بخشی از مقاله
چکیده
لایه های نازک اکسید قلع و اکسید آهن به روش حمام شیمیایی - CBD - به روی زیر لایه های شیشه ای با افزودن ناخالصی فلزی مس و در شرایط آزمایشگاهی کاملا یکسان تهیه شده اند.نانو ساختار این لایه ها توسط روشهای مختلف آنالیز میکروسکوپ روبشی - - SEM،میکروسکوپ نیروی اتمی - AFM - ، پراش اشعه ایکس - - XRD، طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس - EDAX - واسپکتروفتومتری مورد بررسی قرار گرفت.هدف مشاهده اثر ناخالصی فلزی مس بر روی تغییر ساختار و گاف انرژی لایه های ساخته شده می باشد که نتایج خوبی حاصل گردیده است.
-1مقدمه
اندازه گیری ثابتهای اپتیکی فلزات نجیب از جمله مس از زمان درود شروع شد و تلاش برای بالا بردن دقت اندازه گیری و مقایسه نتایج تجربی و نظری ادامه یافت.[1]با توجه به اینکه ساختار، خواص فیزیکی و به خصوص اپتیکی لایه های نازک را میتوان بر حسب زیرلایه، دما، ضخامت، آهنگ انباشت و دیگر پارامترها به منظور دستیابی به مشخصه های فیزیکی مطلوب به میزان قابل توجهی تغییر داد، این ویژگی ها اساس توسعه کاربردهای لایه های نازک را تشکیل میدهند. از جمله این کاربردها میتوان پوشش لایه های فلزی در آینه های نیم اندود تابشگرهای UV و آینه های تلسکوپ [2]قطبشگرها، قطعات فعال نوری، فیلترهای اپتیکی، مدارهای میکروالکترونیک و اپتیک تجمعی را نام برد.
کارهای متعددی از پیش از سه دهه گذشته تا کنون روی خواص اپتوالکترونیکی فلزات، فلزات نجیب و مخصوصاً مس کپهای انجام شده است که از آنها میتوان به خواص الکترون آزاد درود [1,3]و انحراف از آن [4]،اثرات پراکندگی الکترون -فونون [5]،تأثیر دمای زیرلایه بر نوع ساختار سطحی مس و مورفولوژی آن [6]،تأثیر دمای زیرلایه بر خواص اپتیکی لایه های نازک مس و نقره[7]،مشخصه های لایه های نازک مس و خواص اپتیکی آن به عنوان تابعی از آهنگ لایه نشانی[8]،ثابتهای اپتیکی مؤثر لایه های نازک نقره[9]،خواص اپتیکی لایه های نازک نقره لایه نشانی شده به روش کند و پاش [10]،خواص اپتیکی و ساختاری لایه های نازک اکسید مس که به وسیله اکسیداسیون لایه های فلزی رشد داده شده اند.[11] مطالعات اپتیکی روی لایه های نازک مس بر زیرلایه سیلیکان [12]،اثر ابعاد لایه های نانویی مس بر روی ثابتهای مختلط اپتیکی و گذردهی در ناحیه مادون قرمز[13]اشاره کرد. در این مقاله به بررسی خواص ساختاری و اپتیکی لایه های نازک اکسید قلع و اکسیدآهن در حضور ناخالصی مس ساخته شده با روش حمام شیمیایی می پردازیم.
-2روش آزمایش
قبل از انجام آزمایش زیرلایه های شیشه ای با استفاده از استن و الکل از وجود ناخالصی های موجود در سطح تمییز شدند.سپس مقدار 25،0مولار از نمک کلرید آهن و7،0 مولار از نمک کلرید قلع به صورت جداگانه هرکدام در بشرهای حاوی 90 میلی لیتر آب مقطر دوبار تقطیر شده حل شدند و حجم داخل بشرها با آب مقطر دو بار تقطیر شده تا میزان 100 میلی لیتر افزایش داده شد. سپس با استفاده از همزن مغناطیسی محلول ها مخلوط شدند و دو محلول اکسید آهن و اکسید قلع تهیه شدند. با اندازه گیری PH و افزودن مقدار مشخصی از آمونیاک به محلول ها ، PH موردنظر برای اکسید آهن اکسید قلع فراهم شد. سپس مقدار 5،0مولار کلرید مس به محلول ها اضافه شد.
این نمک بعنوان ناخالصی فلزی مس عمل می کند. محلول های جدید هم زده شدند تا محلول های یکنواخت مورد نظر حاصل شدند.سپس هر یک از بشرها را بر روی هیتر جداگانه ای قرار دادیم. حرارت هیترها طوری تنظیم و کنترل شد که دمای نمونه ها 70 درجه سانت گراد و ثابت باشد. پس از تثبیت دمای مورد نظر محلول ها،زیرلایه های شیشه ای آماده شده با استفاده از گیره های نگه دارنده به صورت عمودی در داخل بشرهای حاوی محلول های اکسید آهن و اکسید قلع قرار دادیم. مدت زمان مورد نظر برای لایه نشانی ثابت و 40 دقیقه در نظر گرفته شد.
پس از اتمام این زمان ها لام را از داخل بشرها خارج کردیم تا در مجاورت هوا خشک گردیدند ، و سپس یکی از لایه هایی را که بر دو سطح زیر لایه انباشت گردیده بودند،تمیز و پاک کردیم و سطحی را که در آن انباشت به خوبی صورت گرفته ، جهت انالیزهای لایه، باقی گذاشتیم. آنالیزهای ساختاری AFM ،SEM وXRD وهمینطور آنالیز اپتیکی اسپکترو فتومتری جهت تغییرات ساختاری و گاف انرژی از لایه های ساخته شده انجام شد.
-3بحث و نتیجه گیری
-3-1خواص ساختاری
شکل 1 تصاویر میکروسکوب روبشی از لایه های نیمه رسانای - الف - دی اکسید قلع و - ب - اکسید آهن در اثر افزودن ناخالصی مس را نشان میدهد.اشکال کوچک داخل هریک از شکلها تصویر لایه ها بدون حضور ناخالصی فلزی مس را نشان می دهند. در شکل -1 - الف - افزودن ناخالصی مس به لایه اکسید قلع باعث تبدیل این لایه به صورت گلی یا کلم سفید شده است. در شکل - -1ب - دانه های اکسید آهن با افزودن ناخالصی مس به صورت مرجان ها و ستاره های دریایی به روی سطح تشکیل شده است. در این اشکال مراحل تشکیل لایه بطور کامل مشهود است به عبارتی هسته بندی ، رشد ، الحاق و ادغام بخوبی مشاهده می شود.
