ATOMİK
TABAKA EPİTAKSİSİ(Atomic Layer Epitaxy)
Atomik tabaka epitaksisi (ALE), kimyasal buhar
biriktirme(CVD) yönteminin özel bir şekli olarak da düşünülebilir. Epitaksial
filmlerin kontrollu gelişimini sağlamak amaçlı biriktirme ve katı alt malzeme
yüzeyinde biçimlendirilmiş moleküler yapı oluşturma işlemidir. Tek atomlu
tabakaların seri halde büyütülebilmesi
ALE’nin karakteristik özelliğidir. Bu yüzden istenen kaplama kalınlığı
ancak işlemdeki seri reaksiyonların
sayımıyla elde edilebilir. Seri reaksiyonlarla oluşmuş tek katlı yapının
yeniden kurulması belirtinin doyurma
mekanizmasını ve doyurma yoğunluğunu etkilemektedir. ALE reaksiyonları normalde
“etkili aşırı dozlama “ durumlarında tek atomlu yapıyı oluşturmak için tam
doyurma meydana gelmesini kesinleştirir. Bundan başka öylesi “etkili aşırı
dozlama” durumları kompleks şekilli alt malzemeler üzerinde homojen bir kaplama
yapılmasını sağlamaktadır. Ayrıca ALE’deki bu zincir gaz fazı reaksiyonlarını
engellemekte ve reaktan madde seçiminde daha fazla olanak sağlamaktadır.
(örnek; tuz benzeri, metalorganikleri vs...) ALE işlemi mükemmel homojenliğe
sahip yüksek kalitedeki ince filmlerde biriktirmede kullanılabilmektedir.
ALE işlemi atmosfer basıncı veya CVD’deki gibi inert
gazların (hareketsiz gaz) kullanımında ya da moleküler dalga epitaksisindeki
gibi vakumlu sistemlerde uygulanabilmektedir. Vakum kullanımı bölüm 10’da
tanımlandığı gibi in-suti yüzey analiz metodlarında çeşitlilik sağlamaktadır.
[271-273]. Ale işlemindeki ayrıntılı incelemede reaktan ve reaktör
kullanımından söz edilmiştir.[274]. ALE işlemi sırasındaki film gelişme hızındaki teorisel evrim Park et
al tarafından araştırılmıştır. Çok küçük kaplama değişimindeki genel düşünceyi
kullanıyordu.[275]. Absorblama miktarının her elementin yüzeyde kapladığı yerle
bağlantılı olduğu bulundu. Model şunu doğrulayabilir; “yüzey kaplamasının
periyodik biriktirme süresince olan periyodik sınır durumu, başlangıç alt
maddesinin film biriktirmesinden hala etkilendiği geçiş periyodundan sonra
doymaktadır.”
ALE’yi diğerlerinden ayıran özelliği kristalin bileşik
tabakası, kompleks tabakalı yapıların,[276] süper kafeslerin[277,278], ve
kusursuz yüzeye sahip alaşımların kusursuz büyümesini sağlayan cazip bir method
olmasıdır. ALE önceleri polikristalini, ZnS’in ince amorf yapısını,
elektro-parlak görüntü aletleri için dielektrik oksitlerin büyümesini sağlamak
için geliştirilmişti. Bu günlerde ALE metodları kullanılarak çok geniş alanda
ince filmler sentez edilebilmektedir. Bunlar yarı-iletken III-V [280-283], II-VI [284-286], oksitler
[295,287-289], nitratlar [290-291], kovalent malzemeler[292], fosfatlar [293]
ve metalik filmler [294].
ALE işlemi iyi uyumlu kaplamalı film üretebilir ve
nanometrenin altındaki değerlerde film tabakasını doğru bir şekilde kontrol
edebilir. Diğer yöntemlerde olmayan bu avantajı, bu yöntemi nano -teknoloji
için çok değerli bir hale getiriyor. ALE’nin yetenekleri ve nano teknolojide
ALE kullanımına karşı görüşler tartışılmıştır[295]
Mukai et al[296], büyüme kontrolunde ALE kullanımı ve bu
nedenle kendi yapısındaki In0,5Ga0,5As/GaAs kuantum noktalarında kuantum sınır potansiyeli üzerinde araştırma
yaptı. Noktalar (InAs)/GaAs)
belirtilerinin değişimli beslenmesi ile büyüme sağlanır. Besleme
periyotlarının sayısı 9 dan 30
a çıkarıldığı zaman, nokta boyutu 20’den 32 nm çapa yükselir ve foto-parlatma (PL) daha
düşük bir enerjiye gönderilir.
Englemannn et al[297] ALE yöntemini CdSe/SrS multi-kuantum
kaynak sistemlerinin imalatında kullanmıştır. Bunlar yerel bir sınıf olup suni
fosforun kuantum kaynakları tarafından harekete geçirilip elektro-parlak
görüntüyü sağlarlar. Kuantum kaynakları(QWs) yüksek yarıklı malzeme içerisine
iyice yerleştirilir ve ışınlanmış merkezler gibi davranırlar. Çeşitli QW derinliklerinde
çalışılmıştır. [3-15 nm) Qw derinliklerinde azallma emisyonu kısa dalga
boylarına doğru kaydırır ve emisyon spektrumu birçok uç gösterir. Birkaç QW seviyesinden geçtikten sonra
sonuçlanır.
Nano seviyesindeki ince tabakalar 3-20 nm kalınlığında Ta2O5-ZrO2,
Ta2O5-Al2O3 gibi 2 veya 3 farklı oksit malzemeler içerirler. Bunlar da ALE
metoduyla üretilir. Bu nano seviyesindeki ince tabakalardaki sızıntı akımı
konveksiyonel dielektrik filmlerine oranla önemli derecede azaltılmıştır.
ALE’nin diğer uygulama özelliği ise heterojen katalizörler
için kullanılan geçirgen desteklerin imalatı süresince , geçirgen malzemenin
mikro gözeneklerinde biriktirme işlemlerinde ve iyi uyumlu kaplama
özelliklerinde mükemmel bir bir başarı sağlanmasıdır. [298]. Silikon matriks
gibi diğer geçirgen malzemelerde ALE
yöntemi kullanılarak uyumlu
kaplama eldesi açıklanmıştır. [269-299]. Örneğin geçirgen alt matris içinde Ale
yöntemiye biriktirilmiş kalay oksit ve galyum oksit’in homojen dağılımı
Rutherford tarafından ortaya çıkarılmıştır.
ALE
ayrıca çok katmanlı yığılmış elektro-parlak aletlerin üretiminde kullanılır. Bu
aletler seri halde, biri diğerinin üzerine yığılmış çift yalıtkan tabakalı
parlak birimler içerirler. Saydam elektrotlarla birbirinden ayrılırlar ve
değişimli olarak zıt yönlere hareket etmeye eğilimlidirler. [300] Dizaynı,
yönlendirme voltajını ve toplam fosfor kalınlığının bağımsız kontrolünü sağlamaya izin vermektedir. Yönlendirme
voltajı sadece tek fosfor tabakası kalınlığına bağlı iken toplam fosfor kalınlığı
ve böylece toplam parlaklığı katman sayısı arttırılarak arttırılabilir. ALE
tarafından imal edilen ilk örneklerde ve eşdeğer devle analizlerindeki bildirimlerde bu durum
gösterilmiştir.
AIP ve GaP ALE ilk
önce çok katmanlı x-ışını aynalarında kullanılmaktadır.
Ele2nin katman-katman büyüme türü , kesin ve doğru olarak çok katlı aynaların
dalga boyu yansımasının kontrolünü sağlamaktadır. % 10 fazla yansıtma özellikli
AIP/GaP çok katmanlı aynalar ALE yoluyla gerçekleştirilmiştir.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder