আয়ন আবরণ প্রযুক্তি

ফিল্ম জমা করার জন্য ভ্যাকুয়াম ইভাপোরেশন পদ্ধতির প্রধান বৈশিষ্ট্য হলো এর উচ্চ জমা হওয়ার হার। স্পাটারিং পদ্ধতির প্রধান বৈশিষ্ট্য হলো বিভিন্ন ধরণের ফিল্ম উপাদান ব্যবহারের সুযোগ এবং ফিল্ম স্তরের ভালো সমরূপতা, কিন্তু এর জমা হওয়ার হার কম। আয়ন কোটিং হলো এমন একটি পদ্ধতি যা এই দুটি প্রক্রিয়াকে একত্রিত করে।

আয়ন আবরণের নীতি এবং ফিল্ম গঠনের শর্তাবলী
আয়ন কোটিং-এর কার্যপ্রণালী ছবিতে দেখানো হয়েছে। ভ্যাকুয়াম চেম্বারটিকে 10⁻⁴ Pa-এর নিচের চাপে পাম্প করা হয় এবং তারপর 0.1~1 Pa চাপে নিষ্ক্রিয় গ্যাস (যেমন আর্গন) দিয়ে পূর্ণ করা হয়। সাবস্ট্রেটে 5 kV পর্যন্ত একটি নেগেটিভ ডিসি ভোল্টেজ প্রয়োগ করার পর, সাবস্ট্রেট এবং ক্রুসিবলের মধ্যে একটি নিম্নচাপের গ্যাস গ্লো ডিসচার্জ প্লাজমা জোন তৈরি হয়। নিষ্ক্রিয় গ্যাসের আয়নগুলো বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র দ্বারা ত্বরান্বিত হয়ে সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে আঘাত করে, যার ফলে ওয়ার্কপিসের পৃষ্ঠ পরিষ্কার হয়। এই পরিষ্কারকরণ প্রক্রিয়া সম্পন্ন হওয়ার পর, ক্রুসিবলে থাকা কোটিং করার উপাদানের বাষ্পীভবনের মাধ্যমে কোটিং প্রক্রিয়া শুরু হয়। বাষ্পীভূত বাষ্প কণাগুলো প্লাজমা জোনে প্রবেশ করে এবং বিয়োজিত নিষ্ক্রিয় ধনাত্মক আয়ন ও ইলেকট্রনের সাথে সংঘর্ষে লিপ্ত হয়, এবং কিছু বাষ্প কণা বিয়োজিত হয়ে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের ত্বরণে ওয়ার্কপিস এবং কোটিং পৃষ্ঠে আঘাত করে। আয়ন প্লেটিং প্রক্রিয়ায় সাবস্ট্রেটের উপর শুধু ধনাত্মক আয়নের জমা হওয়াই নয়, বরং স্পাটারিংও ঘটে, তাই পাতলা ফিল্ম তখনই গঠিত হতে পারে যখন জমা হওয়ার প্রভাব স্পাটারিং প্রভাবের চেয়ে বেশি হয়।

আয়ন কোটিং প্রক্রিয়া, যেখানে সাবস্ট্রেটকে সর্বদা উচ্চ-শক্তির আয়ন দ্বারা আঘাত করা হয়, তা খুবই পরিষ্কার এবং স্পাটারিং ও ইভাপোরেশন কোটিং-এর তুলনায় এর বেশ কিছু সুবিধা রয়েছে।

(1) শক্তিশালী আঠালো ভাব, আবরণের স্তর সহজে উঠে যায় না।
(ক) আয়ন কোটিং প্রক্রিয়ায়, গ্লো ডিসচার্জ দ্বারা উৎপন্ন বিপুল সংখ্যক উচ্চ-শক্তির কণা ব্যবহার করে সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে একটি ক্যাথোডিক স্পাটারিং প্রভাব তৈরি করা হয়। এই প্রক্রিয়াটি সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে শোষিত গ্যাস এবং তেলকে স্পাটারিং ও পরিষ্কার করার মাধ্যমে সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠকে বিশুদ্ধ করে এবং এই প্রক্রিয়া সম্পূর্ণ কোটিং প্রক্রিয়া সম্পন্ন না হওয়া পর্যন্ত চলতে থাকে।
(খ) কোটিং-এর প্রাথমিক পর্যায়ে, স্পাটারিং এবং ডিপোজিশন সহাবস্থান করে, যা ফিল্ম বেসের ইন্টারফেসে উপাদানগুলির একটি ট্রানজিশন লেয়ার অথবা ফিল্ম উপাদান এবং বেস উপাদানের মিশ্রণ তৈরি করতে পারে, যাকে “সিউডো-ডিফিউশন লেয়ার” বলা হয়, যা ফিল্মের আনুগত্যের কর্মক্ষমতা কার্যকরভাবে উন্নত করতে পারে।
(2) ভালো আবৃত করার বৈশিষ্ট্য। এর একটি কারণ হলো, আবরণী উপাদানের পরমাণুগুলো উচ্চ চাপে আয়নিত হয় এবং সাবস্ট্রেটে পৌঁছানোর প্রক্রিয়ায় গ্যাস অণুর সাথে বেশ কয়েকবার সংঘর্ষ করে, যার ফলে আবরণী উপাদানের আয়নগুলো সাবস্ট্রেটের চারপাশে ছড়িয়ে পড়তে পারে। এছাড়াও, আয়নিত আবরণী উপাদানের পরমাণুগুলো বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের প্রভাবে সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে জমা হয়, ফলে পুরো সাবস্ট্রেটের উপর একটি পাতলা স্তর জমা হয়, যা বাষ্পীভবন আবরণ (evaporation coating) দ্বারা অর্জন করা যায় না।
(3) জমা হওয়া ফিল্মের উপর ধনাত্মক আয়নের ক্রমাগত আঘাতের ফলে ঘনীভূত পদার্থের স্পাটারিং হয়, যা আবরণের স্তরের ঘনত্ব উন্নত করে।
(4) ধাতব বা অধাতব পদার্থের উপর বিভিন্ন ধরণের আবরণী উপাদান এবং স্তর প্রয়োগ করা যেতে পারে।
(5) কেমিক্যাল ভেপার ডিপোজিশন (CVD)-এর তুলনায়, এর সাবস্ট্রেট তাপমাত্রা কম, সাধারণত 500°C-এর নিচে, কিন্তু এর আনুগত্য শক্তি কেমিক্যাল ভেপার ডিপোজিশন ফিল্মের সাথে সম্পূর্ণরূপে তুলনীয়।
(6) উচ্চ জমা হার, দ্রুত ফিল্ম গঠন, এবং কয়েক দশ ন্যানোমিটার থেকে মাইক্রন পর্যন্ত ফিল্মের আবরণের পুরুত্ব থাকতে পারে।

আয়ন কোটিং-এর অসুবিধাগুলো হলো: ফিল্মের পুরুত্ব সঠিকভাবে নিয়ন্ত্রণ করা যায় না; সূক্ষ্ম কোটিং-এর প্রয়োজন হলে ত্রুটির ঘনত্ব বেশি থাকে; এবং কোটিং করার সময় গ্যাস পৃষ্ঠে প্রবেশ করে, যা পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্য পরিবর্তন করে দেয়। কিছু ক্ষেত্রে, গহ্বর এবং নিউক্লিয়াস (১ ন্যানোমিটারের চেয়ে ছোট)ও গঠিত হয়।

জমা হওয়ার হারের ক্ষেত্রে, আয়ন কোটিং বাষ্পীভবন পদ্ধতির সাথে তুলনীয়। ফিল্মের গুণমানের ক্ষেত্রে, আয়ন কোটিং দ্বারা উৎপাদিত ফিল্মগুলি স্পাটারিং দ্বারা প্রস্তুত ফিল্মগুলির কাছাকাছি বা তার চেয়েও ভালো।