بخشی از مقاله
چکیده
لایه هاي نازك اکسید روي - ZnO - بر روي زیر لایه هاي PET که از پیش با ساختار چند لایه اي Al2O3/SiO2 پوشانده شده ، توسط روش کندو پاش RF در حضور پلاسماي آرگون ، در توانهاي RF مختلف ، لایه نشانی گردیده و ساختار کریستالی، مورفولوژي سطح، عبور نوري لایه ها در ناحیه مرئی به ترتیب توسط آنالیزهاي : SEM , XRD و طیف سنجی UV/VIS/IR بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که رشد لایه ها در جهت کریستالی - 002 - بوده و متوسط عبور نوري لایه ها بالاي%85 است . با افزایش توان عبور نوري لایه هاي اکسید روي در ناحیه مرئی و شدت کریستالی لایه ها افزایش می یابد. انرژی نوار ممنوعه نوري بین ev ٣١/٣- ٢٩/٣در توانهاي مختلف RF تغییر می آند.
مقدمه
نسبت به سایر اکسید هاي هادي شفاف توجه زیادي اکسید روي از دسته مواد اکسید هادي شفاف - TCO نسبت به خود جلب کرده است . اکسید روي کاربردهاي بسیاري درالکترونیک و الکترونیک نوري از جمله است که به خاطر ویژگی هاي خاصی چون استحکام مکانیکی ومقاومت نسبت به واکنشهاي شیمیایی ، پایداري درحسگر هاي گازي [2]، الکترود هاي هادي شفاف [3] در پلاسماي ئیدروژن، غیر سمی و ارزان بودن [1] ، ، حسگرهاي SAW ، صفحه نمایشگر هاي تخت - FPD - ، نمایشگرهاي کریستال مایع - LCD - ، دیود هاي نور گسیل آلی - OLED - ،سلولهاي خورشیدي[1] و
پوششهاي محافظتی برروي پلیمرهاامروزهدارد.[4]
استفاده از پلیمرها درصنایعی مانند الکترونیک ، الکترونیک نوري وصنایع بسته بندي مواد غذایی ودارویی[5] به دلیل مزایاي زیاد آنها ازجمله سبکی ، حجم کم، انعطاف پذیري وارزان بودن [6] بسیار مورد توجه قرار گرفته است.درمیان پلیمرهاي گوناگون PET به دلیل ارزانتر بودن،شفاف بودن و ویژگیهاي مطلوب دیگربسیار پر کاربرد شده است، اما استفاده از این پلیمرها مشکلاتی نیز به همراه دارد از جمله فساد پلیمر بر اثر نفوذ گاز - اکسیداسیون پلیمري - ونیز تخریب آن بواسطه تابش تشعشعات UV حاصل از نور خورشید. استفاده از نانو لایه هاي شفاف ZnO ، بدلیل جذب بالاي آن در ناحیه طول موجی فرابنفش، مانع از تخریب پلیمر بر اثر تشعشعات UV واستفاده از لایه هاي Al2O3 وSiO2 مانع از نفوذ گاز و رطوبت در پلیمر و فساد آن می شود.
البته در بعضی از کاربردها استفاده از لایه هاي Al2O3 بر SiO2 تر جیح داده می شود. بطور مثال در توسعه ترانزیستورهاي لایه نازك [7] - TFT - ویا در دیود هاي نور گسیل .[8] اما در برخی از کاربردهاي دیگر مانند سلولهاي خورشیدي لایه نازك بهتر است از ساختار چند لایه اي Al2O3/SiO2 به جاي لایه هاي Al2O3 وSiO2 به تنهایی، استفاده گردد .[9] در هنگام لایه نشانی 5×10 -6 Torr ، دماي زیرلایه 50°C وآهنگ لایه نشانیاز0/1 Å/min بوده است.
بعد آن به ترتیب ابتدا لایه هاي نازك اکسید آلومینیوم با استفاده از چشمه سرامیکی اکسید آلومینیوم - با درجه خلوص 99/8٪ - وسپس لایه هاي نازك اکسید روي با استفاده از چشمه سرامیکی اکسید روي - با درجه خلوص 99/99٪ - توسط سیستم کندوپاش RF در حضور پلاسماي آرگون لایه نشانی می شوند . لایه نشانی اکسید آلومینیوم در فشار پایه محفظه،آهنگ1/5× 10 -5 Torr
ورودي گاز آرگون برابر 30sccm وتوان لایه نشانیRF برابر 70 وات ولایه نشانی لایه هاي اکسید روي در فشار پایه محفظه1/2×10 - 5 Torr وآهنگ ورودي گاز آرگون برابر 30sccm با توانهاي لایه نشانیRF مختلف 50 ، 70 و 90 وات انجام شده است.
براي هر دو لایه نشانی اندازة قطر چشمه سرامیکیآن 3 inch وفاصله تا زیر لایه ها 65 mm بوده است. بعد از انجام هر مرحله از لایه نشانی، ضخامت لایه ها توسط سیستم alpha-step - Dectak500 - اندازه گیري شده ، براساس آن ضخامت لایه هاي اکسید آلومینیوم حدود20 nm و لایه هاي اکسیدمنظور روي حدود95 nm بوده است . به بررسی خواص این لایه ها ساختار کریستالی ، ساختار سطحی و خواص نوري آنها به ترتیب توسط آنالیزهاي SEM , XRD و طیف سنجی UV/Vis مورد بررسی قرار گرفته است .
نحوه انجام آزمایش
بحث
ابتدا لایه هاي نازك پلی اتیلن ترفتالات - PET - با در شکل 1 نمودارهاي عبور نور لایه هاي نازك اکسید ضخامت حدود 1 μ که به عنوان زیر لایه استفاده می روي در ساختار چند لایه اي ZnO/Al2O3/SiO2 در شوند ، به مدت 8 دقیقه بوسیله آب دیونیزه در حمام محدوده طول موجی بین 200-800 nm نشان داده شده آلتراسونیک تمیز می شوند. سپس لایه هاي نازك SiO2 است.
متوسط عبور نور در ناحیه مرئی براي توانهاي با ضخامت حدود 100 nm توسط روش لایه نشانی مختلف درجدول شماره - 1 - آمده است . همانطور که تبخیر با استفاده از پرتو الکترونی و با استفاده از چشمه ملاحظه می شود ، متوسط عبور نور در ناحیه مرئی براي SiO2 - با درجه خلوص 99/9 و ابعاد - 21× 5 mm بر تمامی لایه ها بالاي % 85 بوده که با افزایش توان افزایش روي زیر لایه هاي PET لایه نشانی می شوند. فشار پایه می یابد و بیشترین عبور نور مربوط به لایه هاي نشانده شده در توان 90 وات می باشد. این افزایش عبور احتمالا" به خاطر بهبود ساختار کریستالی لایه ها با افزایش توان RF است.
