بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله، ایندیم قلع اکسید ITO به روش فاز جامد از پودرهای ایندیم اکسید - - In2O3 و قلع اکسید - - SnO2 تحت فشار به صورت قرص در آمده و در دمای 1200 درجه سانتی گراد ساخته شد. ITO تولید شده مورد مشخصه یابی اپتیکی و ساختاری و ریخت شناسی سطحی، قرار گرفت. طیف سنجی پس پراکندگی میکرورامان وجود ساختار ایندیم قلع اکسید را نشان می دهد. نتایج پراش اشعه X نشان می دهد با افزایش دما، فاز های موجود در قرص به فاز ITO نزدیک تر می شود. تصویر تهیه شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی یکنواختی ساختار ذرات تشکیل دهنده ی ITO را نشان می دهد.
کلید واژه- ایندیم قلع اکسید، روش فاز جامد کد 160.0160 - PACS
مقدمه
ایندیم قلع اکسید ITO - ، یا قلع اضافه شده به اکسید ایندیم - مخلوطی از ایندیم اکسید - In2O3 - و قلع اکسید - SnO2 - در شکل جامد بوده و به طور معمول با نسبت وزنی - In 2O3 - 90، - SnO2 - 10 ساخته می شود. در لایه های نازک، شفاف و بی رنگ بوده، در حالی که در شکل فله ای آن به زرد خاکستری می ماند. طیف آن در ناحیه مادون قرمز مانند آینه عمل می کند. به دلیل دو ویژگی اصلی، ایندیم قلع اکسید یکی از پر کاربرد ترین اکسیدهای شفاف می باشد، یکی رسانایی الکتریکی ودیگری شفافیت نوری.مانند سایر اکسیدهای رسانای شفاف، به هنگام رسوب، فیلم اش به یک سازشی می رسد، که در غلظت بالایی از حامل های بار، رسانندگی مواد افزایش یافته اما شفافیت آن کاهش می یابد.خواص نوری ایندیم قلع اکسید:
از نقطه نظر تئوری تابع دی الکتریک ایندیم قلع اکسید توسط Bender و همکارانش[1] نتیجه شده است. از قسمت موهومی ثابت دی الکتریک ، ضرایب جذب فیلم بدست می آید - شکل. - 1 دو لبه جذب را می توان دید، یکی در فوتون با انرژی های پایین تر از تراز1 eV - دورتر از منطقه مادون قرمز - ، که به دلیل وجود الکترون های آزاد است و دیگری در فوتون با انرژی های بالاتر از 4 eV است که از برانگیختن الکترون ظرفیت به الکترون رسانش ناشی می شود. در منطقه ی بین 4 eV تا 1 ، قسمت موهومی ثابت دی الکتریک ناچیز است که مربوط به منطقه بالاتر از ناحیه عبور در ناحیه ی مرئی و NIR است.
تخت، نمایشگرهای پلاسما، پانل های لمسی، جوهرهای الکترونیکی ، دیودهای آلی نوری، سلول های خورشیدی، پوشش های نا ایستا و حفاظهای EMI استفاده می شود. در دیودهای معدنی انتشار نور، ایندیم قلع اکسید به عنوان آند مورد استفاده قرار می گیرد.ایندیم قلع اکسید به عنوان یک ماده رسانا در لامپ الکترولومینه سانس پلاستیکی در ساخت اسباب بازی ها [2] همچنین برای پوشش های مختلف نوری که مهمترین آنها پوشش های منعکس کننده مادون قرمز - آینه های گرم - برای معماری ، خودرو ، و شیشه های لامپ بخار سدیم استفاده می شود. سایر کاربردها عبارتند از سنسورهای گازی ، پوشش ضد بازتاب، و منعکس کننده های براگ برای لیزرهای .VCSEL
ایندیم قلع اکسید به عنوان پوشش سنسور در دوربین های کداک DCS مورد استفاده قرار گرفته [3] و همچنین می تواند در محیط های خشن به عنوان مثال توربین های گازی، موتورهای جت و موتور موشک استفاده می شود. [4] در این مقاله تولید، مشخصه یابی ساختاری و ریخت شناسی سطحی ایندیم قلع اکسید - ITO - که به روش فاز جامد تهیه شده، مورد بحث قرار گرفته است. پودرهای ایندیم اکسید و قلع اکسید - بر اساس نسبت جرم - 1 / 10:، تحت فشار به صورت قرص در آمد، و در دمای 1200 درجه سانتی گراد به روش حرارت معمولی، ایندیم قلع اکسید تولید شد. به منظور شناخت فازهای موجود، ساختار و ریخت شناسی قرص ها، از روش پراش اشعه ایکس - - XRD، و برای بررسی پیوندها، ازطیف نگاری رامان استفاده شده است.
-2 نحوه انجام آزمایش:
-1-2 مواد اولیه:
از In2O3 و SnO2 به عنوان مواد اولیه استفاده شده که از شرکت merck تهیه شدند و بدون خالص سازی بیشتر مورد استفاده قرار گرفتند.
-2-2 روش آزمایش:
به منظور تهیه ی - ITO - ، ابتدا پودرهای اکسید قلع - SnO2 - و اکسید ایندیم - In2O3 - ، به عنوان مواد خام اولیه - بر اساس نسبت جرم - 1 / 10: در ظرف مخصوصآسیاب برای مدت 30 دقیقه با سرعت 200 دور در دقیقه آسیاب گردید[5] آسیاب کردن، اندازه ذرات را به حد محسوسی کاهش داده و از لحاظ بلورینگی به آنها نظم می بخشد. در این حالت پودری به رنگ زرد روشن حاصل شد. پودر بدست آمده را در قالب مخصوص پرس ریخته و با استفاده از دستگاه پرس، تحت فشار 30bar قرصی به ضخامت 2 mm و قطر 20 mm ساخته شد. در نهایت قرص تولید شده به 15 ساعت در دمای 1200 درجه سانتی گراد در داخل کوره قرار داده شد.
-3-2 دستگاه های مورد استفاده:
در این مقاله، برای بررسی مورفولوژی و تعیین نوع فازها از پراش اشعه ایکس - XRD - با منبع تابش Cu و پراش سنج Philips - X-PERT - ؛ و به منظور شناخت پیوندها از طیف سنجی پس پراکندگی رامان با نور لیزر Nd:YLF که دارای طول موجی برابر 1064 nm بوده که توسط یک دو برابر کننده، بسامدی به طول موج 532 nm و توان خروجی چند ده میلی وات استفاده شده است.
-3 نتایج و بحث:
-1-3 طیف سنجی پس پراکندگی رامان.
نمونه تهیه شده توسط سامانه ی طیف سنجی رامان مدل Dispersive Almega کارخانه Thermo Nicoletدر بازه فرکانس 100-700 cm-1 ثبت گردیده است. طیف تهیه شده پراکندگی رامان، برای نمونه ای در مدت زمان 15 ساعت در دمای 1200 درجه سانتی گراد در شکل نشان داده شده است. نوارهای حساس به رامان مربوط به ITO می باشد.
-2-3 پراش اشعه ایکس.
نمونه های آماده شده به منظور بررسی ، تجزیه و تحلیل تحت پراش اشعه ایکس قرار گرقتند. الگوی اشعه ایکس در شکل 1 نشان داده شده است. با افزایش دما مشخص گردید که قله پراش هر چه قوی تر و واضح تر باشد نشان دهنده ساختار بلوری کاملتری است.[ 6 ]ماده تشکیل شده دارای ساختاری مکعبی می باشد. اوج شکست نور در صفحات - 222 - ، - 400 - ، - 440 - و - 622 - دیده می شود.
-3-3 آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی . - SEM -
به منظور تعیین کیفیت ساخت نمونه ها، بررسی ریز ساختارها، همگن بودن ترکیب، تعیین اندازه و شکل دانه ها از آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی - SEM - استفاده شد.همانطور که در تصویر مشخص است ذرات تشکیل دهنده دارای ساختاری یکنواخت تر و به صورت تقریبا منظم در آمده است وساختار مکعبی دیده می شود. این نوع ساختار باعث افزایش رسانندگی در ایتدیم قلع اکسید حاصله می شود اندازه متوسط ذرات در حدود میکرومتر می باشد.
-4 نتیجهگیری:
در این مقاله، ITO به روش فاز جامد از پودرهای In2O3 و SnO2 تحت فشار 30 bar به صورت قرص تولید شده و سپس مورد عملیات حرارتی قرار گرفت. مواد پودری که با هم ترکیب می شوند خاصیت اکسیدی داشته و درجه حرارت کافی نقش مهمی در بهبود ساختار بلوری ایفا می کند . با افزایش دما قله پراش ها قوی تر و واضح تر
