بخشی از مقاله
چکیده
از آنجائیکه نانوتکنولوژي یکی از موضوعات جدید و جالب براي دانشمندان عصر حاضر است، تولید نانو مواد میتواند نقش مهمی را در این زمینه ایفا کند. در این تحقیق نانوسیمهاي بسلایهاي Co-Cu/Cu به روش الکتروانباشت درون قالب پلیکربنات تهیه شدهاند. الکتروانباشت به صورت پتانسیواستات و در یک الکترولیت تک حمام حاوي نمکهاي Co وCu و با سه الکترود انجام شد. وجود نانوساختار نانوسیمهاي بسلایهاي با استفاده از میکروسکوپ TEM مورد تأئید قرار گرفت.
مقدمه
سیم عموماً به ساختاري گفته میشود که در یک جهت - جهت طولی - گسترش داده شده و در جهت دیگر بسیار محدود شده باشد. نانو سیمهاي فلزي ساختارهاي جالبی هستند که به دلیل خواص کم نظیرشان کاربردهاي متعددي براي آنها پیشبینی شده است. روشهاي مختلفی براي تولید این نانو سیمها وجود دارد از جمله این روشها میتوان به استفاده از : لیتوگرافی با اشعه الکترونی جهت تهیه نانوماسک و سپس استفاده از تبخیر در خلاء، کندوپاش و MBE اشاره نمود. از طرفی الکتروانباشت هم یکی از روش- هایی است که امروزه کمک شایانی به ساخت این نانوسیم نموده است.
الکتروانباشت یک فرآیند بالقوه براي ساخت فیلمهاي فلزي بسیار نازك، نانو سیمهاي و نانو ذرات فلزي است. از آنجائیکه این روش میتواند در فشار و دماي محیط انجام شود، بنابراین نسبت به روشهاي بر پایه تکنیک خلاء از پیچیدگیهاي کمتري برخوردار است. این روش همچنین داراي قابلیت تولید ساختارهاي بسیار٨۶ PACSNo. نازك میباشد .[1] در این تحقیق نانوسیمهاي بسلایهاي Co-Cu/Cu به روش الکتروانباشت درون حفرههاي از پیش تعبیه شده در قالب پلیکربنات تهیه شدهاند وسپس نانوساختار آنها توسط میکروسکوپ الکترونی عبوري - TEM - مورد مطالعه و بررسی قرار گرفتند.
مراحل ساخت
به منظور تهیه نانوسیمهاي بسلایهاي به روش الکتروانباشت از قالب پلیکربنات داراي حفرههائی استوانهاي استفاده شد. این نوع قالبها داراي قطر13 mm و ضخامت 6 μ m هستند که تحت ذرات باردار و پر انرژي و سپس سونش در حلالشان داراي منافذ استوانهاي تولید میشوند. در این تحقیق پلی- کربناتهاي استفاده شده داراي منافذي قطر اسمی 30nm و چگالی آنها /cm2 - ١ - ١٠٨6× بودند. به منظور استفاده از پلی- کربنات بعنوان کاتد یک طرف این قالب با لایه اي از طلا به ضخامت 250nm به روش تبخیر در خلاءپوشانده شد. الکترولیت شامل 9 گرم O٢CuSO4.5H، 115 گرم CoSO4.7H2O و30 گرم H3BO3 در یک لیتر آب مقطر یونزدایی شده بود.
H3BO3 موجود در محلول به عنوان بافري جهت کنترل pH به کار میرود. الکتروانباشت در دماي اتاق و در یک سلول سه الکترودي با استفاده از یک پايپتانسیل متصل به کامپیوتر انجام شده است. نگهدارنده پلیکربنات در سلول، یک ورقه مسی 2/5cm×2/5cm میباشد. سطح طلاي نشانده شده بر پلیکربنات روي سطح سونش شده ورقه مسی قرار داده شد. سطح ورقه مسی و قالب پلی کربنات توسط ماسکی به قطر 8 mm پوشانده شده و از آن به عنوان الکترود کار استفاده گردید.
براساس منحنی CV ولتاژ بهینه جهت انباشت Cu و Co به ترتیب-0/5 و -1/4 تعیین گردید 2] و.[3 نانوسیمها با اعمال پتانسیل مناسب جهت احیاي یونهايCu+2 وCo+2 موجود در الکترولیت شدند. به منظور جدا کردن نانوسیم- هاي آلیاژي از زیرلایه طلا و قالب پلیکربنات، ناحیهاي به مساحت mm2 ۴×۴ از قالب پلیکربنات جدا و درون محلول کلروفرم قرارگرفت. پس از حل شدن پلی کربنات در این حلال نانوسیمها آزاد شدند.
نتایج بدست آمده
شکل - 1 - منحنی جریان بر حسب زمان براي چند زوج لایه اول نانوسیمی شامل 1000×[Co-Cu - 5nm - /Cu - 2nm - ] را نشان میدهد. مدت زمان انباشت لایه Cu طولانیتر از مدت زمان انباشت لایه Co-Cu است. دلیل این امر غلظت کم یونهاي Cu+2 موجود در الکترولیت میباشد، این امر موجب میگردد که جریان در هنگام انباشت لایه بسیار بیشتر از جریان در هنگام انباشت لایه Cu باشد. شکل - - 2 منحنی جریان برحسب پالس را هنگام رشد لایه Cu و Co-Cu در نانوسیمی شامل 1000×[Co-Cu - 5nm - /Cu - 2nm - ] را نشان میدهد. با توجه به رفتار مشاهده شده، تغییرات جریان را میتوان به چهار مرحله تقسیم نمود.
بحث و نتیجه گیري
نانوسیمهاي بسلایهاي1000×[ Co-Cu - 5nm - /Cu - 2nm - ]با قطر متوسط 80nm با استفاده از روش الکتروانباشت درون حفره- هاي قالب پلیکربنات تهیه شدند. سپس نمودار جریان – زمان و جریان – پالس و تصاویر TEM این نانوسیمها مورد مطالعه قرار گرفتند. بررسی نمودار جریان – پالس رشد چهار مرحلهاي نانو سیمها که شامل -1 جوانهزنی نانوسیمها در ته حفرهها؛ -2 رشد نانوسیمها در طول حفرهها؛ -3 پر شدن بخش بزرگی از حفرهها و رسیدن نانوسیمها به سطح قالب و -4 رشد سطحی فلز - قارچهاي سطحی - بر روي قالب میباشد، را به خوبی نشان میدهد. علاوه بر این تصاویر TEM نشان دادند که نانو سیم ها به صورت بس- لایههاي متشکل از زوجلایههاي Cu و Co-Cu رشد کردهاند وقطر و طول آنها به ترتیب حدود30nm و 5μm میباشد.
