بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
بررسی استفاده از ولتاژهای تناوبی و پالسی در انباشت الکتروشیمیایی
اسلاید 2 :
روشهای سنتز نانوساختارها
انباشت الکتروشیمیایی
دوم
اسلاید 3 :
الکتروانباشت بدون باز کردن حفرهها
در این روش نیازی به انحلال آلومینیوم باقیماندهی نمونه نیست و شامل دو نوع الکتروانباشت میباشد:
در این دو حالت، عملیات پیش نیاز شامل نازکسازی لایهی سدی و گاهی گشادسازی حفرهها به منظور آسانسازی ورود ذرات به داخل حفرهها میباشد.
اسلاید 4 :
نازکسازی لایهی سدی
کنترل دقیق مرحلهی هستهزایی الکتروانباشت در همهی حفرههای آلومینای آندیک متخلخل، به ایجاد نازکسازی قابل توجه لایهی سدی نیاز دارد.
نازکسازی لایهی سدی شرایط مورد نیاز برای الکترونها را فراهم میکند تا بتوانند در طول لایهی سدی تونل زده و با الکتروانباشت، حفرهها را بطور یکنواخت پر کنند.
همیشه نازکسازی لایه سدی با پهنسازی حفرهها همراه بوده و این کار سبب میشود تا حفرهها کمی گشادتر شده و برای انباشت مناسبتر گردند.
اسلاید 5 :
کاهش تدریجی پتانسیل آندایز منجر به نازکسازی لایهی سدی میشود.
همچنان که پتانسیل کاهش مییابد، قطر حفره نیز کاهش یافته و در نتیجه حفرههای اصلی به حفرههای کوچکتر تقسیم می شوند.
رابطهی کاهش قطر حفرهها با پتانسیل اعمالی به صورت Dp=λp×U میباشد؛λP ضریب تناسب و تقریباً برابر 1.29nm.v-1 بوده و DP قطر حفره برحسب نانومتر و U پتانسیل آندایز برحسب ولت میباشد.
با کاهش مرحلهی بعدی ولتاژ، شاخههای باریکتر از شاخههای مرحلهی قبل بوجود میآیند و به همین ترتیب ساختاری ریشهای در لایهی سدی ایجاد میشود که ته این ریشهها به بستر آلومینیومِ زیر لایهی سدی نزدیک بوده و امکان وقوع پدیدههای کوانتمی را فراهم میآورد.
نازکسازی لایهی سدی
اسلاید 6 :
نازکسازی لایهی سدی
نمودار آندایز v130 و نازکسازی متعاقب تا v12
اسلاید 7 :
نازکسازی لایهی سدی
اسلاید 8 :
الکتروانباشت با ولتاژ تناوبی
با نازکسازی لایه سدی، امکان برقراری جریان یونی به درون حفره از طریق اتصال ولتاژ به نمونه فراهم میشود.
با اعمال ولتاژ منفی به پشت نمونه که کاتد میباشد، الکترون از لایهی آلومینیوم پشت نمونه حرکت کرده و با عبور از سد پتانسیلی کوچک لایهی سدی نازک شده، به درون حفره رسیده و باعث نهشت یونهای فلزی درون محلول میگردد.
در این حالت، جریان مستقیم نمیتواند باعث برقراری جریان الکترونی و یونی درون حفرهها گردد، زیرا جریان dc برای عبور نیازمند شارش خطی بارها در طول مادهای هادی میباشد؛ اما در اینجا عبور بار از طریق پدیدههایی مانند تونلزنی الکتریکی که غیر از حالت بالک هستند، انجام گرفته و قوانین اهم در آن برقرار نمیباشد.
اسلاید 9 :
لایهی سدی مانند یک خازن عمل میکند، که در یک نیمدوره حالت شارژ و در نیمدورهی دیگر مانند حالت دشارژ عمل میکند.
این شباهت بدلیل کمبود یونهای Al3+ در مرز اکسید-الکترولیت (در ته حفرهها) و کمبود یونهای O2- در مرز اکسید- آلومینیوم است که باعث شده این دو ناحیه به ترتیب مانند نیمرسانای نوع n و نوع p و در کل مانند پیوند n-p عمل کند.
از جریان تناوبی با موجهایی که فرکانس و دامنهی آن برای مواد مختلف از طریق آزمایش تعیین میگردد، استفاده میشود.
در یک نیمدوره انباشت صورت گرفته و در نیم دورهی بعد جریان به حدود صفر میرسد که در نتیجه امکان تبدیل مجدد فلز به یون و بازگشت به محلول نیز وجود نخواهد داشت.
الکتروانباشت با ولتاژ تناوبی
اسلاید 10 :
در حین انجام انباشت، واکنشهای زیر در کاتد و آند که شامل نمونه و یک لایهی رسانا مانند گرافیت است، برقرار میباشد:
الکتروانباشت با ولتاژ تناوبی
واکنش آند
واکنش کاتد
در نیمدورهی مطلوب یونهای فلزی با گرفتن الکترون از ته حفره رسوب میکنند.
اسلاید 11 :
اعمال ولتاژ تناوبی حالتی از ولتاژ پالسی میباشد که پالسها بدون زمان احیا به دنبال هم آمدهاند.
حالت پالسی، اعمال ولتاژ بصورت پالسهای منقطع میباشد، که میان این پالسها، زمان احیا یا تأخیر قرار میگیرد.
شکل پالس نیز میتواند به صورت سینوسی، مربع، مثلث و غیره باشد.
هم در این روش و هم در روش قبل، نیمسیکل بالا و پایین میتوانند متقارن نبوده و دامنهی متفاوتی داشته باشند.
الکتروانباشت با ولتاژ پالسی
اسلاید 12 :
زمان احیا که در آن ولتاژ و جریان صفر میباشد، تاثیر به سزایی در بهتر پرکردن حفرهها نسبت به الکتروانباشت با ولتاژ تناوبی دارد.
همانطور که گفته شد، انباشت در یک نیمدوره صورت میگیرد که در نتیجهی آن تعداد یونهای محلول موجود درون حفره کاهش مییابد. در نیمدورهی غیرانباشتی زمان برای افزایش یونهای الکترولیت موجود درون حفره کافی نیست، لذا وجود یک زمان اضافی که در آن محلول الکترولیت کمی جابجا شده و یونهای بیشتری بدرون حفرهها وارد شوند، مناسب میباشد.
روش پالسی این زمان اضافه را در اختیار الکترولیت قرار میدهد که برای افزایش مقدار یون درون حفره بسیار مناسب بوده و ساختاری یکنواختتر از فلز انباشتی حاصل میگردد. در نتیجه پرشدگی حفره نیز بیشتر و منظمتر میباشد.
زمان احیا اضافی به خنک شدن نمونه و جلوگیری از تخریب قالب و نانوسیم بر اثر گرمای واکنش کمک میکند، اما زمان کل انباشت را افزایش میدهد.
الکتروانباشت با ولتاژ پالسی
اسلاید 13 :
آرایهی نانوسیمهای چندلایه
اسلاید 14 :
الکتروانباشت آرایهی نانوسیمهای چندلایه
در الکتروانباشت پالسی، در حالتی که انباشت همزمان دو فلز را داریم، این ایراد وجود دارد که وقتی یک فلز کمتر نجیب درون حمامی که فلز نجیبتر نیز حضور دارد انباشت میشود، اصولاً فلز نجیبتر انباشت میگردد.
در حالت انباشت غیر همزمان دو فلز، بعد از انباشت یک فلز کمتر نجیب، نرخ رشد کم فلز نجیبتر معمولاً سبب انحلال همزمان لایهی فلزی کمتر نجیب میشود.
با افزایش اختلاف بین اعداد اتمی دو فلز انباشتی، در انباشت غیر همزمان، رویهم نشینی دو فلز بهتر انجام میپذیرد.
تولید نانوسیمهای چندلایه هم میتواند با تعویض الکترولیت و شرایط ولتاژ و فرکانس انجام پذیرد، طوری که هر الکترولیت تنها حاوی یک نوع فلز باشد؛ و هم در یک الکترولیت مخلوطی از دو نوع فلز و در شرایط ولتاژ و فرکانس مناسب قرار گرفته باشد.
اسلاید 15 :
الکتروانباشت نانوسیمهای نیمههادی
انباشت نانوسیمهای نمیههادی به سه طریق امکانپذیر میباشد:
انباشت-اکسایش قالب
جهت تبدیل شدن نانوسیمها به حالت نیمههادی
انباشت-سولفوردهی قالب
جهت تبدیل شدن نانوسیمها به حالت نیمههادی
انباشت همزمان دو فلز
که ترکیبشان یک نیمههادی مرکب تولید میکند
اسلاید 16 :
برای تهیهی اکسید فلزات که اکثراً نیمرسانا هستند، میتوان یا همزمان با الکتروانباشت، آن را اکسید کرد و یا بعد از تهیهی نانوسیم فلزی، آن را در کوره قرار داد.
برای حالت انباشت-سولفوردهی نیز میتوان سولفوردهی را همزمان با انباشت و یا بعد از آن انجام داد.
برای حالت سوم یعنی نیمههادیهای مرکب نیز میتوان به تولید نانوسیمهای مرکب گروه II-VI مانند CdS، CdSe و CdTe که از الکترولیت حاوی هر دو فلز تهیه میشود، اشاره کرد.
الکتروانباشت نانوسیمهای نیمههادی
