آئن بیم سپٹرنگ (IBS) ٹیکنالوجی نے گزشتہ 25 سالوں میں UV لیزر آپٹکس کو مضبوطی سے ترقی دی ہے کیونکہ اس کی الٹرا وائلٹ (UV) لیزر ایپلی کیشنز کے لیے اعلیٰ معیار کی آپٹیکل فلمیں جمع کرنے کی صلاحیت ہے (شکل 1 دیکھیں)۔ اعلیٰ معیار کے آپٹکس لیزر بیم کو جوڑ توڑ اور ہدایت دیتے ہیں اور یہ لیزر کی کارکردگی اور زندگی بھر کے لیے اہم ہیں۔ بایومیڈیکل، سیمی کنڈکٹر پروسیسنگ، مائیکرو مشیننگ اور دیگر یووی لیزر ایپلی کیشنز IBS ٹیکنالوجی کی بدولت بڑھتے رہتے ہیں۔
جبکہ UV آپٹیکل فلموں کو بہت سے چیلنجز کا سامنا کرنا پڑتا ہے، IBS ٹیکنالوجی کی آمد نے اعلیٰ معیار کی UV آپٹیکل فلموں کو جمع کرنا ممکن بنا دیا ہے۔
یووی لیزر آپٹکس کے چیلنجز کا مقابلہ کرنا
یووی لیزر آپٹکس کو درپیش چیلنجز دو گنا ہیں: جذب میں اضافہ، جو لیزر کی طاقت کو کم کرتا ہے، اور بکھرنے والا اضافہ، جو لیزر کی شدت کو کم کرتا ہے۔ آپٹیکل فلموں کو مزید نقصان پہنچ سکتا ہے اگر فلم اسٹریس، اسٹوچیومیٹری یا فلم کی کثافت کو بہتر نہ بنایا جائے۔ کوٹنگ سب سے کمزور لنک ہے، اور آپٹیکل کوٹنگز کو بہتر بنایا جائے گا اگر آپٹیکل کوٹنگ ڈیزائن، سبسٹریٹ کی صفائی، جمع کرنے اور پوسٹ ڈپوزیشن پروسیسنگ جیسے اہم پروسیسنگ مراحل میں بہتری لائی جائے۔
ہماری تحقیق آپٹیکل کوٹنگ کے مختلف پیداواری پہلوؤں پر توجہ مرکوز کرتی ہے، بشمول ہدف کا انتخاب، آکسیجن کا دباؤ، سپٹرنگ انرجی اور اینیلنگ ٹائم، جس کا مقصد IBS سسٹمز کے لیے آپٹیکل کوٹنگز کے معیار کو بہتر بنانا ہے (شکل 2 دیکھیں) [1]۔ حالیہ برسوں میں HfO2 اور SiO2 آپٹیکل پتلی فلموں پر عمل کے مختلف حالات اور پوسٹ ڈپوزیشن اینیلنگ کے اثرات کی تحقیقات کی گئی ہیں۔ تجزیہ کردہ پیرامیٹرز میں شامل ہیں:
UV خصوصیات پر دھاتی اور ڈائی الیکٹرک سپٹرنگ اہداف کا اثر؛
سٹوچیومیٹری اور فلم کی خصوصیات پر آکسیجن (O2) کا جزوی دباؤ کا اثر؛
فلم اور جمع کرنے کی خصوصیات پر آئن کی مدد سے ذرائع اور بیم توانائی کا اثر؛
سٹوچیومیٹری، تناؤ اور فلم کی خصوصیات پر اینیلنگ کا اثر۔
Veeco میں یہ پروجیکٹ Nd:YAG لیزرز میں آپٹیکل کوٹنگز پر مرکوز ہے۔ آکسائڈ فلموں کو آکسائڈ یا دھاتی اہداف سے پھٹا جا سکتا ہے۔ [2] دھاتی اہداف میں جذب کم ہوتا ہے لیکن پھٹنے کی شرح زیادہ ہوتی ہے۔ جب تک فلم کے دیگر پیرامیٹرز مطمئن ہوں گے تب تک زیادہ پھٹنے کی شرح کوٹنگ کی کارکردگی کو بہتر بنائے گی۔ HfO2 پتلی فلموں کو جمع کرتے وقت، O2 کا جزوی دباؤ ایک اہم عمل پیرامیٹر ہے، اور اگر O2 جزوی دباؤ ضروریات کو پورا نہیں کرتا ہے، تو فلمیں ساختی نقائص کا شکار ہوتی ہیں۔ خاص طور پر، آکسیجن کی کمی ذیلی بینڈ گیپ الیکٹرانک سٹیٹس پیدا کرتی ہے جو آپٹیکل اجزاء کو لیزر کو نقصان پہنچاتی ہے۔ کم آکسیجن مواد کے ساتھ غیر متوازن HfO2 فلمیں انتہائی جذب اور مبہم ہیں، اور UV لیزر آپٹکس کی ضروریات کو پورا نہیں کرسکتی ہیں۔
آئن بیم توانائی اور اینیلنگ
آئن بیم توانائی ایک اور اہم عمل عنصر ہے۔ SiO2 فلموں کو چڑھاتے وقت، آئن بیم کی توانائی کو کم کرنے سے SiO2 فلم کا جذب کم ہوجاتا ہے، اس طرح لیزر سسٹم کی کارکردگی بہتر ہوتی ہے۔ تاہم، یہ ایک قیمت پر آتا ہے. جبکہ آئن بیم کی توانائی کو کم کرنے سے فلم کا معیار بہتر ہوتا ہے، یہ جمع ہونے کی شرح کو بھی کم کرتا ہے، جو پیداواری صلاحیت کو متاثر کرتا ہے۔ SiO2 کے عمل میں، ایک معاون بیم کا استعمال منتقلی کی شرح کو بڑھانے میں مدد کرتا ہے۔
HfO2 فلموں کے لیے، معاون بیم کی توانائی میں اضافے کے ساتھ لیزر کے نقصان کے خلاف مزاحمت کم ہوتی ہے۔ ظاہر ہے، اسپٹرنگ انرجی کی اصلاح فلم کے معیار میں ایک اہم کردار ادا کرتی ہے۔
اینیلنگ فلم کے معیار میں بھی کلیدی کردار ادا کرتی ہے، کیونکہ یہ سب سے کم نقصان اور لیزر کے نقصان کے خلاف سب سے زیادہ مزاحمت حاصل کرنے کے لیے ایک اہم قدم ہے۔ پھٹنے کے عمل کے دوران، جمع شدہ فلمیں زیادہ توانائی کے جمع ہونے کی وجہ سے دباؤ اور نقائص کا شکار ہوتی ہیں۔ اینیلنگ تناؤ کو دور کرنے اور پھٹنے کے عمل کے دوران پیدا ہونے والے لٹکتے ہوئے بندھنوں کو ختم کرنے میں مدد کرتی ہے۔
اینیلنگ کا عمل فلم کے اسٹوچیومیٹرک تناسب کو بھی قدرے تبدیل کرتا ہے۔ مثالی طور پر، اینیلنگ سے فلم کے تناؤ کو کم کرنا چاہیے اور اس کے نتیجے میں زیادہ سے زیادہ آپٹیکل خصوصیات پیدا ہوتی ہیں۔ ویکو کی تحقیق سے معلوم ہوا ہے کہ اینیلنگ جمع شدہ فلموں کی خصوصیات کو بہتر بنا سکتی ہے، لیکن زیادہ دیر تک یا بہت زیادہ درجہ حرارت پر اینیلنگ نقصان دہ بھی ہو سکتی ہے۔ جب اینیلنگ کے حالات مناسب نہیں ہوتے ہیں، تو انٹرفیس کا کھردرا پن بڑھ جاتا ہے اور فلم کرسٹلائز کر سکتی ہے۔ پرتوں کی تعداد اور آپٹیکل فلموں کی ساخت مختلف یووی لیزر ایپلی کیشنز کے لیے مختلف ہو سکتی ہے، لہذا ہر پرت کے لیے اینیلنگ کا وقت بہتر ہونا چاہیے۔
