دانلود مقاله اندازه گیری جذب اپتیکی سیلیکان متخلخل بر پایه ی مستقل

word قابل ویرایش
5 صفحه
5700 تومان

مقدمه

کشف نیمه رساناها زندگی انسان را کاملا تغییر دادند. در حال حاضر، یکی از محورهای مهـم پـژوهش در علـم مـواد و فیزیـک حالت جامد، مطالعه ی نیم رساناهای متخلخل می باشـد. امـروزه، مواد فوتونیکی متخلخل کاربردهای بالقوه ای در تکنولوژی نمایش، ذخیــره ســازی داده هــای نــوری و سنســورهای شــیمیایی پیــدا کرده اند. [۱] سیلیکان متخلخل در سال ۱۹۵۰ بوسیله ی خـوردگی الکتروشیمیایی سیلیکان در محلول های آبی اسید هیدروفلوئوریک

( HF) کشف شد. این ماده به عنـوان دربرگیرنـده ی شـبکه ای از حفره ها شناخته شده است.[۲] یکی از مهم ترین مزایای سـیلیکان

متخلخل، سادگی و راحتی ساخت آن می باشد .سیلیکان متخلخل به دلیل فوتولومینسانس مرئی در دمای اتاق، توجه زیـادی نیـز بـه خـود جلـب کـرده اسـت. زیـرا طیـف فوتولومینسـانس یکـی از تکنیکهای طیف سنجی است که می توان آن را در جهت فهمیدن ساختار و خواص اپتیکی سیلیکان متخلخل مورد اسـتفاده قـرار داد

.[۳] در سال های اخیـر، تـلاش هـای علمـی فراوانـی بـرای درک سازوکار تابش نور مرئـی سـیلیکان متخلخـل انجـام شـده اسـت.

فوتــو لومینســانس ســیلیکان متخلخــل بــه دلیــل کــاهش ابعــاد و نانوسـاختارهای بدسـت آمـده بـه وســیله ی حــل الکتروشـیمیایی سیلیکان بالکی مـی باشـد. شـکل و ابعـاد سـاختارهای متخلخـل

۲۰۷

بوسـیله ی خـواص فیزیکـی ویفرهـای Si و پارامترهـای فرآینـد الکتروشیمیایی (غلظـت HF، چگـالی جریـان، زمـان خـوردگی)

تعیین می شوند. با تغییر یکی از ایـن پـارامتر هـا امکـان تغییـر در تخلخل و ابعاد نانوساختارها، طول موج نور گسیل شده که نوعا از محدودهی مادون قرمز تا منطقه ی سـبز–آبـی مـی باشـد، وجـود دارد .[۴]

در ایـن مقالـه روش بـه دسـت آوردن طیـف جـذب اپتیکـی سیلیکان متخلخل بر پایه ی مستقل بررسی می شود. در حقیقـت این امکان وجـود دارد کـه از نظـر تئـوری، از روی طیـف جـذب اپتیکی، طیف عبور را استخراج کنیم.

شرح آزمایش

برای ساختن نمونه های سیلیکان متخلخل از ویفر سیلیکان نوع p با جهت بلوری (١٠٠) و مقاومـت ورقـه ایΩ□-۱ اسـتفاده کردهایم. با لایهنشـانی آلومینیـوم بـه روش تبخیـر خـلا در پشـت نمونهها یک اتصال اهمی یکنواخت تولید می کنـیم. بـا اسـتفاده از چسب نقره یک سیم را برای برقراری اتصال اهمی به پشت نمونه، طرفی که لایه آلومینیوم قرار دارد متصل می کنیم و سپس به وسیله چسب آکواریوم سـطح پشـت نمونـه و سـیم را بـرای حفاظـت از خــوردگی در جریــان آندیزاســیون کــاملا مــی پوشــانیم. فرآینــد آندیزاسیون در داخل یک سلول انجام مـی گیـرد کـه جـنس آن از پلیمر مقاوم در برابر اسید مـی باشـد. سـاده تـرین سـلولی کـه در ساخت سیلیکان متخلخـل مـورد اسـتفاده قـرار مـی گیـرد سـلول عمودی است که در شکل(١) نشان داده شده است. برای متخلخل کردن سیلیکان، نمونه ها را در داخل محلول الکترولیت کـه شـامل اسید(%( HF 40 وC2H5OH با نسـبت حجمـی (۱:۱) مـی باشـد، قرار می دهیم. قطب مثبت این سلول الکتروشیمیایی به Si و قطب منفی به یـک صـفحه ی پلاتینـی بـه سـطح مقطـع ۴ cm2 متصـل مـیگـردد. مسـاحت نمونـه هـا ۱/۵ × ۱/۵ cm2 اسـت. چگـالی جریان۲۰ mA.cm-2را بـا مـدت زمـان هـای ۱۰ minو ۲۰min و ۳۰ min و ۴۰ min از مدار الکتریکی در دمای محـیط آزمایشـگاه

عبور می دهیم. در طی این فرآینـد یـک لایـه نـازک از حفـره هـا برروی سیلیکان تشکیل می شود. نمونه های سیلیکان متخلخل پس از ساخت با آب مقطـر شستشـو داده و بعـد از خشـک کـردن در محفظه ی شامل سیلیکاژل در دمای اتاق نگهداری می شوند. پـس از ساخت نمونه ها وتایید آنها بوسـیلهی عکسـبرداری SEM، بـه کمک نرمافزار measurement ضخامت لایه ی متخلخل و درصد تخلخل محاسبه می شود. جدول شماره ۱ زمـان خـوردگی، میـزان تخلخل و ضخامت لایه ی متخلخل نمونه ها را نشان می دهد.

شکل : (۱) سلول عمودی جهت فرآیند آندیزاسیون سیلیکان متخلخل.

داده های موجود در جدول شماره ۱ نشان می دهند که با افزایش زمان خوردگی، درصدتخلخل و ضخامت لایه ی متخلخل افزایش می یابد.

جدول شماره (۱) :میزان تخلخل و ضخامت لایه ی متخلخل بر حسب زمان

خوردگی

میزان تخلخل ضخامت لایه زمان خوردگی چگالی جریان
متخلخل شماره نمونه
(%) (min) mA.cm-2
(µm)
٧ ۴ ۱۰ ٢٠ ١
١٢ ۵/٧ ۲۰ ٢٠ ٢
١٨ ١۴ ۳۰ ٢٠ ٣
٢۵ ١٨ ۴۰ ٢٠ ۴

۲۰۸

شــکل هــای (٢) و (٣) و (۴) و (۵) و (۶) و (٧) و (٨) و (۹)

تصــاویر SEM گرفتــه شــده از نمونــه هــای ســیلیکان متخلخــل می باشند. همان طور که در شکل ها نیز دیده می شود، با افـزایش زمان خوردگی میزان تخلخل و ضخامت لایه ی متخلخـل افـزایش می یابند.

شکل :(۵) تصویر SEM از سطح نمونه شماره .(۴)

شکل :(۲) تصویر SEM از بالا از نمونه شماره .(۱)

شکل :(۶) تصویر SEM از سطح مقطع نمونه شماره .(۱)

شکل :(۳) تصویر SEM از بالا از نمونه شماره .(۲)

شکل :(۷) تصویر SEM از سطح مقطع نمونه شماره .(۲)

شکل :(۴) تصویر SEM از بالا از نمونه شماره .(۳)

شکل (٨): تصویر SEM از سطح مقطع نمونه شماره (٣).

۲۰۹

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 5700 تومان در 5 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد