بخشی از مقاله
چکیده
دراین تحقیق لایههای دیاکسیدقلع به روش رسوب فیزیکی بخار و با سیستم پوششدهی کندوپاشRF برروی زیرلایههای شیشهای انباشت شدهاند. جهت مشخصهیابی نمونهها، از آنالیز طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز - FTIR - استفاده شد که تشکیل پیوند O-Sn-O در497 cm-1 و839 cm-1 متعلق به مد جذب کششی را نشان داد. از آنالیز RBS برای تعیین ضخامت لایهها و نسبت استوکیومتری عناصر استفاده شد که ضخامت لایهها 90 nm و 342 nm و نسبت استوکیومتری 1:2 برای عناصر O و Sn بدست آمد. همچنین آنالیز اسپکتروفوتومتری - UV-VIS-IR - برای بررسی شفافیت نمونه مورد استفاده قرار گرفت و نشان داد لایههای دی اکسید قلع دارای شفافیت بالا هستند. ضمنا در آنالیز XRD نمونه ها پیکی مشاهده نشد که نشان می دهد لایههای دی اکسید قلع تهیه شده دارای ساختار آمورف هستند.
مقدمه
در کل نیمرسانا ها در مواردی چون وابستگی هدایت الکتریکی به دما، نور، غلظت حاملین بار در واحد حجم و فاصله نوارهای ظرفیت – هدایت با فلزات متفاوتاند. لایه نازک دی اک سید قلع - SnO2 - یکی از مهمترین اک سیدهای شفاف و رسانای الکتریکی است که بعلت شفافیت نوری و اپتیکی طیف نوری آن، در حوزه های گو ناگون از جم له سلولهای خورشیدی، وسایل اپتوالکترونیک، آینههای گرمایی، حسگرهای گازی و ... کاربرد دارد.
لایه نازک دی اکسید قلع حسگر برخی گازها ازجمله CO، H2S، و بخار اتانل است که با حساسیت خوب، عمر بالا و م صرف کم انرژی و قیمت مناسب مورد توجه محققان قرار گرفته است. برای تولید فیلمهای نازک دی اکسید قلع روشهای مختلفی از جمله لایه ن شانی بخار شیمیایی ، تبخیر حرارتی، کندوپاش ، افشاندن و لیزر پالسی مورد استفاده قرار می گیرد که در این تحقیق لایههای دی اکسید قلع به دو روش کندوپاش و سل ژل بر روی شی شه تهیه و م شخ صه یابی شده اند.
روش آزمایش
لایه نشانی دو نمونه S1 و S2 با ضخامت های متفاوت و در زمانهای مختلف بر روی زیرلایه شیشه و در دمای اتاق با استفاده از دستگاه کندوپاش انجام شد. جهت لایهنشانی دی اک سید قلع از تارگت قلع با خلوص آزمای شگاهی و مخلوط گاز اکسیژن و آرگن استفاده شده است. فشار محفظه قبل از لایه نشانی 2×10- 5 Torr و بعد از ورود گاز آرگن و اک سیژن به ن سبت ، ف شار محفظه 2/6×10-2 torr بوده و مدت زمان لایه نشانی برای دو نمونه S1 و S2 به ترتیب 10 min و 60 min بوده است.
در شکلهای 1 و 2 طیفهای بدست امده از آنالیز پس پراکندگی رادرفورد - RBS - برای فیلمهای انباشته شده بر روی شیشه به همراه طیف شبیه سازی شدهی آنها توسط نرم افزار SIMNRA آورده شده است. سیگنالهای اجزای سازنده فیلم مانند Sn و O به خوبی زیرلایه و بطور آشکاری در طیف مشخص هستند - شکل1و. - 2 با توجه به طیف بدست آمده که نتایج آن در جدول1 خلاصه شده است، نسبت استوکیومتری اکسیژن به قلع 1:2 است یعنی به ازای هر عنصر قلع در لایه دو اکسیژن وجود دارد که تشکیل لایه SnO2 را بر روی زیر لایه تایید می کند. ضخامت بدست آمده برای نمونه اول 90± 9 nm و برای نمونه دوم 342±34nm است.
آنالیز FTIR
شکل3 طیف FTIR مربوط به نانو ذرات خالص دی اکسید قلع و طیف پیوندهای موجود در نمونه SnO2 را نشان می دهد. 2920 مربوط به مد جذب ارتعاشی گروه O-H است4]و.[3 پیک موجود در1459 cm-1 مربوط به مد جذب خمشی Sn-OH است که ممکن است طبق واکنش زیر با افزایش درجه حرارت به اکسید قلع تبدیل شود.[5]
آنالیز طیف سنج نوری
شکل:3 طیف FTIR مربوط به نانوذرات خالص SnO2 الف - طیف گسترده از 400cm-1 -4000 cm-1 و ب - طیف جزئی از cm-1 400cm-1 -1500 با توجه به این شکل پیکهای موجود در497 cm-1 و-cm 839 1 نشان دهنده تشکیل پیوند O-Sn-O متعلق به مد جذب کششی می باشد 2]و.[1 و نشان میدهد که ترکیب SnO2 واقعا تشکیل شده است. پیکهای موجود درcm-1 1374 مربوط به مد جذب کششی و2876 cm-1و cm-1 شکل:4 طیف عبور لایه های S1وS2 انباشته شده روی شیشه همانطور که از شکل4 مشاهده میشود نمونهها شفاف هستند و در نمونه S1 با ضخامت 90 نانومتر %88 و در نمونه S2 با ضخامت 342 نانومتر %75 عبور داریم که نشان میدهد با افزایش ضخامت نمونه میزان عبور کاهش مییابد.
هیچ لبه جذب تیزی در شکل دیده نمیشود که میتواند به علت آمورف بودن لایه باشد که معمولا در لایههای آمورف لبه جذب به سمت طول موجهای بالاتر پهن شدگی دارند.[5] همانطور که در شکل 5 می بینیم بر خلاف طیف عبوری نمونه S1 با ضخامت 90 nm درصد بازتاب کمتری نسبت به نمونه S2 با ضخامت342 nm دارد و این امر شفافیت بیشتر نمونه S1 نسبت به نمونه S2 را تایید میکند.
