پتلی فلم جمع کرنے کی ٹیکنالوجی پر ایک قریبی نظر

پتلی فلمیں محققین کی توجہ مبذول کرتی رہتی ہیں۔ یہ مضمون ان کی ایپلی کیشنز، متغیر جمع کرنے کے طریقوں، اور مستقبل کے استعمال کے بارے میں موجودہ اور زیادہ گہرائی سے تحقیق پیش کرتا ہے۔
"فلم" دو جہتی (2D) مواد کے لیے ایک رشتہ دار اصطلاح ہے جو اس کے سبسٹریٹ سے بہت پتلی ہے، چاہے اس کا مقصد سبسٹریٹ کو ڈھانپنا ہو یا دو سطحوں کے درمیان سینڈوچ کیا جائے۔ موجودہ صنعتی ایپلی کیشنز میں، ان پتلی فلموں کی موٹائی عام طور پر ذیلی نینو میٹر (nm) جوہری طول و عرض (یعنی <1 nm) سے لے کر کئی مائکرو میٹر (μm) تک ہوتی ہے۔ سنگل لیئر گرافین کی موٹائی ایک کاربن ایٹم ہے (یعنی ~0.335 nm)۔
پراگیتہاسک دور میں فلموں کو آرائشی اور تصویری مقاصد کے لیے استعمال کیا جاتا تھا۔ آج عیش و آرام کی اشیاء اور زیورات پر کانسی، چاندی، سونا اور پلاٹینم جیسی قیمتی دھاتوں کی پتلی فلموں سے لیپت ہے۔
فلموں کا سب سے عام استعمال سطحوں کو کھرچنے، اثر، خروںچ، کٹاؤ اور رگڑنے سے جسمانی تحفظ ہے۔ ڈائمنڈ نما کاربن (DLC) اور MoSi2 تہوں کا استعمال آٹوموٹو انجنوں کو میکانکی حرکت پذیر حصوں کے درمیان رگڑ کی وجہ سے پہننے اور اعلی درجہ حرارت کے سنکنرن سے بچانے کے لیے کیا جاتا ہے۔
پتلی فلموں کا استعمال رد عمل والی سطحوں کو ماحول سے بچانے کے لیے بھی کیا جاتا ہے، چاہے یہ آکسیڈیشن ہو یا نمی کی وجہ سے ہائیڈریشن۔ سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز، ڈائی الیکٹرک فلم سیپریٹرز، پتلی فلم الیکٹروڈز، اور برقی مقناطیسی مداخلت (EMI) کے شعبوں میں شیلڈنگ کوندکٹو فلموں کو بہت زیادہ توجہ ملی ہے۔ خاص طور پر، میٹل آکسائیڈ فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹرز (MOSFETs) میں کیمیاوی اور تھرمل طور پر مستحکم ڈائی الیکٹرک فلمیں ہوتی ہیں جیسے SiO2، اور تکمیلی میٹل آکسائیڈ سیمی کنڈکٹرز (CMOS) کنڈکٹو کاپر فلموں پر مشتمل ہوتے ہیں۔
پتلی فلم کے الیکٹروڈس توانائی کی کثافت کے تناسب کو سپر کیپیسیٹرز کے حجم میں کئی گنا بڑھا دیتے ہیں۔ اس کے علاوہ، دھاتی پتلی فلمیں اور فی الحال MXenes (ٹرانزیشن میٹل کاربائیڈز، نائٹرائڈز یا کاربونیٹرائڈز) پیرووسکائٹ سیرامک ​​پتلی فلمیں الیکٹرانک اجزاء کو برقی مقناطیسی مداخلت سے بچانے کے لیے بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی ہیں۔
PVD میں، ہدف کے مواد کو بخارات بنا کر ایک ویکیوم چیمبر میں منتقل کیا جاتا ہے جس میں سبسٹریٹ ہوتا ہے۔ صرف گاڑھا ہونے کی وجہ سے سبسٹریٹ کی سطح پر بخارات جمع ہونا شروع ہو جاتے ہیں۔ ویکیوم نجاست کے اختلاط اور بخارات کے مالیکیولز اور گیس کے بقایا مالیکیولز کے درمیان ٹکراؤ کو روکتا ہے۔
بھاپ میں داخل ہونے والی ہنگامہ خیزی، درجہ حرارت کا میلان، بھاپ کے بہاؤ کی شرح، اور ہدف کے مواد کی اویکت حرارت فلم کی یکسانیت اور پروسیسنگ کے وقت کا تعین کرنے میں اہم کردار ادا کرتی ہے۔ بخارات کے طریقوں میں مزاحمتی حرارت، الیکٹران بیم ہیٹنگ اور حال ہی میں مالیکیولر بیم ایپیٹیکسی شامل ہیں۔
روایتی PVD کے نقصانات بہت زیادہ پگھلنے والے مقامات کے مواد کو بخارات میں تبدیل کرنے میں ناکامی اور بخارات کی گاڑھائی کے عمل کی وجہ سے جمع شدہ مواد میں پیدا ہونے والی ساختی تبدیلیاں ہیں۔ Magnetron sputtering اگلی نسل کی جسمانی جمع کرنے کی تکنیک ہے جو ان مسائل کو حل کرتی ہے۔ میگنیٹران سپٹرنگ میں، ہدف کے مالیکیولز کو توانائی بخش مثبت آئنوں کے ساتھ بمباری کے ذریعے میگنیٹران کے ذریعہ پیدا ہونے والے مقناطیسی میدان کے ذریعے نکالا جاتا ہے۔
پتلی فلمیں جدید الیکٹرونک، آپٹیکل، مکینیکل، فوٹوونک، تھرمل اور میگنیٹک ڈیوائسز اور یہاں تک کہ سجاوٹ کی اشیاء میں اپنی استعداد، کمپیکٹ پن اور فعال خصوصیات کی وجہ سے ایک خاص مقام رکھتی ہیں۔ پی وی ڈی اور سی وی ڈی سب سے زیادہ استعمال شدہ بخارات جمع کرنے کے طریقے ہیں جن کی موٹائی چند نینو میٹر سے لے کر چند مائکرو میٹر تک ہوتی ہے۔
جمع شدہ فلم کی حتمی شکل اس کی کارکردگی اور کارکردگی کو متاثر کرتی ہے۔ تاہم، پتلی فلم کے بخارات جمع کرنے کی تکنیکوں کو دستیاب پروسیس ان پٹس، منتخب ٹارگٹ میٹریلز، اور سبسٹریٹ خصوصیات کی بنیاد پر پتلی فلم کی خصوصیات کی درست پیش گوئی کرنے کے لیے مزید تحقیق کی ضرورت ہوتی ہے۔
عالمی سیمی کنڈکٹر مارکیٹ ایک دلچسپ دور میں داخل ہو چکی ہے۔ چپ ٹکنالوجی کی مانگ نے صنعت کی ترقی کو تیز اور پسماندہ کیا ہے، اور موجودہ چپ کی کمی کچھ عرصے تک جاری رہنے کی امید ہے۔ موجودہ رجحانات صنعت کے مستقبل کو تشکیل دینے کا امکان ہے کیونکہ یہ جاری ہے۔
گرافین پر مبنی بیٹریوں اور سالڈ اسٹیٹ بیٹریوں کے درمیان بنیادی فرق الیکٹروڈ کی ساخت ہے۔ اگرچہ کیتھوڈس میں اکثر ترمیم کی جاتی ہے، کاربن کے الاٹروپس کو بھی انوڈس بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔
حالیہ برسوں میں، انٹرنیٹ آف تھنگز کو تقریباً تمام شعبوں میں تیزی سے نافذ کیا گیا ہے، لیکن یہ خاص طور پر الیکٹرک گاڑیوں کی صنعت میں اہم ہے۔