بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
مقدمه ای بر لایه های نازک
اسلاید 2 :
نانوساختارها
لایه های نازک
اول
اسلاید 3 :
لایه نازک
مفهوم لایه های نازک
به طور کلی لایه به ماده یا موادی گفته می شود که به صورت پوششی بر یک سطح یا ماده می نشینند و باعث ایجاد خواص الکتریکی، فیزیکی و مکانیکی سطحی جدیدی می شود که خصوصیات سطحی زیر لایه را ارتقاء میبخشد.
شماتیک ساختار لایه و زیرلایه نسبت به هم
معمولاً اگر لایه تشکیل شده نازک باشد، خواص فیزیکی جدیدی از خود بروز می دهد که با خواص همان لایه به صورت توده ای متفاوت است، که به این ترتیب می توان قابلیت های جدیدی به محصول افزود.
اسلاید 4 :
انواع لایه ها
اصولاً لایه ها و پوشش های مختلف از نقطه نظر ضخامت به سه گروه تقسیم می شوند که عبارتند از:
لایه های بسیار نازک با ضخامت کمتر از 50 انگستروم
لایه های نازک با ضخامت بین 50 تا 5000 انگستروم
لایه های ضخیم با ضخامت بیش از 5000 انگستروم
اسلاید 5 :
ویژگی های لایه نازک
ویژگی های اصلی لایه نازک عبارت است از:
1.ضخامت زیرمیکرونی آنها
که هر چه به اندازه نانو نزدیک تر شود، ویژگی های متفاوتتری را برای لایه به وجود می آورد.
2. سطوح فوق العاده بزرگ نسبت به ضخامت
اسلاید 6 :
اهمیت لایه های نازک
رشد چشمگیر ارتباطات، پردازش اطلاعات، صفحه های نمایش، صنایع تزئینی، ابزارآلات نوری، مواد سخت و عایق ها و. نتیجه تولید لایه های نازک براساس فناوری های نوین است.
مباحثی نظیر میکروالکترونیک، اپتیک و نانوتکنولوژی مدیون اهمیت پوشش های لایه نازک است.
برخی خصوصیاتی که در اثر نازک بودن سطح به وجود می آید، شامل افزایش مقاومت ویژه، ایجاد پدیده تداخل نور، پدیده تونل زنی، مغناطیس شدگی سطحی، تغییر دمای بحرانی ابررساناها می باشد.
برخی خصوصیاتی که از بزرگی سطح لایه های نازک ناشی می شود، شامل پدیده جذب سطحی فیزیکی و پدیده جذب سطحی شیمیایی، پدیده پخش و فعالسازی می باشد.
با توجه به عملکرد و خواص لایه های نازک، می توان از آنها جهت بهبود تکنولوژی هایی نظیر سلولهای خورشیدی، سنسورها، کاربردهای نوری، مهندسی الکترونیک و فروالکترونیک نیز استفاده نمود.
اسلاید 7 :
تاریخچه لایه نازک
فناوری لایه های نازک به طور همزمان، هم یکی از قدیمی ترین هنرها و هم یکی از جدیدترین علوم می باشد.
در حدود چهار هزار سال پیش، هنر چکش کاری طلا با تولید ورقه های بسیار نازک زیبا و پایدار در برابر فرایندهای شیمیایی کاربرد داشته است.
در گذشته، سالیان متمادی لایه نشانی جیوه بر روی قطعات مسی انجام می گرفته است.
فناوری تولید لایه نازک از حدود 300 سال پیش آغاز شد. اولین روشی که منجر به تولید لایه نازک فلزی شد، در سال 1838 به روش الکترولیز بود.
اسلاید 8 :
فیزیک لایه های نازک
ویژگیهایی نظیر اندازه دانه، شکل، جهت و . به مقدار زیادی مرتبط با مراحل جوانه زنی و رشد تعیین می شود و می تواند متاثر از شرایط لایه نشانی باشد:
فرایند رشد اتمی به این صورت است که در ابتدا یک ذره از فاز بخار، کندانس می شود، که ممکن است بلافاصله تبخیر مجدد شود و یا در میان سطح نفوذ کند.
فرایند نفوذ ممکن است به جذب در مکان های خاصی بیانجامد.
طی فرایند رشد، برای بدست آمدن لایه ای با سطح صاف، به موبیلیته سطحی کافی جزء نفوذ کننده و دمای بالا نیاز می باشد.
اسلاید 9 :
مراحل تشکیل لایه
برای تشکیل لایه، ماده اولیه سه مرحله اساسی را طی می کند:
مرحله اول: تبدیل ماده اولیه به ذرات اتمی، ملکولی یا یونی
مرحله دوم: طی کردن فاصله بین منبع تا زیرلایه
مرحله سوم: چگالش ذرات بر روی زیرلایه و تشکیل یک لایه جامد
اسلاید 10 :
فرایند های رشد لایه نازک
بطور عمده سه نوع رشد لایه نازک مشاهده گردیده است:
1. رشد لایه به لایه
2. رشد جزیره ای
3. رشد لایه ای-جزیره ای
شماتیک انواع فرایند رشد
اسلاید 11 :
رشد لایه به لایه
رشد لایه به لایه زمانی اتفاق می افتد که نیروی برهم کنش بین اتم های زیرلایه و لایه، قویتر از نیروی برهم کنش بین فقط اتم های لایه باشد.
ابتدا یک لایه از اتم ها بر روی زیرلایه ی جامد شکل می گیرد، سپس لایه دوم روی لایه اول تشکیل می گردد. لایه جدید، تنها زمانی شروع به رشد می کند که لایه قبلی کامل شده باشد. این نوع رشد، به رشد فرانک وندرمرو نیز معروف است.
اسلاید 12 :
رشد جزیره ای
رشد جزیره ای زمانی رخ می دهد که برهم کنش بین اتم های لایه بیشتر از برهم کنش بین اتم های لایه و زیرلایه باشد.
پیوند اتم ها به یکدیگر در حالت رشد جزیره ای قوی تر از پیوند آنها به زیرلایه است. نام دیگر این نوع رشد، رشد ولمر-وبر می باشد.
اسلاید 13 :
رشد لایه ای-جزیره ای
رشد جزیره ای-لایه ای حالتی بین رشد لایه به لایه و رشد جزیره ای می باشد. در این حالت از رشد، بین لایه ی پوشش داده شده و زیرلایه ممکن است یک شبکه نامطابق ایجاد شود.
یک یا چند تک لایه تشکیل می شود و سپس جزایر تکمیل می گردد. نام دیگر فرایند رشد، استرانسکی-کرستانف می باشد. اندازه دانه لایه نازکی که روی زیرلایه تشکیل می شود، بستگی به سرعت و دمای لایه نشانی آن دارد.
اسلاید 14 :
کیفیت لایه های نازک
عواملی که در کیفیت لایه نازک موثرند عبارتند از:
سرعت لایه نشانی
دمای زیرلایه
نوع خلاء
ساختار زیرلایه
تطابق زیرلایه با لایه در سطح مشترک لایه و زیرلایه
اسلاید 15 :
نکات مهم لایه نشانی
بایستی مرز مشترک لایه و زیرلایه، عاری از آلودگی و ناخالصی باشد و ناصافی آن به حداقل ممکن خود برسد تا اتصال در سطح مشترک به خوبی صورت گیرد.
در مورد ساختار نیز، نظم اتمی لایه و زیرلایه می تواند نقش مهمی در ویژگی های لایه نازک داشته باشد.
به دلیل ایجاد واکنش شیمیایی، که ممکن است بین اتم های لایه و زیرلایه صورت بگیرد، بایستی به دقت مورد بررسی قرار گیرد.
در حیطه خواص حرارتی، نزدیکی ضریب انبساط حرارتی لایه و زیرلایه موضوع حائز اهمیتی است تا لایه ایجاد شده بر روی زیرلایه چروکیده یا پاره نشود. همچنین در برابر شوک های حرارتی بایستی مقاوم باشند.
در مورد خاصیت مکانیکی، لایه و زیرلایه بایستی از استقامت مکانیکی خوبی برخوردار باشند.
