Chemical vapor deposition of ruthenium
ರುಥೇನಿಯಂನ ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆಯು ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆ (ಸಿವಿಡಿ) ಮೂಲಕ ತಲಾಧಾರಗಳ ಮೇಲೆ ರುಥೇನಿಯಂನ ತೆಳುವಾದ ಪದರಗಳನ್ನು ಠೇವಣಿ ಮಾಡುವ ಒಂದು ವಿಧಾನವಾಗಿದೆ. ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆಯಲ್ಲಿ (ಸಿವಿಡಿ) ವೇಗವರ್ಧಕದ ಅಶುದ್ಧತೆ-ಮುಕ್ತ ಫಿಲ್ಮ್ಗಳನ್ನು ಬೆಳೆಯುವ ಪ್ರಯತ್ನದಲ್ಲಿ ಒಂದು ವಿಶಿಷ್ಟ ಸವಾಲು ಉದ್ಭವಿಸುತ್ತದೆ. ರುಥೇನಿಯಂ ಲೋಹವು ಸಿ-ಎಚ್ ಮತ್ತು ಸಿ-ಸಿ ಬಂಧಗಳನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಸಿ-ಎಚ್ ಮತ್ತು ಸಿ-ಸಿ ಬಂಧದ ಛೇದನಕ್ಕೆ ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಇದು ಎಲ್ಲಾ ಲೋಹ-ಸಾವಯವ ಸಿ. ವಿ. ಡಿ ಪೂರ್ವಗಾಮಿಗಳಿಗೆ ಸಂಭಾವ್ಯ ವೇಗವರ್ಧಕ ವಿಭಜನೆಯ ಮಾರ್ಗವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಗಮನಾರ್ಹ ಇಂಗಾಲದ ಸಂಯೋಜನೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು. ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ ಹೋಲುವ ವೇಗವರ್ಧಕವಾದ ಪ್ಲಾಟಿನಂ, ಐದು ಮತ್ತು ಆರು-ಸದಸ್ಯರ ಆವರ್ತಕ ಹೈಡ್ರೋಕಾರ್ಬನ್ಗಳ ನಿರ್ಜಲೀಕರಣವನ್ನು ಬೆಂಜೀನ್ ಆಗಿ ವೇಗವರ್ಧಿಸುತ್ತದೆ. ರುಥೇನಿಯಂನ ಡಿ-ಬ್ಯಾಂಡ್ಗಳು ಪ್ಲಾಟಿನಮ್ನಲ್ಲಿರುವವುಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತವೆ, ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಪ್ಲಾಟಿನಂಗಿಂತ ಬಲವಾದ ರುಥೇನಿಯಮ್-ಆಡ್ಸರ್ಬೇಟ್ ಬಂಧಗಳನ್ನು ಊಹಿಸುತ್ತವೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ರುಥೇನಿಯಂ ಐದು ಮತ್ತು ಆರು-ಸದಸ್ಯರ ಹೈಡ್ರೋಕಾರ್ಬನ್ ಉಂಗುರಗಳ ನಿರ್ಜಲೀಕರಣವನ್ನು ಬೆಂಜೀನ್ಗೆ ವೇಗವರ್ಧಿಸುವ ಸಾಧ್ಯತೆಯಿದೆ. ಬೆಂಜೀನ್ ನಿರ್ಜಲೀಕರಣವು ರುಥೇನಿಯಮ್ ಮೇಲ್ಮೈಗಳ ಮೇಲೆ ಮತ್ತಷ್ಟು ಹೈಡ್ರೋಕಾರ್ಬನ್ ತುಣುಕುಗಳಾಗಿ ರುಥೇನಿಯಮ್ ಮೇಲ್ಮೈಗಳ ಮೇಲೆ ಅಸಿಟಿಲೀನ್ ಮತ್ತು ಎಥೀನ್ನಿಂದ ರೂಪುಗೊಂಡ ತುಣುಕುಗಳನ್ನು ಹೋಲುತ್ತದೆ. ಬೆಂಜೀನ್, ಅಸಿಟಿಲೀನ್ ಮತ್ತು ಎಥೀನ್ ಜೊತೆಗೆ, ಪೈರಿಡಿನ್ ಸಹ ರುಥೇನಿಯಮ್ ಮೇಲ್ಮೈಗಳ ಮೇಲೆ ಕೊಳೆಯುತ್ತದೆ, ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಬಂಧಿಸಲಾದ ತುಣುಕುಗಳನ್ನು ಬಿಡುತ್ತದೆ. ವೇಗವರ್ಧಕವಾಗಿ ಅದರ ಕೈಗಾರಿಕಾ ಪ್ರಾಮುಖ್ಯತೆಯಿಂದಾಗಿ ರುಥೇನಿಯಂ ಅನ್ನು ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ವೇಗವರ್ಧಕ ಸಾಹಿತ್ಯದಲ್ಲಿ ಅಸಾಧಾರಣವಾಗಿ ಚೆನ್ನಾಗಿ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ. ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ರುಥೇನಿಯಂನ ಮೇಲೆ ವೈಯಕ್ತಿಕ ಆಣ್ವಿಕ ನಡವಳಿಕೆಯ ಬಗ್ಗೆ ಅನೇಕ ಅಧ್ಯಯನಗಳಿವೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಪ್ರತಿ ಲಿಗ್ಯಾಂಡ್ನ ನಡವಳಿಕೆಯನ್ನು ತನ್ನದೇ ಆದ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು ಪರಸ್ಪರ ಮತ್ತು ಪೂರ್ವಗಾಮಿಯೊಂದಿಗೆ ಸಹ-ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಾಗ ಅವರ ನಡವಳಿಕೆಯನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದಕ್ಕೆ ಸಮನಾಗಿರುವುದಿಲ್ಲ. ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಜ್ಞಾನದ ಅಧ್ಯಯನಗಳು ಮತ್ತು ಸಿ. ವಿ. ಡಿ ನಡುವೆ ಯಾವುದೇ ಗಮನಾರ್ಹ ಒತ್ತಡದ ವ್ಯತ್ಯಾಸವಿಲ್ಲದಿದ್ದರೂ, ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಜ್ಞಾನದ ಅಧ್ಯಯನಗಳು ಮತ್ತು ಸಿ. ವಿ. ಡಿ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ತಾಪಮಾನಗಳಲ್ಲಿ ವರದಿಯಾದ ತಾಪಮಾನಗಳ ನಡುವೆ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ತಾಪಮಾನದ ಅಂತರವಿರುತ್ತದೆ. ಈ ತೊಡಕುಗಳ ಹೊರತಾಗಿಯೂ, ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆ ಮತ್ತು ವೇಗವರ್ಧಕ ಫಿಲ್ಮ್ಗಳ ಪೂರ್ವಗಾಮಿ ವಿನ್ಯಾಸವನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ರುಥೇನಿಯಮ್ ಒಂದು ಭರವಸೆಯ ಅಭ್ಯರ್ಥಿಯಾಗಿದೆ. ತಮ್ಮದೇ ಆದ ಸ್ಥಿರ ಸಂಯುಕ್ತಗಳಾಗಿರುವ ಲಿಗಂಡ್ಗಳು, ಸಣ್ಣ ಲಿಗ್ಯಾಂಡ್-ರುಥೇನಿಯಮ್ ಸಂಪರ್ಕ ಸಮಯಗಳು ಮತ್ತು ಮಧ್ಯಮ ತಲಾಧಾರದ ತಾಪಮಾನಗಳು ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಅನಗತ್ಯ ಲಿಗ್ಯಾಂಡ್ ವಿಭಜನೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತವೆ. ಸಿ-ಎಚ್ ಮತ್ತು ಸಿ-ಸಿ ಬಂಧದ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯು ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ. ಉತ್ಪನ್ನಗಳು ರುಥೇನಿಯಮ್ ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಬಂಧಿಸಲ್ಪಡದಿದ್ದರೆ, ಉತ್ಪನ್ನದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯು ಸಹ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ. ಇದು ಕೆಲವು ಗರಿಷ್ಠ ತಾಪಮಾನವಿದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರಲ್ಲಿ ಅತ್ಯಂತ ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿ ಸ್ಥಿರವಾದ ಲಿಗಂಡ್ಗಳು ಸಿ-ಎಚ್ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯು ಸಂಭವಿಸುವ ಮೊದಲು ರುಥೇನಿಯಮ್ ಫಿಲ್ಮ್ ಮೇಲ್ಮೈಯಿಂದ ಹೊರಬರಲು ಸಾಕಷ್ಟು ಉಷ್ಣ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಬೆಂಜೀನ್ ರುಥೇನಿಯಂನಲ್ಲಿ 87°C ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಕೊಳೆಯಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ನಿರ್ಜಲೀಕರಣದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯು 277 ಡಿಗ್ರಿ ಸೆಲ್ಸಿಯಸ್ ವರೆಗೆ ತುಣುಕುಗಳಿಗೆ ಹೋಗುವುದಿಲ್ಲ, ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಮೇಲ್ಮೈ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಸ್ಪರ್ಧಾತ್ಮಕ ವಿಘಟನೆಯು ಕಂಡುಬರುವುದಿಲ್ಲ. ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಬೆಂಜೀನ್ ಅಣುಗಳು ಒಂದಕ್ಕೊಂದು ಹತ್ತಿರದಲ್ಲಿರದಿದ್ದರೆ ಮತ್ತು ತಾಪಮಾನವು 277 ಡಿಗ್ರಿ ಸೆಲ್ಸಿಯಸ್ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಿದ್ದರೆ, ಬಹುಪಾಲು ಬೆಂಜೀನ್ ಅಣುಗಳು ಫಿಲ್ಮ್ಗಳಲ್ಲಿ ಇಂಗಾಲದ ಸಂಯೋಜನೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗದಿರಬಹುದು ಎಂದು ಇದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ರುಥೇನಿಯಂನಂತಹ ವೇಗವರ್ಧಕ ಲೋಹಗಳ ಸಿ. ವಿ. ಡಿ ಫಿಲ್ಮ್ಗಳನ್ನು ಬೆಳೆಯುವಲ್ಲಿ ಪ್ರಮುಖ ಪರಿಗಣನೆಯೆಂದರೆ ಅಣುವಿನ ವಿನ್ಯಾಸ ಮತ್ತು ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಚಲನಶೀಲ ಅಂಶಗಳನ್ನು ಅನುಕೂಲಕರ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಸಂಯೋಜಿಸುವುದು. ಲೋಹ-ಸಾವಯವ ಪೂರ್ವಗಾಮಿಗಳನ್ನು ಅನ್ವೇಷಿಸುವ ಮೊದಲು, ಟ್ರಿರುಥೀನಿಯಮ್ ಡೋಡೆಕಾರ್ಬೊನಿಲ್ (ರು3 (ಸಿಒ) 12) ಅನ್ನು ಸಿ. ವಿ. ಡಿ ಪೂರ್ವಗಾಮಿ ಎಂದು ಪರೀಕ್ಷಿಸಲಾಯಿತು. ಈ ಪೂರ್ವಗಾಮಿ ಉತ್ತಮ-ಗುಣಮಟ್ಟದ ಫಿಲ್ಮ್ಗಳನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆಯಾದರೂ, ಆವಿಯ ಒತ್ತಡವು ಕಳಪೆಯಾಗಿದೆ, ಇದು ಸಿ. ವಿ. ಡಿ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಅದರ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಬಳಕೆಯನ್ನು ಸಂಕೀರ್ಣಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ರುಥೇನೋಸೀನ್ ಮತ್ತು ಬಿಸ್ (ಎಥೈಲ್ಸೈಕ್ಲೋಪೆಂಟಾಡೈನಿಲ್) ರುಥೇನಿಯಮ್ (II) ಮತ್ತು ಬೀಟಾ-ಡೈಕ್ಟೊನೇಟ್ ರುಥೇನಿಯಮ್ (II) ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಸಾಕಷ್ಟು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಅನ್ವೇಷಿಸಲಾಗಿದೆ. ಈ ಪೂರ್ವಗಾಮಿಗಳು ಆಮ್ಲಜನಕದೊಂದಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಿದಾಗ ಕಡಿಮೆ ಪ್ರತಿರೋಧಕತೆಯ ಶುದ್ಧ ಫಿಲ್ಮ್ಗಳನ್ನು ಸಹ ನೀಡಬಹುದಾದರೂ, ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರಗಳು ತುಂಬಾ ಕಡಿಮೆ ಅಥವಾ ವರದಿಯಾಗಿಲ್ಲ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪೂರ್ವಸೂಚಕವಾದ ಸೈಕ್ಲೋಪೆಂಟಾಡೈನಿಲ್-ಪ್ರೊಪೈಲ್ಸೈಕ್ಲೋಪೆಂಟಾಡೈನಿಲ್ ರುಥೀನಿಯಮ್ (II) (ಆರ್. ಯು. ಸಿ. ಪಿ. (ಐ-ಪಿ. ಆರ್. ಸಿ. ಪಿ.) ಅನ್ನು ಗುರುತಿಸಲಾಗಿದೆ. (ಆರ್. ಯು. ಸಿ. ಪಿ. (ಐ-ಪಿ. ಆರ್. ಸಿ. ಪಿ.) 7.5 ಎನ್. ಎಂ./ನಿಮಿಷದಿಂದ 20 ಎನ್. ಎಂ./ನಿಮಿಷದವರೆಗಿನ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರವನ್ನು ಸಾಧಿಸಿದೆ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಪ್ರತಿರೋಧಕತೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಇದು ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳ ಮೇಲೆ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೇಟ್ ಆಗುವುದಿಲ್ಲ, ಎಲ್ಲಾ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಅದರ ಬಳಕೆಯನ್ನು ತಳ್ಳಿಹಾಕುತ್ತದೆ ಆದರೆ ತಾಮ್ರದ ಪರಸ್ಪರ ಸಂಪರ್ಕ ಪದರಗಳು. (1,5-ಸೈಕ್ಲೋಆಕ್ಟಾಡಯೀನ್) (ಟೊಲುಯೀನ್) ರು (0) (1,5-ಸಿಒಡಿ) (ಟೊಲುಯೀನ್) ರು) ಮತ್ತು (1,3-ಸೈಕ್ಲೋಹೆಕ್ಸಾಡಯೀನ್) (ಬೆಂಜೀನ್) ರು (0) (1,3-ಸಿಎಚ್ಡಿ) (ಬೆಂಜೀನ್) ರು) ಯೊಂದಿಗೆ ಹೊಸ ಶೂನ್ಯ-ವ್ಯಾಲೆಂಟ್, ಏಕ-ಮೂಲ ಪೂರ್ವಗಾಮಿ ವಿನ್ಯಾಸ ಮಾದರಿಯನ್ನು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಲಾಯಿತು, ಇದನ್ನು ಸಹ ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿ ಪರೀಕ್ಷಿಸಲಾಯಿತು (1,5-ಸಿಒಡಿ) (ಟೊಲುಯೀನ್) ರು ಬಳಸಿ; ಸಿ-ಎಚ್ ಬಂಧಗಳನ್ನು 1,5-ಸಿಒಡಿಯಲ್ಲಿ ಸುಲಭವಾಗಿ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆ ಎಂದು ಕಂಡುಬಂದಿದೆ. ಇಂಗಾಲದ ಸಂಯೋಜನೆಯ ಮಟ್ಟಗಳು ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದ್ದರೂ (1-3%), ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರಗಳು ನಿಮಿಷಕ್ಕೆ 0.28 ಎನ್ಎಂನಷ್ಟಿತ್ತು. (1,3-ಸಿಎಚ್ಡಿ) (ಬೆಂಜೀನ್) ರು ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು, 1,3-ಸಿಎಚ್ಡಿಯನ್ನು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಿದಂತೆ ಬೆಂಜೀನ್ಗೆ ನಿರ್ಜಲೀಕರಣಗೊಳಿಸಲಾಯಿತು, ಆದರೆ ಎರಡು ಲಿಗಂಡ್ಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡ ಸಂಭಾವ್ಯ ಮೇಲ್ಮೈ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳ ದೊಡ್ಡ ವೈವಿಧ್ಯತೆಯು ಇಂಗಾಲದ ಸಾಂದ್ರತೆ ಕಡಿಮೆ ಇರುವ ಕಿರಿದಾದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ವಿಂಡೋಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಯಿತು. ಉಲ್ಲೇಖಗಳು ರುಥೇನಿಯಮ್ ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆ