بخشی از مقاله
چکیده
در این کار، لایههای کربن تزریق شده به وسیلهی نانوذرات نیکل با کندوپاش مغناطیسی فرکانس رادیویی در دمای اتاق روی زیرلایههای شیشهای رشد داده می شوند. لایههای کربن تحت چهار فرآیند انباشت با استفاده از هدفهای موزاییکی ساخته شده از گرافیت و نیکل با نسبت سطح نیکل به گرافیت 1/78، 3/21، 3/92و 4/64 درصد انباشت شدهاند. با افزایش محتوی نیکل در این لایهها انتقال فلز- نافلز به خصوص در ناحیهی با دمای بالای دمای اتاق مشاهده شده است. این انتقال توسط اندازه گیریهای الکتریکی در محدودهی دمایی 15تا 500 کلوین قابل توضیح است.
.1 مقدمه
مواد نانوساختاری در سالهای اخیر به خاطر کاربردهای تکنولوژی که درشیمی، فیزیک، مواد،پزشکی و کشاورزی داشتهاند، توجه زیادی را به خود جلب کردهاند2 ]و.[1گذار فلز-نافلز می تواند ازتغییر کامپوزیتهای با ترکیب شیمیایی دی الکتریک و فلزها ایجاد شود.[3] در این کار، ما نانوذرات نیکل را در لایههای کربن با محتوی نیکل متفاوت، با استفاده از کندوپاش مغناطیسی با فرکانس رادیویی آماده کردهایم.
شرایط انباشت ویژهی ما شامل دمای اتاق و انباشت شیمیایی غیرمرطوب لازمهی عملکرد در وسایل اپتیکی و الکترونیکی هستند. در این جا ما تغییرات مقاومت ویژهی الکتریکی بر حسب محتوی نیکل که از هدف های موزاییکی مختلف برای لایههای با زمان انباشت یکسان به دست آمده را توضیح می دهیم. با تغییر محتوی نیکل، گذار فلز- نافلز - N-M - مشاهده شده است. و با استفاده از ضریب دمای مقاومت ویژه - TCR - و تصاویر SEM قابل توضیح است.
.2 جزئیات آزمایش
لایههای کربن آمورف با نیکل دوپ شده روی زیرلایههای شیشهای با استفاده از کندوپاش مغناطیسی با فرکانس رادیویی انباشت داده شدهاند. تکههای Ni روی هدف گرافیتی خالص با طولی در حدود 40 میلیمتر چسبیدهاند. محتوی نیکل در لایههای رشد کرده با استفاده از تعداد تکههای نیکل می تواند کنترل شود. تعداد این تکههای نیکل متفاوت و به صورت 10، 18، 22 و 26 می باشند که به صورت یک مسیر دورانی به گرافیت چسبیدهاند که به ترتیب تقریبا برابر با 1/78، 3/21، 3/92 و 4/64 درصد از ناحیه را شامل می شوند. لایههای به دست آمده، نسبت اتمی نیکل به ترتیب 59/68، 86/47، 89/91 و 92/89 درصد دارند.
فشار پایهی محفظهی انباشت در حدود 2× 10 -5 میلی بار و فشار کاری آن در حدود 2× 10 -2 میلی بار قرار گرفت. لایهها در زمان انباشت یکسان 3 دقیقهای و توان RF ثابت 400 وات انباشت داده شدهاند. زاویهی یونهای تصادفی با سطح هدف 90 درجه و فاصلهی هدف تا زیرلایه 60 میلی متر بود. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی - - FESEM برای ویژگیهای مورفولوژی مورد استفاده واقع شده بود. مطالعات پراکندگی انرژی اشعهی X با آنالیزور AMETEK EDAX ایجاد شده بودند.
مطالعات RAMAN با استفاده از لیزر He-633 Ne نانومتری، با اسپکترومتر Thermo Nicolet FTRAMAN 960 انجام شده بود. با استفاده از روش تماسی چهار نقطه ، رسانایی الکتریکی جریان مستقیم به وسیلهی نمونههای سرد شده، در جریان هلیوم پیوسته در واحدهای برودتی - مدل کم دمای اپتیکی - USA 450 CCS، در یک محفظهی ترمواستاتیک در محدودهی دمایی 500-15 کلوین، اندازه گیری شده بود. تامین ولتاژ بالا توسط - ORTEC 456 USA, 0-3 - kV، و از سیستم Keithley 196 و Metrix VX102A به ترتیب برای اندازه گیری جریان و ولتاژ استفاده می شود.
.3 نتایج و بحث
شکل 1، غلظت نیکل لایههای با ناحیههای سطحی نیکل 1/78، 3/21، 3/92 و 4/64 درصد ،روی هدفهای موزاییکی را نشان میدهد. با افزایش سطح تکههای نیکل روی هدف گرافیتی،غلظت نیکل لایهها افزایش یافته است. سه منطقهی رسانایی، A - دی الکتریک - ، - B فلزی - و - Cدی الکتریک - تشخیص داده شدهاند. در منطقهی A، ناحیهی سطح نیکل، کمتراز 3/21 درصد، مقاومت الکتریکی زیاد است و اتلاف دمای مقاومت الکتریکی ویژه منفی است. در منطقهی B، ناحیهی سطح نیکل در حدود 3/92 درصد است، مقاومت الکتریکی کوچک و اتلاف دمای مقاومت الکتریکی ویژه، مثبت است.
در منطقهی C، با افزایش ناحیهی سطح نیکل به بالای 4 درصد، یک تغییر فلز به نافلز انجام یافته است. رسانایی الکتریکی در سیستمهای کامپوزیتی که شامل ترکیبات فلز و دی الکتریک است با دو مکانیزم نفوذ در شبکهی رسانای پیوسته و تونل زنی بین اجزای رسانای ایزوله شده، تعیین می شود.[4] برای مواد کامپوزیتی گرانولی با محتوی فلزی بالای یک شبکهی پیوسته، به وسیلهی ذرات فلزی نفوذ کرده، ایجاد شده است. شکل - b - 1 به ترتیب تغییر اتلاف دمای مقاومت ویژه - TCR - با ناحیهی سطحی نیکل را نشان میدهد. مقادیر مقاومت ویژهی لایهها و - TCR - لایهها در 3/21، 3/92و 4/64 درصد، زیاد نیست. ما نشان دادیم که اینچنین تفاوتهای کوچکی، اطلاعات مفیدی فراهم کردهاند و آنها می- توانند با دادههای ساختاری مربوط همبسته باشند.
لایههای انباشت شده در ناحیهی سطحی نیکل 3/92 درصد، TCR مثبتی از0/0013 K -1 ، که به طور ضمنی نیمه رسانای روبه انحطاط یا نزدیک رسانای فلز را نشان داد. این بدان معنی است که این لایهها باید حداقل یک مسیر رسانایی نفوذی منفرد داشته باشند که توسط ذرات با ویژگی فلزی، ایجاد شده باشد. لایههای کامپوزیتی ایجاد شده درناحیهی سطحی نیکل 1/78، 3/21و 4/64یکTCR اندکی منفی به ترتیب درحدود-0.00118, -0.00471 K -1 و -0.00157 K -1 را نشان داده است که می تواند توسط این حقیقت که ماتریس کربن اطراف ذرات فلزی، نامنظم است. طبق نتیجه، لایهها در ناحیه سطحی نیکل 3/92 درصد رسانایی بالاتری از لایههای آماده شده در ناحیههای سطحی دیگر دارد که این ممکن است به علت افزایش گرافن شبیه کربن - GLC - در این لایهها باشد.
