بخشی از مقاله
چکیده
دراین کار، نانوذرات نیکل جاسازی شده در لایههای کربن با استفاده ازکندوپاش مغناطیسی فرکانس رادیویی روی زیرلایههای شیشهای رشد داده شدهاند. این لایهها ازکربن و نیکل با ناحیههای سطحی نیکل 4/64- 1/78درصد ساخته شدهاند. زبری سطح لایهها از 1/78 تا 3/92 درصد افزایش یافته است. با این حال، در محدودهای از 3/92 تا 4/64 درصد این ویژگیها کاهش مییابند. زبری لایهها در3/92 درصد مقدار مینیمم 0/54 نانومتر را دارد. با افزایش ناحیهی سطحی نیکل از 1/78 به 3/92 درصد، مقاومت ویژه در دمای اتاق لایهها به شدت کاهش مییابد و سپس از3/92 تا 4/64 درصد افزایش مییابد.
.1 مقدمه
تغییر گذار فلز–نافلز از تغییر ترکیب شیمیایی کامپوزیتهای دی الکتریک و فلزی ناشی می شود..[2,1] دو طبقه بندی اساسی مختلف نظریهها برای توضیح انتقال رسانایی در این سیستمها مورد استفاده واقع شده است.[3] در دستهی اول نظریههایی مانند صاف کردن بر روی مخلوط هایی که در مقیاس ماکروسکوپی ناهمگن هستند به کار برده شده است. در دستهی دوم، تئوریهای کوانتومی موضعی کردن توسط مدلهای گوناگون مانند موضعی کردن آندرسون،محدودهی متغیر مورد انتظار و تئوری مقیاس گذاری موضعی کردن الکترونهای غیرتصادفی توسعه یافتهاند.[3] در اینجا، ما تغییر مقاومت الکتریکی بر حسب محتوی نیکل به دست آمده از هدفهای موزاییکی مختلف برای لایههای با زمان انباشت یکسان را توضیح دادهایم. با تغییر محتوی نیکل، گذار فلز – نافلز مشاهده شده است و به وسیلهی مقاومت دمای اتاق و تصاویر AFM قابل توضیح است.
.2 جزئیات آزمایش
نیکل تزریق شده در لایههای کربن آمورف به وسیلهی کندوپاش مغناطیسی RF روی زیرلایههای شیشهای انباشت یافتند. تکههای نیکل به هدف گرافیتی خالص با طولی در حدود 40 میلی مترچسبیده اند. تعداد این تکهها متفاوت و به صورت 22،18،10و 26به صورت دورانی به گرافیت متصل شدهاند که تقریبا به ترتیب برابر با 1/78، 3/21، 3/92 و 4/64 درصد در سطح می باشند. لایههای به دست آمده، دارای نسبت اتمی نیکل به ترتیب 59/68، 86/47، 89/91 و 92/89 درصد میباشند.
فشار پایهی محفظهی انباشت 2× 10 -5 میلی بار و فشار کاری 2× 10 -2 میلی بار بود. 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. آنالیزمیکروسکوپ نیروی اتمی - AFM - روی مد غیرتماسی برای به دست آوردن خواص مورفولوژی سطح مورد استفاده واقع شده بود. مجذور ریشهی میانگین زبری - RMS - ازدادهی - WSxM soft ware-2007 - - AFM - به دست آمده بود.
مطالعات پراکندگی انرژی اشعهی - EDAX - X، به وسیلهی آنالیزور AMETEK EDAX ایجاد شده است. مطالعات RAMAN با استفاده از لیزر 633 He-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 هلیم پیوسته در واحدهای برودتی - USA 450 CCS - در یک محفظهی ترمواستاتیک در محدودهی دمایی 500-15 کلوین، اندازه گیری شده بود.
نتایج و بحث
شکل - a - .1 مقاومت ویژه دردمای اتاق لایهها با ناحیهی سطحی نیکل 1/78، 3/21، 3/92و 4/64 درصد را نشان میدهد. با افزایش ناحیهی سطحی نیکل از 1/78به 3/92 درصد، مقاومت ویژه در دمای اتاق لایهها، به شدت کاهش می یابد و سپس از3/92 تا 4/64 درصد افزایش می یابد. کاهش یافتن مقاومت ویژهی لایهها از 1/78به 3/92 درصد می تواند به علت افزایش غلظت نیکل لایهها باشد و از این رو افزایش حالتهای جایگزیده که این می تواند باعث انتقال از محیط دی الکتریک به نیمه رسانای درحال تبهگن شود.
نیمه رساناهای تبهگن ، رفتار شبه فلز دارند و علاوه براین آنها دارای مقاومت ویژه با یک تابع افزایشی از دما میباشند.[4] افزایش مقاومت لایهها از 3/92 تا 4/64 درصد ممکن است به این علت باشد که انتقال الکتریکی در این لایهها هنوز توسط کربن آمورف مدیریت می شود. شکل - b - 1 و - c - تصاویر AFM لایههای انباشت شده در ناحیهی سطحی نیکل 3/92 و 4/64 درصدرا نشان می دهد. مشاهده شد که نانوذرات نیکل برای لایههای انباشت شده در ناحیهی سطحی نیکل 3/92 درصد متصل و در 4/64 درصد غیرمتصل هستند.
همچنان که از تصاویر AFM مشخص است درلایههای انباشت شده در ناحیهی سطحی نیکل 3/92 ، فضای تهی بین جزایر نانوذرات نیکل پرشده است و لایهها به شبه فلز انتقال می یابند. علاوه بر این ، این به معنی آن است که رسانندگی از حالت جایگزیده خارج شده و طبق این مدل هدایت عمدتا در این باند ناخالص اتفاق می افتد. شکل - a - .1 تغییر مقاومت در دمای اتاق لایهها با ناحیهی سطحی نیکل 1/78، 3/21، 3/92 و 4/64 درصد و تصاویر AFMلایهها با ناحیههای سطحی نیکل متفاوت - 1/78 - bو - 3/92 - c درصد. شکل 2 ناهمواری سطح لایهها با ناحیههای سطحی نیکل مختلف 1/78، 3/21، 3/92 و 4/64 درصد، به ترتیب به صورت 3/83، 3/30، 0/54 و 3/79 نانومتر تخمین زده شد.
