بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله، لایه نازك نیکل و نقره به ترتیب به ضخامت هاي 50 و 100 نانومتربه روش کندوپاش مغناطیسی نامتوازن، بر روي زیرلایه شیشه اي انباشت گردیده اند.
از لایه نیکل جهت افزایش چسبندگی لایه نقره به سطح زیرلایه شیشه اي استفاده شده است. نمونه ها سپس در دماهاي 100،200 و 300 درجه بازپخت شده و مورفولوژي آنها با استفاده از میکروسکوپ تونلی روبشی (STM) ، مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که مطابق انتظار افزایش دما موجب افزایش دانه بندي سطح نقره شده است.
مقدمه
لایه هاي نازك نقره متناسب با کاربردهـاي مختلـف، بـا روش هاي متنوعی رشد داده می شوند و در هریک فاکتورهاي مختلفـی، لایه را تحت تأثیر قرار مـی دهنـد. تـاکنون بررسـی هـاي فراوانـی درباره میزان تأثیر شرایط لایه نشانی بر ریخت شناسی سـطح لایـه صورت گرفته است. در گزارش هاي متعددي تأثیر ضخامت لایه و آهنگ رشد بر زبري سطح لایـه نقـره مطـرح شـده اسـت1]،2،.[3 Del Re وهمکارانش وابستگی ریخت شناسـی سـطح لایـه نـازك
نقره به فشار گاز آرگون و جریان کندوپاش در لایه نشانی به روش کندوپاش مغناطیسی را بررسی کـرده انـدBhattacharyya .[4] و
همکارانش تأثیر فرآیند پخت در دماهاي مختلف پس از لایه نشانی به روش کندوپاش یون هاي خوشه اي نقره روي ریخـت شناسـی لایه را گزارش نموده اند.[5] تغییر میزان زبري سطح در اثر فرآینـد پخت براي لایه هاي نقره تهیه شده به روش تبخیر مقاومتی در خلأ نیز بررسی شده است.[6] در این تحقیق، تأثیردمـاي زیرلایـه روي پارامترهاي کیفی لایه نقره انباشتی بـه روش کنـدوپاش مغناطیسـی جریان مستقیم مورد بررسی قرار گرفته است.
26
نحوه انجام آزمایش
در آزمایش هاي انجام شده از یک لام شیشه اي به ابعاد
6×2cm2 بعنوان زیرلایه استفاده شده است. براي تمیز کردن سطح زیرلایه ها، آنها را به مدت 15 دقیقه در محلول اسید کلریدریک
0/02 مولار در دستگاه فرا صوتی جرم گیري کرده و سپس به مدت 15 دقیقه در محلول استون در دستگاه فراصوتی قرار داده و در پایان پس از شستشو با آب مقطر، زیرلایه ها توسط گاز نیتروژن خالص خشک گردیدند. لایه نشانی بوسیله دستگاه کندوپاش مغناطیسی انجام گرفت. به جز دما، شرایط لایه نشانی براي کلیه زیرلایه ها طبق جدول شماره 1، یکسان بود. در ابتدا لایه نیکل و سپس لایه نقره روي نمونه ها انباشت گردید. لایه نیکل براي افزایش چسبندگی لایه نقره به زیرلایه شیشه اي استفاده گردید.
نمونه اول در دماي 100، نمونه دوم در دماي 200درجه و نمونه سوم در دماي 300، بازپخت شدند.
(mean square، متداولترین پـارامتر زبـري در مقیـاس لایـه نـازك شناخته می شود که با رابطه (1)داده می شود:[1]
N
(1) ( Z i Z m )) 1 / 2 i 1 1 R rms (
N
که در آن Z m ارتفاع صفحه مرجع وN تعداد نقـاط مـوردنظر
با ارتفاع Zi می باشد.
متوسط زبري، پارامتر دیگري است که با Ra نشان داده شده و
با رابطه زیر تعریف می شود:[1]
(2) dxdy Z ( x, y ) Ra
a
پارامترهاي یاد شده براي سه نمونه محاسبه و مقایسه می شوند.
یکی دیگر از پارامترهاي مورد بررسی اندازه دانـه هـاي سـطح لایه نقره می باشد. شـکل نشـان مـی دهـد کـه بـا افـزایش دمـاي بازپخت، مقدار سطح دانه بزرگتر می شود.[7]
جدول شماره 1، شرایط لایه نشانی لایه نیکل و نقره
پارامتر نقره نیکل
توان((W ١٠ ١٠٠
فشاراولیه (Torr) ٧-١٠ ٧-١٠
فشارکاري((Torr ٣-١٠ ٣-١٠
حرارت C 30 30
فلوي گاز آرگونSccm 30 30
ضخامت (nm) ١٠٠ 50
بحث و نتایج
براي بیان اندازه کمی زبري، بنا به نوع کاربرد می توان ازپارامترهاي مختلفی استفاده می کنند. دربحث لایـه نـازك کمیـت root ) Rrms
شکل :(1) رابطه اندازه دانه بندي لایه با درجه حرارت پخت
نمونه ها پس از لایه نشانی، با میکروسکوپ روبشی DualScope SPM DME مورد بررسی قرار گرفتند. تمامی تصاویر با روبش در یک سطح 2µm × 2µm از زیرلایه به دست آمده اند. میزان زبري سطح نمونه ها نیز بدست آمده است.
پارامترهايRrms ؛ Ra مربوط به زبري سطح نیز محاسبه و بصورت خلاصه به صورت ستونی در جدول 2 آمده است.
با توجه به اینکه بجز دماي زیرلایه براي انباشت لایه نقره سایر مشخصات مواد و شرایط لایه نشانی یکسان بوده است، نتایج
27
