بخشی از مقاله
چکیده
پارامترهای دستگاهی پیرولیز پاششی شامل دمای لایه نشانی, فشار گاز حامل و فاصله ی نازل تا زیرلایه از عوامل تأثیرگذار بر خواص لایه نازک اکسید قلع آلائیده با فلوئور است. به منظور لایه نشانی FTO بر روی شیشه نوری، دستگاه لایه نشانی پیرولیز پاششی طراحی و ساخته شد. با هدف بررسی اثر پارامترهای دستگاهی بر فرآیند لایه نشانی، در ابتدا نرخ جریان محلول معادل 6 ml/min، فشار گاز حامل 0/5 atm و فاصله نازل تا زیرلایه 30 cm به عنوان پارامترهای اولیهی دستگاهی در نظر گرفته شد.
سپس اثر دما بر خواص الکتریکی لایه نازک بررسی شد. با افزایش دما تا 500 C، مقاومت سطحی لایه های نازک FTO کاهش یافت و دمای مناسب برای لایه نشانی 500 C بدست آمد. در ادامه نیز با تغییر مقادیر فشار گاز حامل در حین ثابت بودن سایر پارامترهای دستگاهی، اثر این پارامتر بر رسانایی الکتریکی پوشش FTO نیز بررسی شد. فشار گاز بالا 1 - ، 1/5 و 2/5 اتمسفر - باعث پراکندن بیشتر قطرات پاشش و کاهش مقاومت سطحی پوشش شد و فشار گاز حامل 0/7 atm به عنوان فشار گاز حامل با کمتریت مقاومت سطحی شناسایی شد.
با افزایش فاصلهی نازل تا زیرلایه مقدار مقاومت سطحی با توجه به افت نرخ لایه نشانی کاهش یافت. فاصله ی نازل تا زیرلایه 30cm به دلیل شفافیت نوری قابل ملاحظه ی پوشش به عنوان فاصله مطلوب زیرلایه تا نازل به دست آمد.
-1مقدمه
اکسیدهای رسانای شفاف - TCO - 1، آن دسته از موادی هستند که دو خاصیت شفافیت و رسانایی الکتریکی را هم زمان دارا باشند. کاربرد گسترده ی این مواد در صنایع نوری- الکترونیکی می باشد که از جملهی آنها می توان به قطعات فتوولتائیک، دیود های ساطع کننده ی نور، نمایشگرهای کریستال مایع و پنجرههای کنترل کنندهی انرژی اشاره کرد. اکسید قلع آلائیده با فلوئور - FTO - 2 از معمول ترین و مستعدترین مواد از طبقه ی TCOها به شمار می آید زیرا تحت شرایط اتمسفری، کاملاً پایدار، از نظر شیمیایی خنثی، از لحاظ مکانیکی سخت و نیز قابلیت مقاومت در دمای بالا را دارا می باشد .
روشهای مختلف شیمیایی برای سنتز لایه های نازک FTO به کار گرفته شده است که شامل تکنیک های رسوب گذاری شیمیایی فاز بخار3، لایه نشانی سل-ژل4و پیرولیز پاششی5 می شود. پیرولیز پاششی یک روش لایه نشانی شیمیایی است که برای آماده سازی لایه های نازک، ضخیم، پوشش های سرامیکی و پودرها استفاده می شود. بر خلاف اغلب روش های لایه نشانی، پیرولیز پاششی روش ساده و کم هزینه ای می باشد که همین ویژگی ها آن را به روشی مطلوب در صنعت تبدیل کرده است. در این روش محلول حاوی قلع و فلوئور از مواد اولیه بر سطح یک زیر لایه ی داغ پاشیده می شود
سه گام اصلی پیرولیز پاششی، اتمیزه کردن محلول اولیه، تغذیه محلول به سیستم پاشش و تجزیه شیمیایی مواد اولیه بر سطح زمینه می باشد. در نتیجه برای سنتز FTO با خواص نوری و الکتریکی مطلوب، در کنار پارامترهای شیمیایی محلول، پارامترهای دستگاهی پاشش از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند. از جمله مهمترین این پارامترها، دمای لایه نشانی، فشار گاز حامل و فاصله ی نازل تا زیرلایه می باشد. در این پژوهش سعی شده است تا اثر این پارامترها بر مقاومت سطحی لایه نازک بررسی شود
-2مواد و روش تحقیق
برای آماده سازی محلول پاشش، مقدار 2 گرم قلع - II - کلرید دوآبه - SnCl2.2H2O - را در 2 میلی لیتر هیدروکلریک اسید 37% ریخته و در ظرف دربسته به مدت سی دقیقه در دمای 70 œC بر روی همزن مغناطیسی به منظور انحلال کامل هم زده شد. سپس این محلول با مقدار 12 میلی لیتر اتانول رقیق شد. مقدار 0/24 گرم آمونیم فلوراید - NH4F - نیز به عنوان منبع حاوی فلوئور در ظرف دربستهای جدا در 6 میلی لیتر آب مقطر حل شد.
در نهایت با افزودن این محلول به محلول اولیه و هم خوردن به مدت ده دقیقه، محلولی شفاف و بدون تشکیل رسوب فراهم آمد و جهت فرآیند پاشش به کار رفت. برای انجام لایهنشانی یک سری آمادهسازی قبل از انجام تست صورت گرفت. ابتدا زیر لایهی شیشهای به ابعاد 2/5 2/5 سانتی متر به ترتیب با حلالهای آلی استون، اتانول و ایزوپروپیل الکل، هر کدام به مدت 8 دقیقه با دستگاه اولتراسونیک شست و شو داده شد.
سپس زیر لایههای تمیز در بر روی هیتر قرار گرفت تا دمای آن به دمای مد نظر برسد. نرخ جریان محلول معادل 6 ml/min در تمامی آزمون ها در نظر گرفته شد. تعداد دفعاتی که عمل پاشش انجام گرفت، 20 بار و مدت زمان هریک از پاششها، 2s بود. بین هر پاشش 60s زمان داده شد تا دمای زیرلایه که پس از پاشش افت کرده است به دمای اولیه برسد
اندازهگیری مقاومت سطحی بر زیرلایه توسط مولتی متر کالیبره شده با روش چهار پروب صورت گرفت؛ بدین ترتیب که از 9 نقطه در طول پوشش اندازه گیری و میانگین آن به عنوان مقاومت سطحی گزارش شد. برای هر متغیر پارامتر دستگاهی نیز 3 بار آزمون جهت اطمینان از صحت نتایج انجام شد. از مشخصه یابی طیف سنجی فرابنفش-مرئی برای گزارش درصد عبور پوشش استفاده شد.
-3نتایج و بحث
-1-3 بررسی اثر دمای لایه نشانی
با ثابت درنظر گرفتن نرخ جریان محلول معادل 6 ml/min، فشار ورودی گاز 0/5 atm و فاصله نازل تا زیرلایه 30 cm، تعداد 4 متغیر دما - T - در نظر گرفته شد. دماهای مورد بررسی عبارت بود از: 400، 450، 475 و 500 درجه ی سانتی گراد. در شکل1، نمودار ستونی مقادیر مقاومت سطحی به دست آمده در دماهای مختلف لایه نشانی نشان داده شده است. مقادیر مقاومت سطحی در نمودارها به صورت یک عدد به همراه یک بازه ی مثبت و منفی نشان داده شده است.
