بخشی از مقاله
خلاصه
در این مطالعه , لایه های نازکی از اکسید رسانای شفاف روی به روش اسپری پایرولیزز برروی نوع خاصی از زیرلایه ها , میکا مسکوویت , تهیه و مورد بررسی قرار گرفته اند. ویژگی منحصر به فرد این زیرلایه ، که انگیزه ی مطالعه برروی آن را ایجاد کرده است ، انعطاف پذیری قابل توجه و در عین حال قابلیت تحمل دماهای بالا است که می تواند کاربردهای منحصر به فردی به دنبال داشته باشد. به این منظور ، از روش اسپری پایرولیزز برای عمل لایه نشانی استفاده شده است.
اثر دمای زیرلایه ، تغییر غلظت محلول و ماهیت زیرلایه برروی شفافیت نمونه ها مورد بررسی قرار گرفته اند. خواص عنصری و ساختاری توسط تکنیک پراش پرتو ایکس و خواص اپتیکی توسط تکنیک طیف نگاری فرابنفش , در محدوده ی 800-200 نانومتر , مورد بررسی قرار گرفتند. برای آنالیز و رسم داده های به دست آمده, از نرم افزارهای X'Pert HighScore ,OriginPro و Diamond Crystal and Molecular Structure Visualization استفاده شده است. غالب لایه های به دست آمده بس بلوری بوده و دارای شفافیت بالا در طیف مرئی می باشند. خواص و ویژگی های نمونه هایی که تاکنون بدست آمده , با توجه به آنالیزهای انجام شده , رفتاری منحصر به فرد نشان داده که می تواند به طبیعت و ماهیت زیرلایه مورد استفاده بستگی داشته باشد.
مقدمه
اکسید روی - - Q2 به دلیل کاربردهای متنوع و گسترده ای که در ابزارهای میکرو الکتریک و اپتو الکتریک دارد, بسیار مورد توجه می باشد. این اکسید , اکسیدی نیم رسانا است که انرژیِ گاف نواری پهن آن در حدود 3,37 الکترون ولت می باشد . این عامل باعث شده است که چنین اکسیدی قابلیت بالایی در جذب تابش فرابنفش داشته باشد , در حالیکه مقدار قابل توجهی از طیف مرئی نور را از خود عبور می دهد و از این رو به عنوان اکسیدی رسانا و شفاف - - 7&2 شناخته می شود. کاربرد اساسی اکسیدهای رسانای شفاف در سلول های خورشیدی,[1] دیودها,[2] آینه های گرمایی[3-4] و سنسورهای گازی[5] می باشد.
خواص الکتریکی و اپتیکی , پایداری شیمیایی و مکانیکی بالا و از سویی دیگر فراوانی اکسید روی در طبیعت که آن را از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه می نماید, این اکسید را در در رده ی اکسیدهای رسانای بسیار پرکاربرد قرار می دهد. لایه های نازک تشکیل شده از نانوساختار اکسید روی, از طریق تکنیک های متعددی چون لیزر پالسی, [6] سل-ژل, [7] کندوپاش [8] و اسپری پایرولیزز[9] به دست می آید. از میان تکنیک های ذکر شده , اسپری پایرولیزز برای تشکیل لایه ی نازکی از اکسید روی انتخاب شده است. اسپری پایرولیزز یک تکنیک جالب و کاربردی برای تهیه ی لایه های نازک در اندازه های بزرگ و با کیفیت مناسب می باشد و از آنجایی که به شرایط خلا ، برای فرآیند لایه نشانی نیاز ندارد ، کار با آن ساده و کم هزینه می باشد.[10]
.2 جزئیات و روش انجام آزمایش
در این مطالعه از پیش ماده Zinc acetate-dehydrated برای تهیه لایه های اکسید روی استفاده شد. آب به عنوان حلال اصلی در نظر گرفته شده است که بعد از اضافه کردن استیک اسید - , - &+3&22+ به محلول اضافه می شود. برای متعادل کردن pH محلول , بعد از گذشت چند دقیقه , مقدار معینی اتانول - خالص - نیز به محلول اضافه می شود. محلول به دست آمده برروی زیرلایه های از جنس میکا مسکوویت نهشته شده اند. این زیرلایه ها به صورت ورقه های با ضخامت حدودا 3 میلیمتر و ابعاد 70×115 میلیمتر مربع خریداری شده است. بعد از به دست آمدن محلول اثر تغییر دما و غلظت, برروی شفافیت لایه ها مورد بررسی قرار گرفت.
اسپری پایرولیزز یک تکنیک ساده و ارزان بر مبنای فرآیند لایه نشانی بخار شیمیایی - - &9 می باشد.[11] در این تکنیک , پیش ماده ی مورد نظر, که به صورت محلول بوده و در قسمت قبل به نحوه ی تهیه ی آن اشاره شد, به وسیله ی گاز حامل - هوا - ,که توسط کمپرسور تامین می شود, برروی زیرلایه افشانده* می شود. دمای زیرلایه نیز با قرار گرفتن برروی هیتر قابل کنترل است. ساختار کلی این سیستم در - شکل - 1 آورده شده است.[12] لایه های نازک اکسید روی از اسپری کردن محلول استات روی حاصل می شود. همانطور که اشاره شد, برای بررسی تغییر شفافیت و بهینه سازی این ویژگی ها, اثر تغییر دمای زیر لایه و غلظت محلول را مورد بررسی قرار داده ایم.
.3 نتایج و بحث
.3.1 خواص اپتیکی
.3.1.1 تغییرات دما
در گام اول, اثر دمای زیر لایه برروی گذردهی - * شفافیت - لایه های تهیه شده, در بازه ی طیفی 800-200 نانومتر, مورد بررسی قرار گرفت. کار لایه نشانی در گستره ی دمایی 300 تا 550 درجه سانتی گراد انجام شد. در دماهای کمتر از 300 درجه سانتی گراد, واکنش تجزیه ی محلول پیش ماده برروی زیرلایه به طور ناقص انجام می شود و از این رو لایه های به دست آمده کاملا آمورف بوده و نشانه ای از حالت بلوری در آن مشاهده نمی شود.
این امر موجب می شود که گذردهی نوری این نمونه ها به مراتب از نمونه های به دست آمده در دماهای بالای 400 درجه سانتی گراد کمتر باشد. با افزایش دما, به خصوص دماهای بالاتر 400 درجه سانتی گراد, واکنش تجزیه ی محلول برروی زیرلایه ی داغ به طور کامل انجام شده و به تدریج حالت بلورینگی نمونه ها بهبود می یابد. به گونه ای که بهترین نتیجه, در تغییرات دمایی زیرلایه, در دمای 550 درجه سانتی گراد به دست آمد - شکل . - 2
