بخشی از مقاله
چکیده
نانولایه هاي Ag و Cu با استفاده از روش کندوپاش مغناطیسی DC لایهنشانی شدند. این لایهها بر روي زیرلایههاي شیشهاي فلوت - Float - داراي دماي متفاوت و با اعمال توان متغیر به هدف لایهنشانی شدند. از لایه واسطه ITO براي بهبود چسبندگی لایه Ag استفاده شد. مشخصات لایهها توسط روش اسپکتروفتومتري، آزمون چسبندگی MIL13508، RBS، PIXE و XRD مورد بررسی قرار گرفت. افزایش دماي زیرلایه و حضور لایه واسطه ITO میزان چسبندگی لایه به زیرلایه را بهبود بخشید. افزایش ضخامت لایه و درصد وزنی Ag و کاهش ضخامت ITO باعث افزایش بازتابش IR شد، اما افزایش توان هدف نقره تاثیري بر بازتابش در ناحیه IR نداشت.
مقدمه
ازنانولایههاي فلزي مثل نقره و آلومینیوم Ag - و - Al به منظور افزایش میزان بازتابش نور - مرئی و فروسرخ - IRو تولید آینههااستفاده میشود که با توجه به بالا بودن میزان بازتابش از سطح نقره این لایه ارجحیت دارد. به منظور افزایش مقاومت شیمیایی و محافظت درمقابل اکسیداسیون لایه نقره از لایه محافظ مس بر روي آن استفاده میشود
استفاده از لایه Cu بر روي لایه Ag منجر به پایداري بیشتري در مقابل لایه نقره تنها میشود
به دلیل چسبندگی پایین نقره به شیشه از لایههاي واسطه نظیر کروم، اکسید آلومینیوم و اکسید ایندیم قلع Cr - ، Al2O3، - ITO وغیره استفاده میشود .[2] در این تحقیق با توجه به موجود بودن هدف ITO و چسبندگی عالی آن به زیرلایه شیشه ازاین ماده استفاده شد. از مزایاي ITO میتوان به عبور نور مرئی بیش از %85 و مقاومت کم وبازتابش زیاد در نزدیکی ناحیه فروسرخ [4,5] نام برد. براي لایهنشانی از روش کندوپاش مغناطیسی DC استفاده میشود
این روش نسبت به روشهاي شیمیایی و تبخیري براي انباشت داراي مزایایی میباشد؛ کیفیت بالاي لایه تولیدي به دلیل انباشت در خلاء [7]،امکان لایه نشانی بر روي سطوح بزرگ [8]، نرخ لایهنشانی بالا، قابلیت کنترل
ترکیب لایه [9]،امکان استفاده از هدف اکسیدي وسرامیکی، لایهنشانی در دماي زیرلایه پایین و یکنواختی بیشتر ضخامت
آزمایشات:
انباشت به ترتیب لایههاي ITO، Ag و Cu - همگی داراي خلوص - %99/99 بر روي زیرلایه شیشه فلوت توسط روش کندوپاش مغناطیسی DC انجام شد. سرعت حرکت زیرلایه به سمت اتاقک کندوپاش برابر با 1-1/06m/min و فاصله هدف و زیرلایه 80mm بود. از گاز آرگون با خلوص بالا به عنوان اتمسفر کاري استفاده شد. ابتدا براي بهبود چسبندگی لایه نقره به زیرلایه شیشه ITO با نسبت In2O3:SnO2 معادل 90:10 لایهنشانی شد و سپس هدف نقره براي بازتابش مناسب در محدوده فروسرخ و در انتها مس لایهنشانی شد. براي تمیز کردن سطح نمونهها از محلولهاي شستشوي شیمیایی و الکل استفاده شد.از دو نوع پمپ روتاري و روتز به منظور ایجاد خلاء پایین و دیفیوژنی براي ایجاد خلاء بالا استفاده شد. ابتدا خلاء بالاي حدود10-5 mbar ایجاد شد و سپس در خلاء حدود 10-3 mbar کندوپاش انجام شد.در جدول 1 نحوه لایهنشانی ذکر شده است. مقدار مقاومت نقطهاي ITO توسط آزمون مقاومت چهارنقطهاي - 4-point probe - بررسی شد.
جدول :1 مشخصات فرآیند لایهنشانی به روش کندوپاش مغناطیسی
*نمونه هاي آنتیاستاتیک داراي مقاومت بالا هستند.
متوسط بازتابش لایهها در محدوده فروسرخ توسط
دستگاه اسپکتروفتومتر در طول موج 50-2500nm اندازهگیري شد. میزان چسبندگی لایهها به زیرلایه مطابق آزمون استاندارد چسبندگی MIL13508 و ضخامت لایهها به روش RBS - Rutherford Backscattering Spectrometry - به دست آمد.
مقدار دقیق عناصر با روش - Particle Induced X-Ray PIXE Emission - و ترکیب نمونهها از طریق تفرق اشعه ایکس XRD - X-ray diffraction - به دست آمد. نتایج این آزمایشات در جداول 2 و 3 آمده است.
جدول:2 نتایج آزمون چسبندگی - - MIL13508 و اسپکتروفتومتري
جدول:3 نتایج اندازهگیري ضخامت - RBS - واندازه عناصر کم مقدار - PIXE -
بحث وبررسی:
با توجه به نتایج مربوط به اسپکتروفتومتري و چسبندگی در نمونههاي 1، 2 و 3 که دماي زیرلایه در آنها از 100oC به 300oC رسیده است مشاهده میشود که میزان بازتابش در ناحیه IR در این نمونهها تغییر محسوسی نداشته است و در حدود %75 است، اما با افزایش دما چسبندگی لایه به زیرلایه بهبود یافته است و بهترین چسبندگی در نمونه با دماي 300oC است.در نتیجه دماي 300oC به عنوان دماي مناسب براي چسبندگی لایه به زیر لایه انتخاب شد.
در این نمونهها با توجه به نتایج تفرق اشعه ایکس - XRD - در نمونهها هیچ گونه اثري از اکسیدنقره مشاهده نشددر نتیجه مس از نقره در مقابل اکسید شدن محافظت نمیکند بلکه بر طبق استاندارد
نانوساختار و نانومقیاس
DIN1238 لایه مس از خوردگی لایه نقره جلوگیري می کند که براي پی بردن به این مطلب باید مطالعات و آزمونهاي بیشتري روي لایه مس انجام شود
شکل :2نتایج تفرق اشعه ایکس ،1بدون پیک مس، اکسیدنقره وجود نداردودر 2که پیک مس در 430و2θ=500است نیزاکسیدنقره وجودندارد.
در تمامی نمونههااز لایه واسطه ITO استفاده شد و نتایج حاکی از این بود که وجود لایه ITO چسبندگی لایه به زیرلایه را بهبود میدهد. هر سه نمونه داراي چسبندگی مناسبی هستند، زیرا هم دماي زیرلایه 300oC است و هم از لایه واسطه ITO استفاده شده است.
با توجه به نتایج آزمون RBS و PIXE در تمامی نمونه ها ابتدا به ترتیب باافزایش مقدار و ضخامت نقره تا 3/43 درصد وزنی و 15/33nm بازتابش بهبود یافت، اما پس از آن، مقادیر تقریباً ثابت ماند.
شکل:3تغییرات بازتابش فروسرخ باافزایش درصدوزنی وضخامت نقره
درلایه ITO نیز به همین صورت در ابتدا با افزایش ضخامت بازتابش ثابت است و سپس کاهش مییابد و در انتهاي نمودار افزاش کمی از خود نشان میدهد.که در کل میتوان این طور نتیجه گرفت که با افزایش ضخامت لایه ITO بازتابش کم میشود.
