بخشی از مقاله
چکیده
لایههاي نازك نانوبلورهاي اکسید روي از پخت لایههاي نازك روي که به روش کندوپاش لایهنشانی شدهاند، تهیه شده است. زیرلایه بکار رفته در این تحقیق از جنس شیشه بوده و دایرهاي شکل هستند. این نمونهها سپس با استفاده از پراشسنج اشعه ایکس، روش بینابنمایی فرابنفش-مرئی و استفاده از میکروسکوپ الکترونی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه نانوذرات اکسید روي با اندازه هاي متوسط 33 نانومتر تشکیل شدند. گاف انرژي براي این ذرات در حدود 3/9 الکترون-ولت بدست آمد.
مقدمه
اکسید روي یک نیمهرساناي مرکب پهناي گاف مستقیم با گاف انرژي 3/3 الکترون-ولت است که لایههاي نازك آن در بسیاري از وسایل اپتوالکترونیکی ماورابنفش مانند دیودهاي نوري طولموج
کوتاه استفاده میشوند.[1] لایههاي اکسید روي به روشهاي گوناگونی همانند کندوپاش[2]، جایگذاري تبخیر لیزري [3]، روشهاي شیمیایی4]و[5، اپیتکسی پرتو مولکولی[6]، روش سل-ژل[7] و
روشهاي دیگر ساخته میشوند. لایههاي نازك اکسید روي داراي خواص اپتیکی ویژهاي هستند.براي مثال، به دلیل ضریب شکست مناسب، لایههاي اکسید روي براي انتقال اطلاعات نوري در موجبر ها کاربرد دارند. این لایهها داراي یک پنجره شفافیت در ناحیه مرئی هستند و میتوانند نقشه یک لایه ضد بازتاب را داشته باشند.
روش آزمایش
براي تولید لایه هاي نازك در این تحقیق، از دستگاه لایهنشانی در خلأ »کندوپاش مگنترون هدف تخت« مدل 12" MSPT استفاده شده است که در آن امکان لایهگذاري به سه روش کندوپاش مگنترون، تبخیر با تفنگ پرتو الکترونی و تبخیر حرارتی وجود دارد. به منظور ایجاد خلأ در این سیستم از دو پمپ بهره گرفته شده است: پمپ پخشی و پمپ چرخشی. نحوه رسیدن به خلأ بالا در آن بطور خلاصه بدین صورت است که ابتدا محفظه توسط پمپ چرخشی تا فشاري از مرتبه 10-3 میلیبار تخلیه میگردد. سپس پمپ پخشی وارد عمل شده و فشار را از 10-3 میلیبار تا 10-6 میلیبار میرساند. این فشار به عنوان فشار پیشخلأ در عمل کندوپاش شناخته میشود. در حین این مرحله، پمپ چرخشی به صورت متوالی پمپ پخشی را پشتیبانی میکند. پس از حصول پیشخلأ و خروج گازهاي زاید، گاز کاري - مانند آرگون - از طریق یک شیر سوزنی از نزدیکی کاتد وارد محفظه شده تا به فشار مورد نظر برسد. دستگاه مذکور این قابلیت را دارد که هم کندوپاش مسدود و هم کندوپاش با شارش گاز را انجام دهد.
این کار با ورود پیوسته گاز به داخل محفظه و نیمهباز گذاردن دریچه پروانهاي و مکش گاز توسط پمپ انجام میپذیرد و بدین ترتیب فشار گاز ثابت میماند. در این تحقیق از زیرلایههاي دایرهاي شکل شیشهاي بیریخت به قطر 15 میلیمتر و ضخامت 1 میلیمتر استفاده شده است. زیر لایهها قبل از لایهنشانی توسط اسیدکلریدریک - رقیق - و سپس الکل، از آلودگیها پاك شده وآنگاه در حمام فراصوتی توسط استون - در ظرفی محتوي آب جوش - کاملا تمیز گشتهاند. بوسیله روش کندوپاش، ما لایههاي نازکی از روي را ایجاد کردیم که به منظور تثبیت لایه و اکسید شدن آن، آنها را در دماي 600 درجه سانتیگراد با زمانهاي مشخصی، پخت دادیم. سپس با استفاده از پراش سنج اشعه ایکس، طیف آنها را بدست آورده و در مرحله بعد بوسیله دستگاه اسپکتروفوتومتر طیف عبور این لایهها را در محدوده طولموج 200 تا 1100 نانومتر بدست آوردیم. در مرحله آخر از این لایهها بوسیله میکروسکوپ الکترونی،تصویر سطح نمونه را به دست آوردیم.
نتیجه گیري
در شکل 1، الگوي پراش اشعه ایکس مربوط به لایه نازك با ضخامت 980 آنگستروم که یکساعت در دماي 600 درجه سانتیگراد پخت شده است را مشاهده میکنید. پیک هاي موجود در شکل 1 به ترتیب از سمت چپ مربوط به صفحات 100 ، 002 ، 101 اکسید روي میباشند که شدت پیکها ارجحیت خاصی را در ایجاد صفحات نشان نمیدهد. طیف تراگسل اپتیکی بدست آمده از این لایه نازك نانو ذرات اکسید روي در محدوده طولموجهاي 200 تا 1100 نانومتر در شکل 2 آورده شده است . همانطور که مشاهده میشود در ناحیه مادونقرمز تا 90 درصد عبور داریم که با طیف شیشه بکارگرفته شده به عنوان زیرلایه، تفاوتی ندارد و این تاییدي بر عدم بازتاب در ناحیه مادون قرمز میباشد.
