بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق با استفاده از روش باریکه الکترونی لایه هاي نازك نقره با ضخامتی حدود 120 آنگستروم بر روي شیشه بی رنگ به ضخامت 1میلی متر به روش تابش باریکه الکترونی لایه نشانی شده اند. و اثر دماي باز پخت بر خواص اپتیکی و مورفولوژي لایه هاي نازك بررسی شده است. لایه هاي نازك نقره در دماهاي550 ، 625 ، 700 ، 775 و 850 کلوین، در داخل کوره باز پخت شدند. تمام لایه هاي نازك نقره، پس از باز پخت در دماهاي مختلف، بعلاوه یک نمونه شاهد بدون باز پخت بوسیله دستگاه هاي مختلف مورد آزمایش قرار گرفته اند.
خواص فیزیکی، اپتیکی و مورفولوژي آنها به صورت تابعی از دماي باز پخت به وسیله طیف سنجی فرابنفش- مرئی - UV-Vis - ، تابش اشعه ایکس X - XRD - ، روش هاي SEM و AFM مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از این تحقیق این است که با افزایش دماي بازپخت اندازه ي نانو ذرات رشد می یابند. شیشه هاي کم گسیل و سیستم هاي کنترل نور خورشید، آینه هاي با توان بازتاب بالا استفاده می شود 7]،8،.[9 نقره با داشتن بیشترین درصد بازتابش نور در بین تمامی مواد، در حدود % 96 براي ساخت آینه هاي متمرکز کننده نور خورشید بهترین انتخاب است .
[10] خواص لایه هاي نازك به شدت به ریزساختاري مانند مورفولوژي، اندازه ذرات و ... وابسته است که بر روي خواص نوري نیز تاثیر مستقیم دارد. با افزایش دما رشد دانه ها متوقف می شود که این می تواند به دلیل اثر شوك حرارتی باشد 8]،11، .[12 در این حالت در محل تلاقی مرز دانه با سطح آزاد شوك ، باشد باعث قفل شدن مرز دانه می شود و از رشد دانه جلوگیري می کند.[12] در این تحقیق تاثیر دماي زیر لایه بر خواص نانو ذرات نقره از جمله ویژگی ساختاري لایه نازك نقره، خواص اپت یکی، خصوصیات فیزیکی و مورفولوژي لایه ها، به ترتیب توسط اشعه - XRD - X، طیف سنجی ماوراء بنفش – مرئی - UV-Vis - ، SEM و AFM بررسی شدند.
مواد و روش آزمایش ها
در این تحقیق از نقره اي با خلوص 99.95درصد به صورت کپه اي، زیرلایه شیشه شفاف و به ضخامت یک میلی متر با ابعاد 25 در 75 میلی متر و شارژ کپسول ازت به منظور سرد کردن اتاقک خلاء و کاهش فشار اتاقک خلاء استفاده شد. در این کار از زیرلایه شیشه بی رنگ با ضخامت 1 میلی متر - جهت سهولت انجام کار مکانیکی براي خم کردن شیشه - و روش تبخیر با باریکه ي الکترونی - الکترون بیم - استفاده شد.
زیر لایه ها و نقره داخل اتاقک خلاء قرار داده شد. جهت کاهش دما و فشار در دستگاه خلاء چندین بار ازت ریخته شد. سرعت لایه نشانی را 12آنگستروم بر ثانیه تنظیم کردیم تا به ضخامت مورد نظر برسد. 6 نمونه لایه نازك با ضخامت هاي یکسان ابتدا بدون کوره سپس در دماهاي 550 ، 625 ، 700 ، 775 و 850 کلوین تهیه کردیم. به منظور تشکیل بلور باز پخت، دستگاه را طوري تنظیم کردیم که به آرامی و طی مدت یک ساعت به دماي مورد نظر برسد و یک ساعت در آن دما بماند و سپس خاموش شده به آرامی به دماي آزمایشگاه برسد. هر پنج نمونه با همین شرایط باز پخت شدند.
نتایج و بحث
نتایج آزمایش با XRD تحلیل ساختاري
طیف XRD لایه نازك نقره با ضخامت هاي یکسان بر روي زیر لایه شیشه اي در دماهاي باز پخت مختلف در شکل2 نمایش داده شده است. این تصاویر نشان می دهد که با افزایش دما شدت پیک هاي بدست آمده افزایش می یابد بازتاب هاي قوي در تمام نمونه ها دلالت بر وجود بلورهاي کوچک دارد. در مواد آمورف این شدت ها به صورت پهن هستند ولی در مواد بلوري به صورت پیک تیزي مشخص می شوند. اولین نتیجه اي که از شکل 1 و شکل 2 بدست آمد وجود نانوذرات قبل از دماي بازپخت بوده است - وجود پیک هاي تیز 2θ=29/6 و - 2θ=10 نانو بلورها در همه لایه ها ایجاد شده است چون در همه نمونه ها شدت هاي پراش به صورت پیک تیز هستند.
نتایج آزمایش با SEM
شکل 3 تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی لایه ي نازك نقره در دماهاي باز پخت مختلف را نشان می دهد. با توجه به این تصاویر نتیجه می شود با افزایش دماي باز پخت تعداد زیادي از نانو ذرات رشد پیدا کرده اند واندازه ي آنها بزرگتر شده است. شکل .3 تصاویر SEM لایه نازك نقره الف - بدون کوره و دماهاي ب - 550 کلوین، ج - 625 کلوین، د - 700 کلوین، ه - 750 کلوین، و - 850 کلوین نتایج آزمایش بادستگاه UV-Vis تحلیل اپتیکی در شکل 4 و 5 نمودار طیف جذبی، بر حسب طول موج به ترتیب براي نمونه ي بدون باز پخت و لایه نازك نقره در دماهاي بازپخت مختلف مشخص شده است.
hν انرژي فوتون ورودي و B یک عدد ثابت است که به احتمال گذردهی بستگی دارد و n به نوع گذردهی بستگی دارد. براي گذار غیرمستقیم n= 2 و براي گذار مستقیم n=0/5 می باشد13]، .[14 با توجه به تصاویر زیر نتیجه می شود در دماي 550 کلوین بیشترین طیف جذبی 1/121 به ازاي طول موج 332 نانومتر و در دماي 850 کلوین کمترین طیف جذبی 0/248 به ازاي طول موج 336 نانومتر می باشد. بیشترین جذب در محدوده332 نانومتر تا340 نانومتر است. بنابراین این آزمایش هم نشان می دهد که با افزایش دماي بازپخت، اندازه ي بلورك ها بزرگ ترشده و طیف جذبی کاهش می یابد.[17-15]
