بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش، ساخت و خواص نانو سا ختارهای لایههای نیترات نقره بر روی زیر لایه شیشه برسی شده است . لایههای نازک نیترات نقره بر روی زیر لایه شیشه در شرایط خلأ فراز زیاد در حدود 4×10-5 تور - میلیمتر جیوه - ، و در دو زاویه انباشت عمود و 30 درجه توسط تبخیر حرارتی فیزیکی ساخته شده اند. دمای انباشت برای لایه ها در حدود 100 درجه سلسیوس انتخاب شد. ابعاد زیر لایه 1.8×1.8 mm در نظر گرفته شده است. ضخامت لایه در حدود 150 نانومتر، توسط تکنیک کریستال کوارتز اندازه گیری شد. پس از تولید لایه ها، این نانو فیلم ها برای اندازه گیری آنالیزهای AFM و اسپکتروفوتومتری به آزمایشگاه های مورد نیاز نانوتکنوتوژی انتقال یافته اند.
مقدمه
کاهش یک بعد ماده تا مرتبه چند لایه اتمی سیستم حد فاصلی بین ماکروسیستم ها و سیستم های مولکولی پدید می آورد و بدین ترتیب روشی برای برسی ماهیت میکروفیزیکی فرآیندهای گوناگون در دسترس قرار میدهد .[1] تهیه لایههای نازک به روش انباشت در خلأ یعنی به وسیله کندوپاش کاتدی و تبخیر خلأ ، بخش کوچکی از فیزیک لایه های نازک است که در نیمه قرن نوزدهم پایه گذاری شد اما تا این اواخر پیشرفت قابل توجهی نکرد، برای بعضی از مقاصد ویژه باید لایههای نازک را در شرایطی بسیار تمیز تهبه کرد که در چنین شرایطی امکان حفظ سطح زیر لایه از جذب سطحی برای مدت کافی طولانی موجود باشد .[2]
در فشارهای معمولی در دستگاههای خلأ زیاد، یعنی فشارهای در حدود 10-6 torr، لایه جذب شده سطحی تک مولکولی پس از 1 ثانیه روی سطح تمیز رسوب میکند، بدیهی است تنها با دستگاههای خلأ بسیار بالا که هم قادر به تولید و هم اندازه گیری فشار در ناحیه 10-9 torr یا کمتر هستند، می توان به نتایج رضایت بخشی دست یافت .[2] تماس بین مواد آلی و سطوح جامد در سالهای اخیر به شدت مورد توجه قرار گرفته است ، پیشرفت د ر زمینهی نانو فناوری، اشکال در دسترس جدیدی از نقره برای استفاده در دستگاههای لایه نشانی فراهم کرده است .[3] در این مقاله لایههای نازک نیترات نقره با دو روش فیزیکی یعنی استفاده از میکروسکپ نیروی اتمی و دستگاه اسپکتروفتومتری برای برنامههای مختلف الکترونیکی و اپتیکی 5]،[4 مورد برسی قرار گرفتهاند.
روش آزمایش
لایههای نازک نیترات نقره بر روی زیر لایه شیشه در شرایط خلأ فراز زیاد در حدود 4×10-5 تور - میلیمتر جیوه - ، و در دو زاویه انباشت عمود و 30 درجه توسط تبخیر حرارتی فیزیکی ساخته شده اند. دستگاه لایه نشانی - 76160 دو عمله - تبخیر حرارتی و تبخیر توسط باریکه الکترونی - مورد استفاده قرار گرفته است. خلأ مورد نظر توسط پمپ های پشتیبانی روتاری و توسط پمپ اصلی توربو مولکولی ایجاد شده است . فشار اولیه توسط فشارسنج پیرانی و فشار نهایی - فشار اولیه برای انباشت - توسط فشارسنج پنیوتگ مشاهده شد . دمای انباشت برای لایهها در حدود 100 درجه سلسیوس انتخاب شد . در فشار 2×10-1 تور با ایجاد پلاسمای هیدروژن کلیه محدوده لایه نشانی از ناخالصیها عاری و پاک گردید.
ولتاژ پلاسمایی در حدود 0.7 kv اندازهگیری شد. کلیه زیر لایهها قبل از انباشت به صورت حمام فرا صوتی توسط استن حرارت دیده و الکل حرارت دیده پاکیزه گردیدند . ابعاد زیر لایه 1.8×1.8 mm در نظر گرفته شد. جنس بوته، تنگستن و ساده اولیه برای انباشت، بلورک های بی رنگ نیترات نقره می باشد. ضخامت لایه در حدود 150 نانومتر، توسط تکنیک کریست ال کوارتز اندازهگیری شد. پس از تولید لایه ها، این نانو فیلم ها برای اندازهگیری آنالیزهای AFM و اسپکتروفوتومتری به آزمایشگاههای مورد نیاز نانوتکنوتوژی انتقال یافته و نتیجه گیریهای به دست آمده از این تحقیق عملی به تفصیل شرح داده میشود:
آنالیز AFM
شکل 1 توپوگرافی نمونه نیترات نقره با زاویه انباشت عمودی به روی زیر لایه شیشه در دو و سه بعد نشان می دهند، چنانکه نشان داده میشود سطح پر از از دانه شده و با ادامه انباشت توده -
های بزرگتر به وجود آمده که شکل گنبدی به خود گرفته اند شکل 2 تصاویر - AFM توپوگرافی سطح - ، نمونه نیترات نقره ساخته شده با زاویه انباشت 30 درجه را در دو و سه بعد نشان می دهند. چنانکه از تصاویر AFM مشاهده میشود با افزایش زاویه انباشت، شکلگیری حفرهها روی لایه بیشتر شده و تعداد دانه ها و انبوه ها - گنبدها - کمتر گشته است و شرایط کاملا نامساعد به چشم می - خورد که هر کدام از لایه ها را میتوان برای کاربردهای مخصوص و لازم در صنعت بطور مجزا استفاده کرد.
آنالیز اسپکتروفوتومتری
شکلهای 3 و 4 نمودارهای بازتاب نمونه های نیترات نقره ساخته شده به روی زیر لایه شیشه به ترتیب در دو زاویه انباشت عمود و 30 درجه را نشان می دهند. چنانکه از کلیه شکل ها مشاهده می شود حدود 80% عبور نمایان است که این به دلیل ضخامت نازک لایه ها میباشد به علاوه عبور برای شکل 4 که در حقیقت نمونه نیترات نقره در زاویه انباشت 30 درجه است به دلیل شکلگیری هر چه بیشتر حفره ها از همه بیشتر و با کاهش زاویه انباشت به دلیل کاهش حفره ها و شکل گیری هر چه بیشتر لایه ، عبور نیز کمتر می شود.
به علاوه در تمامی نمودارهای عبور در طول موج 350 نانومتر یک پیک مشاهده میشود که از خصوصیات ذاتی نیترات نقره است. شکلهای 5 و 6 نمودارهای جذب نمونه-های نیترات نقره ساخته شده به روی زیر لایه شیشه به ترتیب در دو زاویه انباشت عمود و 30 درجه را نشان می دهند. چنانکه از کلیه شکل ها مشاهده می شود جذب نمونه ها بسیار پایین و در حدود 5% -10% میباشد که به دلیل ضخامت بسیار نازک لایه ها و وجود حفرههای فراوان کاملا روشن است و مابقی در حدود -70% 15% مربوط به بازتاب از نمونهها میباشد.
