بخشی از مقاله
مقدمه
لایه هاي نازك فلوراید به علت، شفافیت بالا، اتلاف و اسـترس پایین و آستانه تخریب بالا به طور گسترده اي اسـتفاده مـی شـوند
.[2-1] روش هاي مختلفی براي انباشت لایه هـاي نـازك فلورایـد استفاده می شود، از آن جملـه مـی تـوان بـه تبخیـر الکنرونـی[3]،
کندوپاش پرتو یونی[4]، و کندوپاش واکنشی [5] اشاره نمود.
براي لایه نشانی لایه هـاي ترکیبـی ماننـد اکسـیدها، بـراي حفـظ استوکیومتري، معمولاً از گازهاي واکنشی مانند اکسـیژن و فلورایـد استفاده مـی شـود. مـثلا در مـورد لایـه هـاي TiO2، بـراي حفـظ
استوکیومتري وپیشگیري از تشکیل لایه هایی مانند Ti2O3، از گـاز اکسیژن در حین لایه نشانی استفاده می شود. تعیین فلوي مورد نیاز از این گازهاي واکنشی بـا چنـد بـار آزمـایش و آنـالیز آنهـا قابـل دستیابی می باشد. اما در مورد فلورایدها مساله کمی متفاوت است.
در این تحقیق ما نشان داده ایـم کـه اسـتفاده از گـاز واکنشـی، در خصوص لایه نشانی MgF2 به روش تبخیري الکترونی، ضـروري به نظر نمی رسد. لایه MgF2 از آن جهت مورد توجه قرار گرفتـه است که در صنعت لیزر و اپتیـک، کـاربرد فراوانـی درفیلتـر هـاي اپتیکی ضد بازتاب دارد. همچنین لایه نازك MgF2 با ترکیب بـا
113
یـــک لایـــه بـــا ضـــریب شکســـت بـــالا ماننـــد ZnS
2/35)در550نانومتر)بـراي سـاخت فیلترهـاي بازتـاب بـالا مـورد استفاده قرار می گیرند.
با توجه به اینکه طیف عبوري براي هر ماده اي با ضخامت معین، جزو مشخصه هاي آن ماده می باشد و به عبارتی دیگر شناسنده آن ماده می باشد، براي شناخت ماهیت لایه بدست آمده از دستگاه طیف سنج، استفاده نموده ایم. همچنین جهت ارزیابی کامل تر در تعیین استوکیومتري لایه، نمونه بدست آمده با استفاده از آنالیز XPS، عنصر سنجی گردید. سطح نمونه ها نیز با استفاده از آنالیزهاي AFM سرشت سنجی گردید.
نحوه انجام آزمایش
در آزمایش هاي انجام شـده از شیشـه بـی شـکل بـه ابعـاد
6×2cm2 بعنوان زیرلایه استفاده شده است. براي تمیز کردن سطح، زیرلایه به مدت 15 دقیقه در محلول اسید کلریدریک 0/02 مـولار در دستگاه فرا صوتی جرم گیري و سـپس بـه مـدت 15 دقیقـه در محلول استون در دستگاه فراصوتی قرارداده شـده اسـت. در پایـان پس از شستشو بـا آب مقطـر زیرلایـه فـوق توسـط گـاز نیتـروژن خالص خشـک گردیـده اسـت. چشـمه مـورد اسـتفاده در ایـن آزمایش، پودر MgF2 با خلوص 99.99% می باشد.
لایه نشانی به وسیله دستگاه SYLA90 و به روش تبخیر الکترونی انجام گرفت. لایه نشانی طبق جدول شماره 1، انجام گرفت و آهنگ لایه نشانی و ضخامت لایه در حین آزمایش به کمک کریستال کوارتز کنترل گردید.
پس از لایه نشانی، با استفاده از آنالیزهاي مختلف، نمونه بدست آمده، مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا جهت مقایسه اولیه، طیف عبوري با استفاده از طیف سنج (کمپانی واریان) اندازه گیري شد. همچنین با استفاده از آنالیز XPS لایه تشکیل شده عنصر سنجی گردید و در ادامه براي بررسی مورفولوژي سطح نمونه ها، از آنالیز AFM استفاده گردید.
نتایج و بحث
شکل 1 طیف عبوري تک لایه MgF2 را نشان می دهد.
مشاهده می شود که مطابق انتظار و همانند نمودار شبیه سازي شده (با نرم افزار اپتیکی((Macleod در شکل 2، شدت نور عبوري در طول موج کاهش یافته است و به عبارتی دیگر لایه تشکیل شده، لایه MgF2 با استوکیومتري مناسب می باشد. لازم به ذکر است که تفاوت شدت عبور بین نمونه هاي تئوري و تجربی به تفاوت بین شدت نور عبوري در زیرلایه مورد استفاده و حالت تئوري
(حدود 5 درصد) بر می گردد که پیک فلوئور بدست آمده با استفاده از روش تبخیري، مقدار بسیار نزدیکی به نمونه تئوري دارند.
* پارامتر مقدار
1 فشاراولیه( (Torr ×10-6۵
2 فشارکاري( (Torr ×10-6٧
3 فشارتخلیه الکتریکی( ( Torr 0/05
4 ولتاژ((kV 4
5 حرارت( (C° 250
6 ضخامت((nm 92
جدول شماره :1 شرایط تبخیر چشمه ها به روش تفنگ الکترونی
114
شکل:1 طیف بازتاب بر حسب طول موج لایه MgF2 و زیرلایه بدون لایه نشانی که توسط اسپکتروفوتومتر بدست آمده است
