نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، فیزیک، پژوهشکده فوتونیک و فناوری‌های کوانتومی، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، تهران، ایران

2 کارشناسی ارشد، فیزیک، دانشگاه پیام نور

3 استادیار، فیزیک، دانشگاه پیام نور

4 کارشناسی ارشد، فیزیک، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

چکیده

در این مقاله، فرایند لایه نشانی با لیزر پالسی و در حضور گاز پس‌زمینه به روش مونت کارلو شبیه‌سازی شده است. به طور خاص رشد فلز آلومینیوم در محیط گاز زنون پس‌زمینه و در فشار 50 میلی تور شبیه‌سازی شده است. فواصل هدف - زیرلایه برابر با 10، 15، 20، 25 و 30 میلی متر در شبیه‌سازی‌ها مورد استفاده قرار گرفته‌اند. اطلاعات مکانی و انرژی توده یون‌های پلاسمایی شکل گرفته در این روش و نیز اطلاعات مشابه برای یون‌های کندوپاش شده از سطح لایه درحال رشد جمع‌آوری شده‌اند. توزیع ضخامتی لایه‌ها با استفاده از اطلاعات یون‌های عبوری و کندوپاش شده از سطح لایه محاسبه شده است. نتایج نشان‌دهندۀ احتمال شکل‌گیری حفره در مرکز لایه‌های درحال رشد به این روش و تشدید آن با کاهش فاصله هدف - زیرلایه است. نتایج شبیه‌سازی بیانگر نقش مؤثر یون‌های کندوپاش شده از سطح لایه در شکل‌گیری این نوع حفره‌ها است. 

کلیدواژه‌ها

[1] Vaziri, MR Rashidian, F. Hajiesmaeilbaigi, and M. H. Maleki. "Microscopic description of the thermalization process during pulsed laser deposition of aluminium in the presence of argon background gas." Journal of Physics D: Applied Physics 43.42 (2010): 425205.
[2] Bogaerts, Annemie, et al. "Laser ablation for analytical sampling: what can we learn from modeling?." Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy 58.11 (2003): 1867-1893.
[3] Itina, T. E., W. Marine, and M. Autric. "Monte Carlo simulation of pulsed laser ablation from two-component target into diluted ambient gas." Journal of applied physics 82.7 (1997): 3536-3542.
[4] Rashidian Vaziri, M. R., F. Hajiesmaeilbaigi, and M. H. Maleki. "Monte Carlo simulation of the subsurface growth mode during pulsed laser deposition." Journal of Applied Physics 110.4 (2011): 043304.
[5] J.F. Ziegler, J.P. Biersack and U. Littmark, Stopping and Range of Ions in Solids (New York :Pergamon Press) (2008).
[6] Tselev, A., A. Gorbunov, and W. Pompe. "Features of the film-growth conditions by cross-beam pulsed-laser deposition." Applied Physics A: Materials Science & Processing 69.3 (1999): 353-358.
[7] Bleiner, Davide, et al. "Laser-induced plasmas from the ablation of metallic targets: the problem of the onset temperature, and insights on the expansion dynamics." Journal of applied physics 101.8 (2007): 083301.
[8] May-Smith, T. C., D. P. Shepherd, and R. W. Eason. "Growth of a multilayer garnet crystal double-clad waveguide structure by pulsed laser deposition." Thin Solid Films 515.20 (2007): 7971-7975.
[9] D.B. Chrisey and G.K. Hubler, Pulsed Laser Deposition of Thin Films (John Wiley & Sons, New York, 1994) P. 94.
[10] A. Bogaerts , Z. Chen, R. Gijbels and A. Vertes, Spectrochimica Acta Part B 58 1867-1893 (2003).
[11] Hau, S. K., et al. "Intrinsic resputtering in pulsed‐laser deposition of lead‐zirconate‐titanate thin films." Applied physics letters 66.2 (1995): 245-247.
[12] Tyunina, M., and S. Leppävuori. "Effects of laser fluence, size, and shape of the laser focal spot in pulsed laser deposition using a multielemental target." Journal of Applied Physics 87.11 (2000): 8132-8142.
[13] Droubay, Timothy C., et al. "Nonstoichiometric material transfer in the pulsed laser deposition of LaAlO 3." Applied Physics Letters 97. 12 (2010): 124105.
[14] Fominski, V. Yu, et al. "Ion-assisted deposition of MoS x films from laser-generated plume under pulsed electric field." Journal of Applied Physics 89.2 (2001): 1449-1457.
[15] Rashidian Vaziri, M. R., Fereshteh Hajiesmaeilbaigi, and Muhammad H. Maleki. "New raster-scanned CO2 laser heater for pulsed laser deposition applications: design and modeling for homogenous substrate heating." Optical Engineering 51.4 (2012): 044301-1.