بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق تأثیر ضخامت بر آستانه تخریب لیزری تک لایههای فلز نقره، با ضخامتهای مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. و میزان اثرگذاری تغییر ضخامت نمونهها در اندازه آستانه تخریب بررسی و مقایسه شد. زیرلایههای از جنس Glass برای این تحقیق استفاده شد و چهار لایه با ضخامتهای مختلف توسط دستگاه کندوپاش مگنترونی به صورت تک لایه بر روی زیرلایهها نشانده شد. مقاومت نمونهها توست مقاومت سنج اندازه گیری شد، طیف بازتاب نمونهها توسط دستگاه اسپکتروفوتومتر اندازه گیری و مورفولوژی سطح آنها توسط میکروسکوپ AFM بررسی شد. در انتها آزمون آستانهتخریب لیزری، با استفاده از لیزر پیوسته Nd:YAG با توان 250W انجام شد و مقاومت هر کدام از نمونهها در برابر تابش باریکه لیزر به دست آمد.
مقدمه اپتیکی، به دلیل آنکه گذاری ساختاری بین حجم ماده اپتیکی و مقاومت فیلترهای اپتیکی در برابر تخریب لیزری یکی از محیط پیرامون آن است، امکان تخریب بالایی دارد.[3] فلز نقره از جمله فلزات با آستانه تخریب بالا میباشد که دارای موضوعات بسیار مهم در حوزههای لایه نازک، لیزر و اپتیک است.
زبری سطح نسبتاً پایینی میباشد. این فلز از دسته فلزهای با با این حال بهبود این مقاومت غالباً کاری دشوار است، که دلیل آن بازتاب بسیار بالا در ناحیه مریی و فروسرخ است. فلز نقره تعدد پارامترهای تأثیرگذار در فرآیندهای لایه نشانی و نیز ساخت کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف اپتیک، الکترونیک، هوانوردی زیرلایه است[1] در مسیر توسعه سیستمهای توان بالای لیزری، و علوم فضایی، دفاعی و... از جمله در موجبرهای اپتیکی و لایه- قطعات اپتیکی با پایداری کم و تخریب زود هنگام، یک عامل منفی های نازک دارد.[4]
در این گونه سیستمها محسوب میشوند.[2] سطح بیرونی مواد
Ra یکی از مهمترین پارامترهای مورد استفاده برای بررسی زبری
سطح است. Ra در حقیقت متوسط انحراف از خط میانی است.
مقدار آن از رابطه زیر به دست میآید:
عامل اصلی تخریب در لایه های فلزی، جذب سطحی انرژی حاصل از لیزر است. در صورتی که زبری سطح لایههای فلزی بالا باشد، مشاهده میشود که پاسخ سطح فلزی به گرمایش موضعی توسط لیزر، شکلگیری استرسهای بیشتر خواهد بود..[7-8]
شرح آزمایش - شستشوی زیرلایهها
برای انجام این پژوهش، زیرلایههایی از جنس Glass استفاده شد. در ابتدا زیر لایهها به مدت 15 دقیقه درون محلول سود قرار داده شدند و عمل تمیزکاری بر روی آن ها انجام گرفت. در ادامه نمونه ها، به مدت 15 دقیقه درون اسید کلریدریک 10 درصد قرار داده شدند و در انتها درون محلول 50% اتانول توسط دستمال مخصوص شستشو شدند، سپس نمونه ها درون ظرف حاوی آب DI قرار داده شدند و به مدت 15 دقیقه در دمای 80o در دستگاه التراسونیک قرار داده شدند و در انتها مجدداً توسط آب DI شستشو و با باد نیتروژن خشک گردیدند. - در فاصله ما بین تمامی مراحل فوق، نمونهها توسط آب DI شستشو شدند - .
- لایهنشانی
برای انجام لایه نشانی نقره بر روی زیرلایهها از روش کندوپاش مگنترونی استفاده شد. در هر بار لایه نشانی ضخامت معینی بر روی زیرلایه نشانده شد. در مجموع چهار ضخامت مختلف برای این تحقیق مورد استفاده قرار گرفت. مشخصات
مربوط به لایه نشانی در جدول شماره 1 آورده شده است. R1 معرف لایه نقره با ضخامت 70 nm، : R2 لایه نقره با ضخامت 140 nm، : R3 لایه نقره با ضخامت 210 nm و R4 نشاندهنده
لایه نقره با ضخامت 280 nm است.
جدول :1 پارامترهای لایه نشانی
شکل:1 طیف بازتاب نمونهها.
مشاهده میشود که با افزایش ضخامت درصد بازتاب نمونههای نقره نیز افزایش مییابد.
- مقاومتسنجی
مقاومت و مقاومت سطحی نمونهها توسط دستگاه مقاومت سنج اندازه گیری شد.
مقادیر به دست آمده در جدول شماره 2 آورده شده است.
جدول:2 مقاومت نمونهها
همانگونه که در جدول فوق مشاهده میشود با افزایش ضخامت مقاومت لایههای نقره کاهش مییابد. و این به معنای افزایش رسانش الکتریکی در لایه نقره است.
- AFM
بررسی زبری سطح نمونهها توسط میکروسکوپ AFM انجام شد و پارمترهای زبری Ra وRrms به دست آمد. تصاویر مربوط به مورفولوژی سطح نمونهها در شکلهای 1 و 2 آورده شده است.
شکل:1 شکل:2 تصاویر دوبعدی از زبری سطح نمونهها که توسط AFM به دست آمده است.
شکل:2 تصاویر سه بعدی از زبری سطح نمونهها که توسط AFM به دست آمده است.
