بخشی از مقاله
چکیده
نانو لوله هاي کربنی عمودي و خم شده روي زیر لایه سیلیکونی درحضور کاتالیست نیکل بااستفاده از روش لایه نشانی بخار شیمیایی به کمک پلاسما رشد داده شده است. جهت ساخت سطوح با امپدانس سطحی بالا که موج الکترو مغناطیسی را با اختلاف فاز صفر در میدا ن الکتریکی منعکس می کند، یک لایه طلا روي نانولوله هاي عمودي لایه نشانی شد و بدین ترتیب ساختار قارچ گونه اي در ابعاد نانومتر به دست آمد. از تداخل سنجی هموداین جهت بررسی رفتار اپتیکی این نانو ساختار استفاده و تغییر فاز موج بازتابی نسبت به موج فرودي اندازه گیري شد. ازمیکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ نیروي اتمی براي آنالیزاین نانوساختارها استفاده شده است.
مقدمه
کشف نانولوله هاي کربنی حوزة تحقیقاتی جدیددري رازمینه خواص مختلف این ساختارنوینخواصکربن گشود.الکتریکی منحصر به فرد آن در کاربرد هاي الکترونیکی[1]قطعات گسیل میدانی[2] مورد توجه محققین بسیاري قرار گرفتهاست. خواص اپتیکی نانولوله هاي کربنی جهت ساخت قطعات الکترومغناطیسی مثل نانوآنتن ها مطالعه شده است .[3] در این مقاله ما پاسخ نانولوله هاي کربنی عمودي که لایه نازك طلا رويآن لایه نشانی شده است را در مواجهه با امواج الکترومغناطیسیمورد بررسی قرار داده و اثر این ساختار را روي فاز موج برگشتی مطالعه کرده ایم. انگیزه این کار از این جا ناشی می شود که ساختار نامبرده مشابه ساختار قارچ گونه اي است که در مرجع [4]معرفی شده است.
براي این ساختار قارچ گونه که به خاطرامپدانس سطحی بالا در بازة فرکانسی خاصی از فرکانسهاي میکروویو خاصیت غیر طبیعی از خود نشان می دهد ، میدان الکتریکی موج بازتابیده از آن نسبت به موج فرودي هم فازاستاز.این ویژگی در ساخت آنتن هاي با ابعاد کوچک می توان استفاده کرد.[4] این خاصیت در بازة فرکانسی میکروویو[5] و اپتیکی[6]درساختار دیگري که تحت عنوان ساختار پولک ماهی معروف است نیز مشاهده شده است که در بهینه کردن بازدهی فوتودتکتور ها کاربرد دارد. رشد و جهت دهی نانولوله هاي کربنی برروي زیرلایه در ساخت ساختار قارچ گونه نقش مهمی دارند. یکی ازروشهاي رشد نانولوله هاي کربن ،شیمیاییروش لایه نشانی بخاربه کمک پلاسما - DC-PECVD - می باشد، که به دلیل حضور میدان الکتریکی عمود بر زیر لایه، راستاي رشد عمود بر زیر لایه است.
نحوة ساخت ساختار قارچ گونه زیر لایه سیلیسیوم - 100 - را با محلول آب دیونیزه / آباکسیژنه / آمونیاك به نسبتهاي 1:1:5 تمیز می کنیم. سپس توسط دستگاه لایه نشانی باریکه الکترونی لایه اي از نیکل به عنوان کاتالیست به ضخامت 6-10 نانو متر در فشار پایهدر3×10-6 توردماي 250°C روي سیلیکون لایه نشانی می کنیم. نمونه را در دستگاه DC-PECVD قرار داده و در فشار 10-3 تور درحضور گاز هیدروژن با شار 100 Sccm ، دما را تا 720 °C افزایش می دهیم .پس از این که نمونه در این دما به مدت 30 دقیقه قرار گرفت، پلاسماي هیدروژن را با توان 8 وات به مدت 7 دقیقه روشن می کنیم تا جزایر نانو متري نیکل روي سیلیکون تشکیل شود. آنگاه گاز استیلن را به عنوان منبع کربن با شار 45 Sccm به کوره هدایت می کنیم و فرایند رشد به صورت عمودي آغاز می شود.
درساخت نانو لوله هاي خم شده، پس از این مرحله نمونه را در حالتی قرار می دهیم که میدان الکتریکی پلاسما با سطح نمونه موازي باشد و این مرحله را با توان پلاسماي4 وات انجام می دهیم. تصاویرSEM حاصل از نانو لوله هاي عمودي و خمیده درشکل 1 نشان داده شده است.جهت ساخت ساختار قارچی از نانو لوله هاي عمودي یک لایه طلا توسط دستگاه کندو پاش روي آنها لایه نشانی می کنیم.تصاویر AFM این ساختار ها در شکل 2 نشان داده شده استما.علاوه بر نانولوله هاي کربنی عمودي که لایه نازك طلا روي آنها لایه نشانی شده است، نانولوله هاي خم شده بامیدان الکتریکی را نیز ساخته ایم که شکل ظاهري آنها نیز مثل ساختار قارچی است.بعد از این که این نانوساختار ها ساخته شدند، روي آنها اندازهگیري فاز موج برگشتی را انجام دادیم.
نتایج اندازه گیري
اندازه گیري تغییر فاز به روش تداخل سنجی هموداین صورت گرفته است، که در آن یکی از آینه هاي تداخل سنج مایکلسون را به کمک یک مادة پیزوالکتریک به ارتعاش در آورده و یک اختلاف راه وابسته به زمان ایجاد می کنیم. در نتیجه شدت موج تداخلی با زمان تغییر می کند و فوتودیود، به عنوان آشکار ساز، این نوسان یکشدت را به سیگنال جریان تبدیل می کند و آنگاه به کمک یک مدار تقویت کننده یک ولتاژ خروجی که به طور خطی با توان نور فرودي متناسب است را به دست می آوریم و این سیگنال ولتاژ را به اسیلوسکوپ می فرستیم. جزئیات این دستگاه درشانشکل 3 ن
داده شده است.L1 ، LS و L2 طول بازو هاي ثابت تداخل سنج مایکلسون است و s - t - قسمت وابسته به زمان بازوي دوم بوده که ناشی از نوسانات مادة پیزوالکتریک است و
