بخشی از مقاله
چکیده
لایه اي از نقره به ضخامت 10 نانومتر بر روي زیر لایه اکسید ایندیم آلاییده به قلع به روش کندوپاشRF انباشته شد. نمونه تحت تابش کمک لیزر نئودمیوم یاگ قرار گرفت و نانو ذرات نقره ایجاد شد. آنالیز EDX و SEM حضور نانو ذرات نقره را تایید کردند. آنالیز AFM نشان داد که با اعمال لیزر، ابعاد نانو ذرات تولید شده ریزتر و زبري سطح نمونه کم تر شده است ولی تیزي ذرات افزایش یافته است. سطوح نمونه تولید شده پس از اعمال لیزر نفوذ پذیري کم تري نسبت به حالت قبل داشت یعنی آبگریز شد. این نتیجه براي سلول هاي خورشیدي بسیار مهم است.
واژه هاي کلیدي: لایه هاي نازك، اکسید ایندیم آلاییده به قلع، نانو ذرات نقره، لیزر پالسی، کندوپاش، آنالیز.
مقدمه
ITO یک نیمه هادي ذاتی شفاف و نوع n است و یکی از معروف ترین اکسید رساناي شفاف - TCO - 1 می باشد. لایه ITO با کیفیت بالا داراي دو مشخصه اساسی است:
-1به خاطر گاف انرژي بالا - تقریبا 3/5 الکترون ولت در دماي اتاق - در محدوده نور مرئی شفاف است. -2به خاطر داشتن تبهگنی بالاي الکترون - بیشتر از - 1020 داراي رسانندگی خوبی است.ITO نور مرئی را از خود عبور می دهد اما در مقابل نور مادون قرمز از خود خاصیت بازتابی نشان می دهد. همین ویژگی است که ITO را به عنوان یک اکسید رساناي شفاف براي کاربردهاي گوناگون الکترونیکی مناسب می سازد.[1] اکسید ایندیم می تواند توسط جایگزینی اتم Sn با In آلاییده شود و ITO نوع n را به وجود آورده و خاصیت شفاف بودن خود را نیز حفظ کند. ITO داراي کاربردهاي مختلفی درنمایشگرهاي کریستال مایع [2]، الکترود هاي شفاف براي سلول هاي خورشیدي [3] و آشکار کننده ي فوتون دارد. ویژگی هاي اپتیکی ITO در محدوده طیفی مورد علاقه 200nm تا 3µm به وسیله ي سه نوع برانگیختگی الکترونیکی کنترل می شود: گذار باند ممنوعه، گذار بین باندي از باند ظرفیت به باند رسانش و گذار درون باندي الکترون هاي آزاد در باند رسانش .
خواص نانو ذرات نقره به شکل و اندازه شان بستگی دارد.[ 4] مواد نانومتري به شدت به اندازه و شکل وابسته است، که می توان با تغییراتی در شکل و اندازه ساختارها به موادي با خواص جدید دست یافت . علاوه بر این، نانو ذرات داراي سطح وسیعی می باشند، در یک نانو ذره بخش وسیعی از اتم ها بر روي سطح آن قرار دارد.[5] کوچک شدن اندازه ذرات و رسیدن به ابعاد نانو متري نسبت سطح به حجم کل سیستم افزایش می دهد. افزایش سطح در بسیاري از پدیده هایی که در سطح و فصل مشترك رخ می دهد، مانند واکنش هاي کاتالیستی و رفتار کلوئیدها نقش اساسی در تعیین خواص دارد. در لیزرهاي یاگ نور توسط یک تک کریستال سخت و درخشان ایتریم، آلومینیوم، لعل حاوي یون هاي اضافی عنصر نئودمیم جانشین شده به جاي برخی یون هاي ایتریم تولید می شود. طول موج اصلی این لیزر 1064 نانومتر در ناحیه مادون قرمز است. لیزرهاي نئودمیم-یاگ مدت زیادي براي کاربردهاي جراحی به کار گرفته می شوند.[ 6 ]
آزمایش
ابتدا نمونهاي از ITO به روش کندوپاش RF و با توان دستگاه 30 وات و فرکانس 13/5 RF مگا هرتز با هدف نقره لایه نشانی شد. اولین آنالیز، آنالیز UV /IR بود که در آن به بررسی طیف عبور و انعکاس نمونه پرداختیم. سپس در مرحله بعدي نمونه را تحت آنالیز SEM قرار دادیم. پس از آن از نمونه آنالیزAFM تهیه شد. در ادامه براي تولید نانو ذرات نقره بر روي نمونه ITO، از روش لیزر پالسی استفاده شد. در این جا از لیزر کوانتل فرانسه که داراي طول موج اصلی 1063 نانومتر با پهناي باند هر پالس 6 نانو ثانیه و یا هارمونیک دوم 532 نانومتر با پهناي باند هر پالس 5 نانو ثانیه استفاده کردیم.
براي انجام این آزمایش لیزر را بر روي طول موج 532 نانومتر و پهناي باند هر پالس 5 نانو ثانیه تنظیم کردیم و براي تعیین انرژي مورد نظري که به ازاي هر پالس باید به دستگاه بدهیم تا نانو ذرات نقره بر روي نمونه ها ایجاد شود، کمیتی را معرفی می کنیم به نام، فلوئنس2 که آن را به شکل، انرژي بر واحد سطح تعریف میکنیم. براي تنظیم مقدار انرژي لیزر مورد نظر براي هر پالس3، از عدسی استفاده می کنیم. سپس دوباره نمونه تحت آنالیز AFM قرار گرفته شد و پارامترهاي زبري سنجی و هم چنین متوسط اندازه ذرات نیز مورد بررسی قرار گرفت.انرژي بر واحد سطح لیزر را حدود 4mj/m2 در نظر گرفته و بنابر محاسبات، انرژي هر پالس از لیزر را حدود 40mj به دست آوردیم. باریکه لیزري با این انرژي در محل برخورد با نمونه دمایی ایجاد می کند که باعث ذوب موضعی نقره می شود و لایه نقره تبدیل به نانو ذره و یا جزایر کوچک می شود. آنالیز EDX حاصل از نمونه حضور نانوذرات را تایید می کند.
نتایج و بحث
شکل 1 طیف انعکاسی از نمونه و شکل 2 طیف عبور را نشان می دهد. بررسیها نشان دهنده این بود که در طول موج 330 نانومتر، درصد انعکاس نور بیش ترین مقدار یعنی 16/06 را دارد. بررسی طیف عبور از نمونه، حاکی از این است که در طول موج 300 نانومتر، کم ترین میزان عبور یعنی 32/98 می باشد و در طول موج 1150 نانومتر، بیش ترین میزان عبور یعنی 44/59 را دارا است.
