مقالات خلاء

اين مقاله تحقيقي تجربي پيرامون چگونگي لايه نشاني فلزات طلا و مس در انباشت لايه نازك مي باشد. در نمونه هاي لايه نشاني شده با تغيير مقدار و چگالي مواد طلا و مس تعداد و نوع لايه ها تغيير نمود. نمونه هاي فوق الذكر توسط دستگاه لايه نشاني بالزر 510 روي شيشه به روش PVD (انباشت فيزيكي بخار) ساخته شد. روش تبخير مواد «تبخير حرارتي» و فشار لايه نشاني 4×10^-6 تور بود. وقتي در فرايند لايه نشاني از 2،5 گرم طلا و 0.5 گرم مس، با دانسيته 19.3g/cm³ استفاده نموديم، با آزمايش RBS معلوم شد كه نمونه ساخته شده 6 لايه دارد و اولين لايه بعد از شيشه داراي 10% طلا و 90% مس است.بنابراين مي توان از اين آينه به عنوان آينه داخلي استفاده نمود.

لايه هاي نازك ITO بر روي زيرلايه هاي شيشه اي در دماي 200^oC با كمك روش تبخير در خلا با استفاده از باريكه الكتروني، لايه نشاني شده است. نمونه هاي لايه نشاني شده، در محيط اتمسفر و محيط خلا، در دماهاي مختلف تحت بازپخت قرار گرفته اند. مقاومت الكتريكي نمونه پس از لايه نشاني 1.84×10^-1Wcm اندازه گيري شد و پس از بازپخت در اتمسفر و خلا (به ترتيب) 500^oC و 400^oC درجه، به مقدار 1.35*10^-4Wcm كاهش يافت. عبور نوري نمونه 78.66% بدست آمد. با استفاده از نتايج XRD، ثابت شبكه10.08 A^o  محاسبه شد. باند ممنوعه نوري لايه هاي نازك ITO، 4.27 بدست آمد. براي بررسي اندازه گيري خواص لايه هاي نازك ITO از سيستم چهارترمينالي، طيف سنج UV/VIS/IR، XRD و AFM استفاده شده است.

در اين مقاله ابتدا نحوه ساخت لايه نازك AZO به روش تبخير حرارتي تشريح مي شود. سپس مشخصات نوري مانند ميزان عبور و گاف نوري آن مورد بررسي قرار گرفت. ضخامت لايه ها 100 نانومتر بود، در كار حاضر زيرلايه از جنس شيشه و دماي زير لايه در حين لايه نشاني 150 درجه سانتي گراد انتخاب شد. پس از لايه نشاني، عمليات حرارتي به مدت يك ساعت در دو دماي 450 و 550 درجه سانتي گراد انجام شد. مشخصه نگاري نوري نمونه ها توسط طيف سنج نوري فرابنفش- مرئي انجام شد.

در اين پژوهش اثر ميزان تخلخل برخواص فتوديودي نمونه هاي چندلايه اي CdO/PSi/Si روش طيف سنجي تونلي روبشي (SpectroscopyScanning Tunneling) مطالعه شد. لايه سيليكن متخلخل (PSi) كمك آندايزالكتروشيميايي سيليكين نوع p⁺ ولايه اكسيد كادميم (CdO) به روش لايه نشاني ليزر پالسي و در فشار 10^-5 torr ساخته شد. نمونه هارا در هوا و به مدت 10 دقيقه در دماي 500^oC پخت كرديم تا كمبود اكسيژن در آنها جبران شود. ضخامت و قطر حفرات لايه متخلخل، و مورفولوژي لايه اكسيد كادميم به روشهاي AFM و SEM بررسي شدند. طيف XRD و طيف عبور اپتيكي به منظور بررسي خواص كريستالي و تعيين شكاف انرژي اكسيد كادميم استفاده شدند. با تغيير پارامترهاي موثر در آندايز الكتروشيميايي سيليكن، نمونه هاي CdO/PSi/Si با درصد تخلخل هاي مختلف ساخته شدند. بررسي منحني جريان - ولتاژ نمونه ها در حضور نور و تاريكي به روش طيف سنجي تونلي روبشي (STS) وجود يك درصد تخلخل بهينه را به منظور بهبود خواص فتوديودي نمونه ها نشان داد.

در اين تحقيق، خواص آبدوستي و اپتيكي لايه هاي نازك تركيبي TixSi_1-xO₂ كه به روش اسپاترينگ همزمان واكنشي فركانس راديويي (RF) در محيط گاز مخلوط آرگون (%60) واكسيژن (%40) رشد داده شده اند، مورد مطالعه و بررسي قرار گرفته است. براي بررسي خاصيت آبدوستي نمونه ها از اندازه گيري زاويه تماس قطرات آب با سطح لايه استفاده شد. اين زاويه با تابش اشعه ماوراي بنفش (UV) روي سطح لايه به ميزان قابل توجهي كاهش مي يابد. با قطع تابش اشعه UV به تدريج خاصيت آبدوستي از بين مي رود، ولي مشاهده گرديد كه نمونه تركيبي  Ti_0.56Si_0.44O₂تا مدت زمان طولاني خاصيت آبدوستي خود را حفظ نمود. همچنين ضرايب عبور و بازتاب لايه ها با روش طيف سنجي نوري در محدوده طول موج مرئي و ماوراي بنفش نزديك اندازه گيري گرديد. مشاهده شد كه با افزايش ميزان اكسيد تيتانيم در تركيب، ميزان عبور كاهش يافته و به مقدار بازتاب لايه افزوده مي شود.

اندازه گيري مقاومت ويژه ويفرهاي سيليكان (111) نوع p،n  به روش ون در پاو انجام شد. سپس به وسيله تبخير اشعه الكتروني، يك لايه نازك از سيليكان بر روي ويفر سيليكان نشانديم. با مقايسه نمودار ويفر سيليكان با حالت لايه نشاني شده سيليكان، مشاهده شد براي جريان هاي كمتر از 2mA تفاوت آشكاري ميان دو حالت وجود دارد كه ناشي از لايه نازك سيليكان مي باشد.

لايه هاي نازك آلياژهاي  80 Ni_xFe_100-xو  x=60روي بستر شيشه با ضخامت حدود 100-50 نانومتر به روش تبخير حرارتي در خلا تهيه گرديد. لايه ها توسط آزمايشهاي SEM،XRD  و EDAX مورد مطالعه قرار گرفتند با استفاده از اندازه گيري الكتريكي، مقادير مربوط به مقاومت ويژه و TCR نمونه ها محاسبه و مقادير مربوطه با نمونه هاي ديگر ساخته شده از روشهاي ديگر مقايسه شد.

در اين كار تجربي لايه هاي نازكي از تيتانيوم با استفاده از دستگاه كندوپاش مگنتروني تحت شرايط متفاوت بر روي زير لايه هاي شيشه اي تهيه و تاثير چهار پارامتر مهم دما ي زيرلايه، فشار گاز كاري (آرگن)، انرژي يون هاي توليد شده در پلاسما و فشار پايه بر روي چسبندگي اين لايه ها به زيرلايه هاي شيشه اي مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج حاصله نشان مي دهد كه چسبندگي لايه هاي نازك تيتانيومي به زيرلايه هاي شيشه اي با افزايش دماي زيرلايه افزايش، با افزايش فشار پايه افزايش و با افزايش فشار گاز آرگن كاهش پيدا مي كند. افزايش انرژي يونهاي فرودي نيز موجب افزايش چسبندگي لايه ها به زيرلايه مي گردد. همچنين علل تغييرات مشاهده شده در چسبندگي در اثر افزايش دماي زيرلايه، فشار گاز آرگن، انرژي يونهاي فرودي و فشار پايه مورد بحث قرار گرفته است.

جريان پالسي DC به مخلوطي از گازهاي آرگون و متان در محفظه پلاسما اعمال مي شود. نانوذرات گرافيتي روي ديواره استوانه اي محفظه واكنش مي نشينند. ديواره تقريبا در فاصله 1cm از محل پلاسما قرار گرفته است و دمايي در حدود 100 درجه دارد. نانوذرات گرافيت به كمك آناليز XRD، FTIR، Raman، TEM و ميكروسكوپ نوري شناسايي مي شوند. ساختار كريستالي نانوذرات بدست آمده كاملا با گرافيت معمولي كه از تجزيه گرمايي متان بدست مي آيد، متفاوت است.

ساخت عناصر اپتيكي كه عاري از خطا هاي رنگي و هندسي باشند اگر چه هنوز هم به طريقه محاسبات طولاني و پيچيده تركيبات اپتيكي انجام مي گيرد ولي بعد از ورود فعال تمام نگاري به صحنه اپتيك، ساخت اين عناصر به روش فوق كم كم جاي خود را به ساخت عناصر اپتيكي به روش تمام نگاري (HOE) مي سپارد. در اين كار از ژلاتين حساس شده با هاليد نقره (SHSG) براي ساخت توري عبوري فازي استفاده شده است. اصطلاح (SHSG) دلالت دارد بر مواد تماما زلاتيني كه اطلاعات تصويري اوليه را از طريق جذب فوتون توسط ژلاتين در حوالي تصوير ظاهر شده بهم پيوند مي دهد . تصوير ذخيره شده در اين روش بصورت تغييرات ضريب شكست در داخل ژلاتين است. قرار دادن نمونه به مدت 1 الي 2 ساعت در داخل خلا در انتهاي مرحله پردازش به منظور آبزدايي ژلاتين باعث افزايش كيفيت و پايداري آن تا دماي 110^oC مي گردد. اين روش يكي از نويد بخش ترين روشها براي ساخت عناصر اپتيكي تمام نگاشتي (HOE) عبوري است، در اين روش حداكثر بازدهي پراش به دست آمده 70% مي باشد كه با ركوردهاي موجود جهاني برابري مي كند.

هدف از اين پژوهش، بررسي خواص فيزيكي لايه هاي ITO بر روي دو نوع مختلف زير لايه، بر حسب تغيير توان كندوپاش و در نهايت بدست آوردن لايه اي بهينه با مقاومت ويژه حداقل و شفافيت مناسب در محدوده مرئي مي باشد. در ابتدا لايه هاي نازك رسانا و شفاف اكسيد اينديم آلاييده به قلع (ITO) با استفاده از هدف سراميكي ، (In₂O₃-SnO₂, 90-10wt%) ITO)  بر روي زيرلايه هاي شيشه و بستر انعطاف پذير PET به شيوه كندوپاش RF لايه نشاني شده اند. پس از انجام لايه نشاني، خواص الكتريكي، اپتيكي، ساختار كريستالي و ساختار سطحي نمونه ها با كمك آناليزهاي اندازه گيري مقاومت چهار پروبي، طيف سنجي UV/VIS/IR،  XRDو AFM مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان مي دهند كه لايه هاي نازك ITO كه بر روي بستر انعطاف پذير PET لايه نشاني شده اند، داراي 77% ميانگين درصد عبور نوري و مقاومت ويژه 9.4×10^-3 Wcm هستند در حاليكه بر روي زير لايه شيشه ميانگين درصد عبور نوري 83% و مقاومت ويژه 9.4×10^-3 Wcm است. بررسي هاي انجام شده نشان مي دهند كه با توجه به مقادير بدست آمده، اين لايه براي ساخت سلول هاي خورشيدي مناسب است.

در اين مقاله با پاشش پلاسمايي Ti بر روي سطح تميز Si ساختار دور آلاييده معكوس p-Si/SiGe/Si اتصال فلز - نيمه رساناي Ti/Si به عنوان دريچه ايجاد گرديد. در لايه آلياژي اين ساختار يك گاز حفره اي دو بعدي (2DHG) با چگالي سطحي n_s وجود دارد و با اعمال ولتاژ مناسب به دريچه V_g ميتوان چگالي آن را تغيير داد. با برازش نظري نتايج تجربي n_s-V_g به محاسبه چگالي سطحي بارهاي ميانگاه Ti/Si پرداختيم. نتايج نشان مي دهد كه با افزايش ضخامت لايه Si پوششي از 180 به 480 نانومتر چگالي سطحي بارهاي ميانگاه  Ti/Siبه ترتيب از 4.6×10¹⁵cm^-2 به 1.95×10¹⁵cm^-2 كاهش مي يابد.

لايه هاي اكسيد تنگستن به روش لايه نشاني ليزر پالسي در محيط اكسيژن و همچنين در خلا ساخته شدند. با استفاده از XPS معلوم شد. نمونه اول حالت W⁺⁶ و با نسبت O/w=3 و دمي حالت هاي به صورت W⁺⁴>W⁺⁵>W⁺⁶<W⁰ و با نسبت O/w=1 دارند. ما از مقاومت سنجي در خلا براي مشاهده پديده واجذب اكسيژن در حين لايه نشاني استفاد كرديه ايم. داده برداري سريع از مقاومت در حين لايه نشاني افت و خيزهايي را آشكار كرد كه با استفاده از نتايج آناليز سطحي آنها را به واجذب اكسيژن از سطح نسبت داده ايم. در نهايت اثر بر هم كنش ليزر با تارگت هم بررسي شد.

با توجه به اهميت آناليز ايزوتوپي در علوم و تحقيقات هسته اي و نقش طيف سنج جرمي به عنوان يك دستگاه حساس و دقيق براي انجام اين آناليز، با اندازه گيري نسبت ايزوتوپي بور به شرح چگونگي كاربرد خلا در مراحل مختلف آزمايش پرداخته شد. پارامترهاي موثر در اندازه گيريها نظير مقدار نمونه، دماي فيلامانهاي تبخير و يونش و آهنگ افزايش دما مورد بررسي قرار گرفت و مقدار بهينه هر كدام تعيين گرديد.اندازه گيريهاي انجام شده نشان داد كه با انتخاب مناسب اين پارامترها مي توان نسبت ايزوتوپي بور را با دقتي برابر 0.2 درصد و با قدرت تفكيكي حدود 400 با اين طيف سنج اندازه گيري كرد.

در دهه هاي اخير تلاش فراواني به منظور ساخت نيمرساناهاي با گاف نواري پهن به خاطر كاربردهاي زياد آنها در ادوات اپتوالكتريكي صورت گرفته است .ZnO نيمرسانايي با گاف انرژي پهن و مستقيم حدود3.37vev  در دماي اتاق است و كه كاربردهاي فراواني در نانوالكترونيك و نانوفتونيك دارد. در اين تحقيق براي اولين بار نانوسيم هاي ZnO به روش اكسيداسيون مستقيم بر روي بستري از شيشه در دماي 400 درجه در هوا و يا فلويي از اكسيژن رشد داده شدند.
نانو سيم هاي توليد شده با ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و آناليز EDX بررسي شدند. قطر نانوسيم ها حدودmn  15-30 و طول آنها به چندين ميكرون مي رسيد.
به منظور بررسي اثر ميدان الكتريكي بر جهت مندي آنها ميدان هاي الكتريكي 2000-10000V/m به نمونه ها حين رشد اعمال گرديد. نوعي جهت مندي براي ميدان هاي الكتريكي5000V/m  براي رشد داده شده بر روي زير لايه Zn مشاهده گرديد.