펄스 레이저 증착이란 무엇입니까?
펄스 레이저 증착(PLD)은 다양한 기판에 다양한 박막을 증착하는 데 사용됩니다. 엑시머 레이저의 높은 에너지와 짧은 파장은 탁월한 증착 속도와 우수한 화학량론을 갖춘 고품질 필름을 생성합니다.
펄스 레이저 증착(PLD)은 진공 상태에서 기판에 박막을 증착하는 데 사용되는 물리적 기상 증착(PVD) 기술입니다. PLD에서는 레이저 펄스가 대상 물질로 향하여 대상 물질을 기화시키고 기화된 물질 기둥을 생성합니다. 이 기화된 물질 기둥은 기판 위로 이동하여 응축되어 얇은 필름을 형성합니다.
엑시머 레이저은 높은 펄스 에너지가 대량 생산을 통한 연구에 적합한 박막 성장 속도를 제공하기 때문에 많은 PLD 응용 분야에서 선호되는 레이저입니다. 마찬가지로 중요한 점은 이러한 자외선 레이저의 높은 광자 에너지가 모든 종류의 재료에 대해 탁월한 필름 화학량론을 보장한다는 것입니다. 이는 대부분의 응용 분야에서 핵심 요구 사항입니다.
화학양론적 증착, 무엇과 왜?
PLD에서 화학량론의 중요성은 타겟 물질의 조성 및 증착된 필름의 원하는 조성과 관련이 있습니다. 화학양론은 화합물의 원소 비율을 의미하며 증착된 필름의 특성을 결정하는 중요한 요소입니다. PLD에서 원하는 구성과 특성을 가진 필름을 얻으려면 필름에서 타겟 물질의 원래 화학량론이 유지되어야 합니다.
예를 들어 타겟 물질이 TiO와 같은 산화물인 경우2, 증착된 필름이 원하는 TiO 화학양론을 갖도록 타겟의 화학량론을 신중하게 제어해야 합니다.2. Ti와 같이 타겟 물질의 화학양론이 다른 경우1.5O2.5, 증착된 필름도 이 구성을 갖게 되며, 이로 인해 원하는 것과 다른 특성을 가진 필름이 생성될 수 있습니다.
전반적으로 PLD에서 화학양론의 중요성은 증착된 필름의 구성과 특성을 제어하는 능력에 있으며, 이를 통해 다양한 응용 분야에 대해 원하는 특정 특성을 가진 필름을 생성할 수 있습니다.
화학량론적 PLD는 타겟과 동일한 구성으로 필름을 생성합니다.
엑시머 – 높은 광자 에너지 및 높은 플루언스
목표 물질의 화학양론을 제어하는 것 외에도 원하는 필름 특성을 얻으려면 PLD에서 레이저 에너지와 플루언스(단위 면적당 증착된 레이저 에너지의 양)도 주의 깊게 제어해야 합니다. 레이저 에너지와 플루언스를 조정함으로써 증착된 필름의 미세 구조와 형태적 특성을 특정 요구 사항에 맞게 조정할 수 있습니다. 엑시머는 광범위한 레이저 에너지와 플루언스를 지원하며 두 가지 모두를 정밀하게 제어합니다. 일관성 엑시머 레이저 독특하게 높은 펄스 에너지를 전달하여 가능한 가장 빠른 증착 속도를 제공합니다.
다양한 응용 프로그램의 범위가 점점 커지고 있음
탁월한 화학양론과 높은 증착 속도는 엑시머 기반 PLD가 다층 고온 초전도(HTS) 테이프에 필요한 품질과 품질을 갖춘 희토류 바륨 구리 산화물(REBCO) 필름을 만드는 유일하게 입증된 대량 생산 방법인 핵심 이유입니다.
그러나 PLD는 광학 코팅, 전자 장치 및 생물의학 응용 분야용 박막 생성을 포함하여 광범위한 다른 중요한 응용 분야를 가지고 있습니다. 광학 코팅에서 PLD는 특정 굴절률을 가진 얇은 필름을 증착하는 데 사용되므로 특정 방식으로 빛을 조작할 수 있는 코팅을 만들 수 있습니다. 전자 장치에서 PLD는 태양 전지 및 기타 전자 장치 제조를 위해 실리콘과 같은 반도체 재료의 박막을 증착하는 데 사용됩니다.
PLD는 빛을 감지하거나 방출하는 광소자의 전면 전극을 형성하는 투명 전도성 산화물(TCO)의 박막을 생산하는 데에도 매우 유용합니다.
PLD는 또한 의료용 임플란트 및 장치에 사용하기 위해 생체 적합성 박막을 증착하는 데 사용되는 생체 의학 분야에도 적용됩니다. 예를 들어, PLD는 뼈의 미네랄 성분과 유사한 생체 적합성 물질인 수산화인회석을 티타늄과 같은 임플란트 재료에 증착하여 뼈 성장을 촉진하고 임플란트의 생체 적합성을 향상시키는 데 사용될 수 있습니다.
다른 방법은 어떻습니까?
광범위한 적용 범위 외에도 PLD는 다른 박막 증착 기술에 비해 몇 가지 장점을 제공합니다. PLD는 결정성이 좋은 고품질 박막 증착이 가능하며, 높은 증착 속도로 필름을 증착할 수 있는 능력을 갖추고 있습니다. 또한 PLD는 필름 구성 및 미세 구조를 고도로 제어하여 필름을 증착할 수 있으므로 원하는 특정 특성을 가진 박막을 생성하는 데 유용한 도구가 됩니다.
또한 PLD는 금속, 세라믹 및 폴리머를 포함한 다양한 기판 재료에 필름을 증착할 수 있는 능력이 있습니다. 이러한 다양성 덕분에 PLD는 광범위한 산업 및 응용 분야에서 사용될 수 있으므로 재료 과학 및 엔지니어링 연구에 중요한 도구가 됩니다.
PLD의 실질적인 과제는 무엇입니까?
PLD의 과제 중 하나는 레이저 소스, 타겟 재료 및 진공 챔버를 포함한 특수 장비가 필요하다는 것입니다. 이 장비의 비용과 특수성으로 인해 일부 산업에서는 PLD의 광범위한 채택이 제한될 수 있습니다.
PLD의 또 다른 과제는 프로세스의 복잡성입니다. 원하는 필름 특성을 얻으려면 레이저 에너지 및 플루언스, 목표 화학양론, 기판 온도를 모두 주의 깊게 제어해야 합니다. 이를 위해서는 높은 수준의 기술 전문 지식이 필요하며 일부 연구원 및 제조업체의 PLD 활용 능력이 제한될 수 있습니다.
PLD의 결론
이런 어려움에도 불구하고,PLD은박막 증착을 위해 계속해서 널리 사용되고 가치 있는 기술입니다. 원하는 특정 특성을 지닌 고품질 필름을 증착할 수 있는 능력으로 인해 다양한 산업 및 응용 분야에서 중요한 도구가 되었습니다.
요약하면, PLD는 원하는 특정 특성을 가진 박막을 증착하는 데 중요한 기술입니다. 고품질 화학량론적 필름을 증착할 수 있는 다용성과 능력 덕분에 재료 과학 및 엔지니어링 연구와 광학 코팅, 전자 장치 및 생물의학 응용 분야를 포함한 광범위한 박막 산업 응용 분야 개발을 위한 귀중한 도구가 되었습니다.