بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله لایه نازک پلیمر نفتالین با استفاده از مونومر نفتالین به روش لایه نشانی بخار شیمیایی پلاسمایی - PECVD - با پلاسمایی با منبع تغذیه RF تولید شده است. با استفاده از این روش لایه های پلیمری یکنواخت و با ضخامت تقریبی 750 nm بدست آمد. برای بررسی خواص نوری لایه ایجاد شده از طیف UV-Vis استفاده شده است. قله مشاهده شده در طول موج 300 nm نشان دهنده وجود ساختار دوگانه در پیکربندی ماده است. طیف سنجی FTIR نیز نشان دهنده وجود پیوندهای C-H آروماتیکی وC=C می باشد.
کلید واژه- پیوندهای آروماتیک، ساختار دوگانه، لایه نشانی بخار شیمیایی پلاسمایی، مونومر نفتالین کد 160.0160 - PACS و 310.0310
-1 مقدمه
در سالهای اخیر پلیمرهای دوگانه - congucatedpolymers - به دلیل خواص الکتریکی و اپتیکی غیر معمولشان بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. این مواد قابلیت استفاده به عنوان لایه نورگسیل در نمایشگرهای OLED را دارند که به دلیل قیمت ارزانتر گزینه مناسبی برای جایگزینی نمایشگرهای LCD می باشند.[1] همچنین خاصیت انعطاف پذیری و قابلیت تولید این پلیمرها به صورت لایه های نازک، امکان ساخت نمایشگرهای انعطاف پذیر را از این مواد فراهم کرده است. برای تولید لایه های نازک روشهای مختلفی وجود دارد که از جمله آنها لایه نشانی بخار شیمیایی پلاسمایی به عنوان یک روش مناسب و ارزان قیمت برای تولید لایه های چگال، یکنواخت، هموار و پایدار شناخته شده می باشد.[2]
تا کنون مطالعاتی برای ایجاد لایه های نازک به کمک لایه نشانی بخار شیمیایی پلاسمایی با استفاده از بنزن به عنوان مونومر اولیه انجام شده و مشاهده گردیده که ساختار آروماتیکی آن بوسیله پلاسما شکسته شده اما در مورد نفتالین این اتفاق کمتر مشاهده شده است .[1-4] در این مقاله برآنیم تا به کمک راکتور پلاسمایی RF کوپل شده خازنی به ایجاد لایه پلیمر نفتالین با استفاده از ماده نفتالین به عنوان مونومر اولیه بپردازیم. برای بررسی نتایج بدست آمده از طیف های FTIR و طیف جذبی استفاده شده است.
-2 روند انجام آزمایش
در این آزمایش از راکتور پلاسمایی RF کوپل شده خازنی استفاده شده است. این راکتور از چهار قسمت عمده پمپ خلاء، محفظه خلاء، منبع تغذیه 34 MHz و جعبه تطبیق امپدانس تشکیل شده است. در این راکتور می توان به کمک جعبه تطبیق امپدانس توان مورد نظر را به درون محفظه انتقال داد. شمایی کلی از راکتور طراحی و ساخته شده در شکل 1 نشان داده شده است.زیر لایه های مورد استفاده در آزمایشات ابتدا به خوبی با آب و صابون شستشو داده شد سپس به کمک حمام اولتراسونیک و با استفاده از اتانول به مدت 10 دقیقه، و حمام استون برای از میان بردن چربی ها و آب مقطرشستشو داده شده سپس درون کوره خشک شده و در نهایت درون محفظه خلاء قرار داده می شوند. برای ایجاد لایه پلیمری مورد نظر از پودر نفتالین تهیه شده از شرکت مرک آلمان با درصد خلوص %99 به عنوان مونومر اولیه استفاده شده است.
در این آزمایش ظرف حاوی پودر نفتالین بر روی گرمکن قرار گرفته و تا دمای حدود 60 درجه سانتیگراد گرم می شود، در این دما و فشار خلأ نفتالین به فاز بخار درآمده و به کمک لوله های رابط به محفظه واکنش وارد می شود. در ابتدا و قبل از ورود نفتالین، فشار محفظه 10 mtorr می باشد که با ورود نفتالین به 30 mtorr افزایش می یابد. سپس به کمک منبع تغذیه RF با فرکانس 34 مگا هرتز و مکانیزم کوپل خازنی، توانی به اندازه 100 وات برای تولید پلاسما به دو الکترود موجود در محفظه اعمال می کنیم. در اثر اعمال ولتاژ و توان به کمک منبع تغذیه، ذرات نفتالین که بصورت گازی درون محفظه می باشند به حالت پلاسما می رسند.در این حالت محیطی فعال شامل یون ها، رادیکال ها و الکترون ها خواهیم داشت که در اثر انجام واکنش های مربوطه یک لایه پلیمری یکنواخت بر روی زیر لایه ایجاد خواهد شد.
شمایی از پلاسمای ایجاد شده درون محفظه خلاء در حین آزمایش در شکل 2 نشان داده شده است. مدت زمان انجام آزمایش 15 دقیقه می باشد که بعد از سپری شدن این زمان لایه ای با ضخامت 750 nm ایجاد می گردد. این لایه یکنواخت و هموار بوده و چسبندگی خوبی به زیر لایه دارد. شمایی از لایه زرد رنگ شفاف ایجاد شده در شکل 3 نشان داده شده است. برای بررسی آزمایشات صورت گرفته از طیف FTIR و طیف جذب UV-Vis استفاده شده است.1453 ناشی از وجود پیوندهای CH2 وCH3 است که به معنی وجود ساختار crosslink در پلاسما پلیمر می باشد.[4] پیک های نشان داده شده، بیانگر وجود ساختار دوگانه در لایه تولیدی می باشد. طیف ماده اولیه و پلیمر ایجاد شده به ترتیب در شکل های 4 و 5 نشان داده شده است.پیک 2361 cm-1 مربوط به پیوند C-O و پیک 3448 cm-1 مربوط به پیوند H-O می باشد که می تواند ناشی از واکنش اکسیژن هوا با سطح لایه پس از لایه نشانی و یا ناشی از وجود اکسیژن در محفظه لایه نشانی باشد.
-1-2 نتایج و بحث
برای طیف سنجی IR از دیسک KBr استفاده شده است. طیف بدست آمده دارای پیک هایی در طول موج های cm-1 747، 779، 1453، 1597، 2361، 2924، 3051 و 3448 می باشد. پیکهای747 cm-1 و 779 مربوط به پیوندهای آروماتیک C-H لرزشی و پیک 3051 cm-1 مربوط به پیوند C-H آروماتیک کششی می باشد. پیک ناشی از C=Cآروماتیک کششی نیز در 1597 مشاهده می شود.[1]پیک 2924 cm-1 نشاندهنده ی پیوندهای C-H آلیفاتیک - aliphatic - کششی است و تصدیق می کند که مونومرنفتالین در پلاسمای RF شکسته شده است. پیکطیف جذبی UV-VIS لایه شامل یک پیک در 300 nm است که مربوط به گذار - * در زنجیره اصلی پلیمر است که در شکل 6 نشان داده شده است. طیف جذبی پلاسما پلیمر نفتالین شبیه به طیف جذبی poly - p-phenylene - می باشد که دلیلی بر آروماتیک بودن ساختار لایه ها
