لایه نشانی با لیزر پالسی

رسوب لیزری پالسی یک تکنیک انباشت بخار فیزیکی است که یک تیغه لیزری، پالسی با قدرت زیاد در درون اتاق خلا روی ماده ای که رسوب کرده است، متمرکز می شود. این ماده از یک هدف در یک شعله پلاسمایی، که آن را به عنوان یک لایه نازک ته نشین می کند تبخیر شده است. ( مثل یک ویفر سیلیکونی که به هدف می خورد ) این پروسه می تواند در خلاء فوق - بالا اتفاق بیفتد یا در حضور یک گاز پس زمینه مثل اکسیژن، که معمولاً وقتی اکسید رسوبی کاملاً لایه های رسوبی را اکسیژنه می کند، استفاده می شود. درحالی که جزئیات اولیه نسبت به بسیاری دیگر از تکنیک های رسوب گیری ساده تر است، آثار فیزیکی برهمکنش لیزری به نسبت پیچیدگی بالاتری دارد. وقتی پالس لیزر توسط هدف جذب می شود ابتدا انرژی به تحریک الکترونیکی و سپس به انرژی گرمایی، شیمیایی و مکانیکی که در نتیجه تبخیر ( تصاعد ) ، فرسایش، تبدیل پلاسمایی و حتی پوسته پوسته سازی است، تبدیل می شود. [ ۱]
انواع اهداف پرتابشونده که در خلا اطراف شکل یک شعله شامل انواع انرژی زا شامل اتم، مولکول، الکترون، یون، خوشه، ذرات و گلبول های مذاب رسوب شدن معمولاً روی لایه داغ گسترش می یابند.
مکانیزم های رسوب گذاری پالس لیزری بسیار پیچیده هستند، که شامل پروسه فرسایش ماده، هدف گذاری توسط تراش و پوسته سازی لیزر، ارتقاء شعله پلاسما با یونهای انرژی زایی بالا، الکترون ها مثل نوترون ها و کریستالی شدن غشا روی زیر لایه گرم شده می باشد. این پروسه معمولاً به چهار مرحله تقسیم می شود:
• جذب لیزر روی سطح هدف و ساییدگی لیزر از ماده هدف و تولید پلاسما
• دینامیک پلاسما
• رسوبگذاری ماده فرسایش یافته روی زیرلایه
• - هسته زایی و رشد غشا روی سطح زیر لایههر کدام از این مراحل برای کریستالی شدن ( بلوریدگی ) ، هم شکلی، یکنواختی و استوکیومتری غشایی نهایی ضروری است. پرکاربرد ترین روش برای مدلسازی فرایند رسوب گذاری پالس لیزری تکنیک مونت  کارلو ( Monte Carlo ) می باشد. [ ۲]
فرسایش ماده هدف گذاری شده توسط پرتو افشانی لیزری و تولید پلاسما فرایندهای بسیار پیچیده ای هستند. جداسازی اتم ها از توده مواد، به وسیله تبخیر توده روی سطح پخش، در شرایط غیر تعادلی انجام میشود. در این حال پالس تصادفی لیزر به اندازه عمق نفوذ در سطح ماده نفوذ می کند. اندازه عمق نفوذ به طول موج لیزر و شاخص شکست و انحراف ماده هدف گذاری در طول موج لیزر اعمال شده، بستگی دارد و معمولاً برای بیشتر مواد در محدوده 10nm می باشد. میدان الکتریکی قوی ای که توسط نور لیزر تولید شده به اندازه کافی برای برداشتن الکترونها از توده مواد جسم، قوی می باشد. این فرایند در محدوده 10ps از پالس لیزر  ns اتفاق می افتد و توسط فرایندهای غیر خطی شامل یونیزاسیون فوتون چندگانه که توسط شکاف های میکروسکوپی سطحی، برون ریزی و برآمدگی ها بهسازی می شود، ناشی می شوند که میدان الکتریکی را افزایش می دهد. الکترون های آزاد در درون میدان الکترومغناطیسی نور لیزر، نوسان می کنند و با اتمهای توده مواد برخورد می کنند در نتیجه بخشی از انرژی شان را به شبکه مواد هدف گذاری درون محدوده سطحی منتقل می کنند. بنابراین سطح هدف گرم می شود و ماده تبخیر می شود. [ ۳]