Mengapa Kromium (Cr) Digunakan sebagai Lapisan Adhesi pada Deposisi Film Tipis?

Film emas (Au) dan tembaga (Cu) sering kali menunjukkan daya rekat yang buruk bila diendapkan langsung pada kaca, kuarsa, atau silikon. Oleh karena itu, lapisan adhesi kromium (Cr) yang tipis biasanya diendapkan terlebih dahulu untuk meningkatkan keandalan ikatan dan pelapisan.

Jadi mengapa lapisan tipis seperti itu bisa membuat perbedaan besar?

Mengapa Lapisan Emas dan Tembaga Cenderung Terkelupas?

Permukaan kaca, kuarsa, dan silikon stabil secara kimia, sehingga menyulitkan banyak logam untuk membentuk ikatan kuat dengan substrat tersebut. Ketika emas atau tembaga diendapkan langsung ke bahan-bahan ini, film sering kali bergantung terutama pada interaksi fisik yang lemah pada antarmuka daripada ikatan kimia yang kuat. Akibatnya, lapisan dapat terkelupas, retak, atau delaminasi selama siklus termal, pembentukan dadu, pengemasan, atau proses pasca{2}}pengendapan lainnya.

Perbedaannya terletak pada sifat logam itu sendiri.

• Emasadalah logam mulia yang sangat inert dengan afinitas yang sangat rendah terhadap oksigen. Daripada berikatan dengan permukaan kaca atau silikon yang kaya oksida-, atom emas cenderung berikatan satu sama lain. Hal ini membatasi daya rekat antara film yang diendapkan dan substrat.
• Tembaga lebih aktif secara kimia dibandingkan emas, namun ia juga membentuk ikatan antarmuka yang relatif lemah dengan kaca atau silikon oksida dalam kondisi pengendapan yang khas. Oleh karena itu, film tembaga sering kali memerlukan lapisan adhesi ketika diendapkan pada substrat berbasis oksida-.

Inilah sebabnya mengapa kromium banyak digunakan sebagai lapisan perekat. Diposisikan di antara substrat dan film logam fungsional, ini menciptakan antarmuka yang lebih stabil dan secara signifikan meningkatkan daya rekat lapisan.

Bagaimana Kromium Meningkatkan Adhesi?

Kromium sering digambarkan sebagai lapisan adhesi, namun tidak berfungsi seperti perekat konvensional. Sebaliknya, ini menciptakan antarmuka yang lebih stabil antara substrat dan film logam fungsional, sehingga lapisan dapat terikat lebih aman.

• Ikatan ke Substrat

Kromium secara kimia lebih reaktif dibandingkan logam seperti emas atau tembaga. Selama pengendapan, ia mudah berinteraksi dengan oksigen pada permukaan kaca, silikon oksida, dan banyak substrat keramik, membentuk lapisan antarmuka tipis kromium oksida (Cr₂O₃). Lapisan ini memperkuat ikatan antara lapisan dan substrat, memberikan fondasi yang stabil untuk lapisan yang diendapkan di atasnya.

• Ikatan pada Logam Fungsional

Selain berikatan baik dengan substrat, kromium juga membentuk antarmuka yang stabil dengan logam seperti emas, tembaga, dan nikel. Hasilnya, struktur film tipis-umumnya terdiri dari tiga lapisan:

Substrat → Lapisan Adhesi Kromium → Film Logam Fungsional

Lapisan kromium berfungsi sebagai lapisan transisi antara substrat dan lapisan fungsional, meningkatkan daya rekat keseluruhan sistem film.

• Tipis tapi Efektif

Lapisan adhesi kromium biasanya saja5–20nmtebal. Meskipun ketebalannya kecil, bahan ini dapat meningkatkan daya rekat lapisan secara signifikan tanpa mempengaruhi konduktivitas listrik, sifat optik, atau karakteristik fungsional lainnya dari film logam secara signifikan. Inilah salah satu alasan mengapa kromium tetap menjadi salah satu bahan lapisan adhesi-yang paling banyak digunakan dalam deposisi film-tipis.

Dimana Kromium Digunakan sebagai Lapisan Adhesi?

Karena kemampuannya meningkatkan ikatan antar muka, kromium banyak digunakan dalam pengendapan film-tipis di berbagai industri. Aplikasi yang umum meliputi:

• Film emas pada substrat kaca
• Interkoneksi tembaga pada wafer silikon
• Pelapis optik dan film reflektif
• perangkat MEMS
• Metalisasi semikonduktor
• Elektroda sensor
• OLED dan teknologi tampilan

Pada sebagian besar aplikasi-film tipis, kromium berfungsi sebagai lapisan bawah, bukan pelapis fungsional akhir.

Bagaimana Kromium Digunakan dalam Deposisi Vakum?

Dalam evaporasi termal dan evaporasi berkas elektron, kromium biasanya disuplai sebagai bahan sumber untuk deposisi film-tipis. Tergantung pada sistem penguapan dan persyaratan proses, bahan ini tersedia dalam beberapa bentuk, termasuk pelet, potongan, dan batang.Pelet Kromiumbanyak digunakan dalam sistem pelapisan laboratorium dan industri karena mudah dimuat dan memberikan penguapan yang stabil.

Untuk sputtering magnetron dan proses PVD lainnya, kromium disuplai sebagaiTarget Sputtering Kromium. Pemilihan bahan kromium tergantung pada proses pengendapan dan peralatan.

Kesimpulan

Meskipun tebalnya hanya beberapa nanometer, lapisan adhesi kromium memainkan peran penting dalam meningkatkan keandalan lapisan. Baik untuk manufaktur semikonduktor, pelapis optik, atau aplikasi penelitian, memilih bahan kromium yang tepat merupakan bagian penting dalam mencapai kinerja film-tipis yang andal.