑक्साइड और कई सिरेमिक सब्सट्रेट्स की सतह पर ऑक्सीजन के साथ आसानी से संपर्क करता है, जिससे एक पतली क्रोमियम ऑक्साइड (Cr₂O₃) इंटरफेशियल परत बनती है। यह परत कोटिंग और सब्सट्रेट के बीच के बंधन को मजबूत करती है, ऊपर जमा परतों के लिए एक स्थिर आधार प्रदान करती है।

• कार्यात्मक धातुओं से जुड़ाव

सब्सट्रेट के साथ अच्छी तरह से जुड़ने के अलावा, क्रोमियम सोना, तांबा और निकल जैसी धातुओं के साथ एक स्थिर इंटरफ़ेस भी बनाता है। परिणामस्वरूप, एक सामान्य पतली फिल्म संरचना में तीन परतें होती हैं:

सब्सट्रेट → क्रोमियम आसंजन परत → कार्यात्मक धातु फिल्म

क्रोमियम परत सब्सट्रेट और कार्यात्मक कोटिंग के बीच एक संक्रमण परत के रूप में कार्य करती है, जिससे फिल्म प्रणाली के समग्र आसंजन में सुधार होता है।

• पतला लेकिन प्रभावी

क्रोमियम आसंजन परत आमतौर पर केवल होती है5-20 एनएममोटा। अपनी छोटी मोटाई के बावजूद, यह विद्युत चालकता, ऑप्टिकल गुणों या धातु फिल्म की अन्य कार्यात्मक विशेषताओं को प्रभावित किए बिना कोटिंग आसंजन में काफी सुधार कर सकता है। यह एक कारण है कि क्रोमियम पतली फिल्म जमाव में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली आसंजन परत सामग्री में से एक बनी हुई है।

क्रोमियम का उपयोग आसंजन परत के रूप में कहाँ किया जाता है?

इंटरफेशियल बॉन्डिंग में सुधार करने की अपनी क्षमता के कारण, क्रोमियम का व्यापक रूप से विभिन्न उद्योगों में पतली फिल्म जमाव में उपयोग किया जाता है। विशिष्ट अनुप्रयोगों में शामिल हैं:

• कांच के सबस्ट्रेट्स पर सोने की फिल्में
• कॉपर सिलिकॉन वेफर्स पर आपस में जुड़ता है
• ऑप्टिकल कोटिंग्स और परावर्तक फिल्में
• एमईएमएस उपकरण
• अर्धचालक धातुकरण
• सेंसर इलेक्ट्रोड
• OLED और डिस्प्ले प्रौद्योगिकियाँ

अधिकांश पतले -फिल्म अनुप्रयोगों में, क्रोमियम अंतिम कार्यात्मक कोटिंग के बजाय एक अंडरलेयर के रूप में कार्य करता है।

वैक्यूम जमाव में क्रोमियम का उपयोग कैसे किया जाता है?

थर्मल वाष्पीकरण और इलेक्ट्रॉन बीम वाष्पीकरण में, क्रोमियम को आमतौर पर पतली फिल्म जमाव के लिए स्रोत सामग्री के रूप में आपूर्ति की जाती है। वाष्पीकरण प्रणाली और प्रक्रिया आवश्यकताओं के आधार पर, यह छर्रों, टुकड़ों और छड़ों सहित कई रूपों में उपलब्ध है।क्रोमियम छर्रोंप्रयोगशाला और औद्योगिक कोटिंग प्रणालियों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है क्योंकि इन्हें लोड करना आसान होता है और स्थिर वाष्पीकरण प्रदान करते हैं।

मैग्नेट्रोन स्पटरिंग और अन्य पीवीडी प्रक्रियाओं के लिए, क्रोमियम की आपूर्ति की जाती हैक्रोमियम स्पटरिंग लक्ष्य. क्रोमियम सामग्री का चुनाव जमाव प्रक्रिया और उपकरण पर निर्भर करता है।

निष्कर्ष

हालाँकि केवल कुछ नैनोमीटर मोटी, क्रोमियम आसंजन परत कोटिंग की विश्वसनीयता में सुधार करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। चाहे सेमीकंडक्टर निर्माण, ऑप्टिकल कोटिंग्स, या अनुसंधान अनुप्रयोगों के लिए, उपयुक्त क्रोमियम सामग्री का चयन विश्वसनीय पतली फिल्म प्रदर्शन प्राप्त करने का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है।