Chemical Vapor Deposition: Basic Function - Nanotechnology: A Maker’s Course

0:00 [موسيقى] مرحبًا، أنا نيكول هيدجز، أنا مدير المختبر المساعد في منشأة تصنيع النانو في جامعة ولاية كارولينا الشمالية، وهي جزء من شبكة أبحاث تكنولوجيا النانو في هذا الفيديو، ستتعلم أساسيات تقنية تصنيع النانو الشائعة التي تسمى الترسيب الكيميائي للبخار أو عمليات ترسيب البخار CVD، تُستخدم لترسيب طبقات رقيقة من المواد أو الأغشية على مادة أساسية تسمى الركيزة. هذه العمليات، مثل العديد من عمليات تصنيع النانو الأخرى، حساسة للغاية ويجب إجراؤها في

0:45 غرفة معزولة عن الظروف الجوية الخارجية والملوثات عند ضغط منخفض جدًا داخل الفراغ. يوجد نوعان من عمليات ترسيب البخار: الترسيب الفيزيائي للبخار والترسيب الكيميائي للبخار. من المهم أن تكون قادرًا على التمييز بين الاثنين، ولكن دعنا الآن نركز على المبدأ الأساسي لعمليات ترسيب البخار. يتم ترسيب الفيلم الرقيق على مادة أساسية تسمى الركيزة مثل رقائق الزجاج أو السيليكون. من الناحية النظرية، يمكن ترسيب فيلم رقيق على سطح أي مادة. الركيزة هي في الأساس أساس سنضع عليه يتطلب تصميم وتنفيذ عملية ترسيب البخار باستخدام الأغشية الرقيقة دراسة متأنية للمواد والمعدات لضمان

1:31 توافق النظام. ثم يتعرض الركيزة لمصدر واحد أو أكثر من مصادر التبخير. سيؤدي وجود الأبخرة مع محفزات أخرى إلى ترسيب غشاء رقيق على سطح الركيزة. يتم تحديد نوع الغشاء الرقيق الذي سيترسب من خلال كيمياء الأبخرة. الآن وقد تعرفت على الفكرة الأساسية وراء ترسيب البخار، دعنا نتحدث قليلاً عن سبب أهميته. تتمتع الأغشية الرقيقة المترسبة من خلال عمليات مثل ترسيب البخار بخصائصها الفريدة. قد نستخدم هذه الأغشية لتعزيز أو تحسين مادة الركيزة الأصلية أو استخدام الفيلم كجزء مكون من هيكل مركب. هذا يجعل من الممكن هندسة المواد لتطبيق محدد للغاية. على سبيل المثال، تتمتع بعض الأغشية بخصائص كهربائية فريدة.

2:18 يمكن دمج هذه الأنواع من الأغشية لإنتاج هياكل ودوائر إلكترونية دقيقة مثل جهاز المعالج الدقيق الموضح هنا. تتميز الأغشية الأخرى بخصائص حاجزة فريدة مثل كونها مقاومة للماء. على سبيل المثال، أنابيب الكربون النانوية التي يمكن زراعتها من خلال عمليات الترسيب الكيميائي للبخار تكون شديدة الكراهية للماء. ستضرب قطرة الماء ولن تضربها. يتم امتصاصها من قبلهم كما هو موضح هنا يمكن تطبيق هذه الأفلام على السطح كطلاء لحماية المادة وبالمثل يمكن للأفلام الرقيقة أيضًا تحسين الخصائص الفيزيائية مثل جعل المادة مقاومة للخدش أو التآكل المادي الآخر ستحدد الخصائص المطلوبة في التطبيق النهائي نوع الفيلم الذي يجب ترسيبه والذي يتطلب دراسة متأنية للمواد وظروف التشغيل لعملية الترسيب

3:06 الآن بعد أن فهمت المفهوم الأساسي للترسيب البخاري ولماذا يكون ترسيب الأغشية الرقيقة مفيدًا دعنا نستعرض الفرق بين الترسيب الفيزيائي والكيميائي للبخار في الترسيب الفيزيائي للبخار المصدر هو مادة صلبة في شكل صلب داخل الحجرة مع الركيزة من خلال العمليات الفيزيائية مثل التسخين أو الرش تتشكل المادة الصلبة الأبخرة التي ستغطي سطح الركيزة تختلف عمليات الترسيب الكيميائي للبخار عن عمليات الترسيب الفيزيائي للبخار بدلاً من التكون الأبخرة من مادة صلبة داخل الغرفة يتم ضخ الغازات إلى الغرفة من مصدر خارجي يتفاعل ويتسبب في ترسيب الفيلم الرقيق الفرق الأساسي بين PVD و cvd هو الوسيلة التي يتم من خلالها

3:52 توليد الأبخرة في PVD تحتاج الأبخرة إلى أن تكون يتم توليدها من مصدر صلب أو سائل بينما في cvd لا يلزم توليد جديد لأن المصدر موجود بالفعل في مرحلة بخارية هناك اختلافات ملحوظة في كل من الترسيب وخصائص المواد بين الأغشية المترسبة باستخدام PVD و cvd في PVD يكون الترسيب أكثر اتجاهيًا بشكل عام مما يعني أن هناك مسارًا محددًا لكيفية ترسب الجزيئات على السطح يمكن أن يؤدي هذا إلى أفلام غير مطابقة مما يعني أن الفيلم قد لا ينسجم بسلاسة على طول الأسطح الهندسية المعقدة مثل الخنادق أو الأسطح المستديرة على النقيض من ذلك فإن طبيعة عمليات cvd تؤدي إلى ترسيب متعدد الاتجاهات مما

4:39 يسمح بترسيب أكثر مطابقة على طول الأسطح المعقدة الآن دعنا نراجع بعض المعلمات القابلة للضبط داخل عمليات cvd لإعادة وضع الركيزة في مفاعل تحت الفراغ يتم ضخ غازات المصدر في المفاعل والتي تتفاعل مع سطح الركيزة وهذا يتسبب في ترسب طبقة رقيقة على السطح يمكن استخدام المحفزات الخارجية مثل الحرارة أو البلازما لبدء أو نشر التفاعل مما يتسبب في ترسب الفيلم ستتشكل منتجات ثانوية غازية نتيجة للتفاعل ويجب يتم ضخها للخارج، هناك العديد من أنواع عمليات الترسيب الكيميائي للبخار، لكنها جميعًا تشترك في نفس الإطار. يوجد ضمن هذا الإطار

5:25 مجموعة واسعة من المتغيرات التي يمكن تغييرها. يتم تصنيف عمليات الترسيب الكيميائي للبخار وتصنيفها حسب الظروف المستخدمة. دعنا نفكر في الضغط داخل المفاعل. بعض العمليات أكثر حساسية وتتطلب فراغًا أعلى. في حين أن البعض الآخر ليس بالغ الأهمية لهذا السبب، توجد مستويات مختلفة من الترسيب الكيميائي للبخار بناءً على الضغط. وتشمل هذه الضغط الجوي والضغط المنخفض والفراغ العالي جدًا. عمليات الترسيب الكيميائي للبخار. هناك طريقة أخرى للتمييز بين عمليات الترسيب الكيميائي للبخار من خلال الحافز المستخدم داخل المفاعل. ستستخدم معظم عمليات الترسيب الكيميائي للبخار والترسيب الكيميائي الحرارة لمساعدة التفاعل على الانتشار. ومع ذلك، ستتحلل بعض العينات عند درجات حرارة عالية مثل البوليمرات أو المواد البيولوجية. لهذا السبب تستخدم بعض الأنظمة أشكالًا أخرى من

6:12 الحافز. يتضمن ذلك الترسيب الكيميائي للبخار المعزز بالبلازما والذي يتضمن تحويل المواد الأولية إلى بلازما وعمليات الترسيب الكيميائي للبخار المبتدئة ضوئيًا والتي تستخدم الأشعة فوق البنفسجية. هناك أيضًا اختلافات في كيفية إدخال المصادر بما في ذلك الترسيب الكيميائي للبخار في الطبقة الذرية والذي يقدم غازات السلائف واحدة تلو الأخرى بالتتابع بدلاً من جميعها دفعة واحدة. هذه ليست قائمة شاملة لجميع أنواع عمليات الترسيب الكيميائي للبخار، ولكن هذه بعض من أكثرها استخدامًا. يجعل الترسيب الكيميائي للبخار من الممكن إنتاج العديد من الإلكترونيات الحديثة والمواد المتقدمة في مجموعة متنوعة من المنتجات. يستخدم الترسيب الكيميائي للبخار على نطاق واسع في صناعة أشباه الموصلات لصنع المواد المستخدمة في الألواح الشمسية، والثنائيات الباعثة للضوء، والتي تسمى أيضًا مصابيح LED، والدوائر المتكاملة المستخدمة في

6:58 المكونات الموجودة في جميع أنواع الأجهزة الإلكترونية مثل الهواتف والأجهزة اللوحية وأجهزة التلفزيون والمزيد. يجعل الترسيب الكيميائي للبخار من الممكن أيضًا صنع الطلاءات التي تجعل المواد تدوم لفترة أطول مثل جعل المعادن مقاومة للصدأ والتآكل. يغطي هذا أساسيات الترسيب الكيميائي للبخار، وهي تقنية تصنيع متعددة الاستخدامات تستخدم في تكنولوجيا النانو مما يجعل من الممكن إنتاج مواد nextg لمجموعة متنوعة من التطبيقات. شكرًا للمشاهدة.