دانلود مقاله بررسی تاثیر تغییرات سرعت چرخش زیرلایه بر موفولوژی لایههای نازک تنگستن نانوستون ساخته شده به روش ترکیبی

word قابل ویرایش
4 صفحه
9700 تومان
97,000 ریال – خرید و دانلود

چکیده

در این پژوهش، لایه های نازک متشکل از نانوستونهای تنگستن به روش ترکیبی اسپاترینگ فرکانس رادیویی- تحت زاویه خراشان و زیرلایه چرخان((GLAD در سرعتهای متفاوت بر سطح زیرلایه Si(100) لایهنشانی شدند. سپس تغییرات مورفولوژی لایه ها با تکنیکهای میکروسکوپ الکترونی روبشی((SEM و همچنین میکروسکوپ نیروی اتمی((AFM مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. براساس تحلیل نتایج بهدستآمده، افزایش دور موتور منجر به کاهش زبری جذر میانگین((Rrms سطح نمونهها و همچنین اندازه دانهها گردید. حداقل میانگین اندازه دانه در سطح، برای نمونه تهیه شده در۳۰ rpm برابر ۵۸ nm بدست آمد.

.

مقدمه

امروزه با توجه به کاربردهای گستردهای که مواد و قطعات در حوزه فناوری نانو پیدا کردهاند، پژوهشهای زیادی بر روی موضوعاتی هم چون بهینهسازی خواص نانوساختارها و درک و شناخت دقیق از مکانیزم رشد لایههای نازک و همابداعچنین کاربردهای جدید آنها، انجام میشودمعمولاً. راهکارهایی که برای ساخت نانوساختارها در پیش گرفته می شود، عبارت از یک مرحله

ساخت اولیه و سپس انجام عملیات حرارتی بر روی آن میباشد. لذا استفاده از راهکاری که بتواند طی یک مرحله بدون پخت، نانوساختار دقیق مورد نظر را تولید نماید، بسیار حائز اهمیت است. علاوه بر آن واضح است که خواص لایه های نازکعمدتاً به ترکیب شیمیایی، ساختار کریستالی و مورفولوژی آنها بستگی دارد. لذا با فراهم آوردن شرایط مشخص و ویژه، می توان لایه های نازک با مورفولوژی ستونی و ساختار کنترل و مهندسی شده، تهیه

۶۲

نمود. لایهنشانی به این روش یعنی لایهنشانی زیرلایه چرخان تحت زاویه خراشان شار ذرات یا GLAD1، تکنیک نوینی است که برای ساخت لایههای نازک با استفاده از اثر سایهاندازی اتمی در زوایای لایهنشانی به شدت کج، ساختارهای متخلخل ستونی در مقیاس نانومتر و میکرومتر قابل تهیه و رشد میباشد. در این روش، میتوان با کنترل پارامترهای رشد، ساختارهای از پیش طراحی شده را بدست آورد.[۱] این تکنیک کاربردهای گوناگونی همچون گسیلگرهای تابش میدان [۲]، پوشش های ضد حرارتیو[۳] سطوح آب گریز [۴] دارد.

در این پژوهش، ساختارهای ستونیشکل تنگستن در یک مرحله (بدون پخت) و با استفاده از روش ترکیبی اسپاترینگ فرکانس رادیویی( GLAD -(RF بر روی زیرلایه سیلیکان Si(100) در سرعتهای متفاوت چرخش زیرلایه، لایهنشانی شدند. سپس نتایج آنالیزهای میکروسکوپ الکترونی روبشی ٢(SEM) و میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)3 برای مطالعه چگونگی موفولوژی لایههای تهیه شده، بکار گرفته شد که نتایج آن در ادامه ارائه میشود.

بخش تجربی

دستگاه مورد استفاده برای فرآیند لایهنشـانی ، دسـتگاه مرکـب اسپاحترینگارتی- تبخیر Alcatel با قابلیـت اسـپاترینگ DC، RF و بایاس بود که با افزودن یک موتور پلـه ای بـرای چرخانـدن زیر لایهنشانی،امکان لایه GLAD فراهم گردید. موتور ساختهشـده درجات آزادی اضافی را در اختیار پژوهشـگر قـرار داد کـه شـامل موارد زیر است: تغییر فاصله مـاده هـدف و زیرلایـه، زاویـه قـرار گیری زیرلایه نسـبت بـه شـار فـرودی ذرات و سـرعت چـرخش زیرلایه. سرعت چرخش زیرلایـه بـا تنظـیم ولتـاژ دو سـر موتـور بصورت بینپلهای تا ۳۰ ۲ دور بر دقیقه قابل تنظیم بود.

۱ – Glancing Angle Deposition 2 – Scanning Electron Microscopy 3 – Atomic Force Microscopy

زیرلایههای سیلیکان با ابعـاد ۱۱×۱۱ mm 2 پـس از شستشـوو تمیز کردن سطوح آنها توسط روش RCA در دستگاه اسـپاترینگ قرارداده شدند و با ایجاد محیط خلأ در محفظه لایـه نشـانی و پـر کردن آن از گـاز آرگـون و عملیـات ۵ دقیقـه ای پـیشاسـپاترینگ، فرآیند لایهنشانی انجام شد. در تمام مراحـل اصـلی نمونـهسـازی فشـار زمینـه دسـتگاه کمتـر از ۴×۱۰- ۷ Torr بـود. بـرای عمـل لایه نشانی نیز از گاز آرگون با فشار ۱×۱۰- ۲ Torr بهره گرفته شد. این شرایط به همراه دیگر پارامترهای ثابت لایه نشانی در جـدول ۱ ارئه شده است. زاویه ۸۵ درجه از آن جهت انتخاب گردید کـه در گزارش هـای متعـددی، ایـن زاویـه بهتـرین موقعیـت بـرای رشـد نانوســاختارهای نــانومیلــهای گــزارشهمچنــینشــده اســت.[۱]

هیچ گونه عملیات حرارتی حین یا بعد از رشد بـرروی لایـه انجـام نگرفت. دور موتور استفاده شده در بـازه ۶ الـی ۳۰ rpm انتخـاب گردید.

به منظور مطالعه دقیق توپوگرافی، متوسط زبری و پستی و بلنـدی سطح لایههای نازک تنگستن در ابعاد نانومتری، از تکنیـک AFM استفاده گردید. دستگاه AFM مورد استفاده شده ( شرکت Park

Scientific مـدل Research (CP، در شـرایط معمـول هـوا و
دمای اتاق کـار مـیکنـد. سـوزن آن از جـنس سـیلیکان (Si) بـه
قطرحدود ۱۰ nm در مد تماسـی اسـت. بـرای مطالعـه تصـاویر
گرفته شده و محاسبه خواص آماری سطح از برنامه ProScan1.7
Image Analysis 2.1 استفاده گردید.
همچنین برای محاسبه زبری، جذر میـانگین مربـع۴، Sq، از رابطـه
زیر استفاده گردید: ۲ M ۱ N ۱ ۱

(۱)  Zxk,yl Sq 
MN
K ۰ l ۰

که در آن N , M تعداد نقاط تصویر درهایجهوکمیت x وy

Z ارتفاع متوسط از سطح می باشـد. کمیـت μ از رابطـه زیـر نیـز

محاسبه شد: Zxk,yl ۱ 
(۲)
M ۱ N ۱

k ۰ l۰ MN

۴ – Root mean square

۷۲

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 9700 تومان در 4 صفحه
97,000 ریال – خرید و دانلود
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