فایل ورد کامل مقاله پژوهشی درباره بررسی اثر پارامترهای کلیدی در رشد نانوکریستال‌های الماس با استفاده از دستگاه HFCVD

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 فایل ورد کامل مقاله پژوهشی درباره بررسی اثر پارامترهای کلیدی در رشد نانوکریستال‌های الماس با استفاده از دستگاه HFCVD دارای ۷ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد فایل ورد کامل مقاله پژوهشی درباره بررسی اثر پارامترهای کلیدی در رشد نانوکریستال‌های الماس با استفاده از دستگاه HFCVD  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی فایل ورد کامل مقاله پژوهشی درباره بررسی اثر پارامترهای کلیدی در رشد نانوکریستال‌های الماس با استفاده از دستگاه HFCVD،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن فایل ورد کامل مقاله پژوهشی درباره بررسی اثر پارامترهای کلیدی در رشد نانوکریستال‌های الماس با استفاده از دستگاه HFCVD :

مقدمه

رسوب گذاری فیلم های نانو کریستال الماس بخش بزرگی از توجهات را در سال های اخیر به خود جلب کرده است. گرچه کاربردهای بسیاری برای فیلم های میکروکریستالی الماس به ضخامت ۱mm وجود دارند اما فیلم های نانوکریستالی الماس به ضخامت زیر µm1با تناوب بیشتری استفاده می شوند.[۱] الماس به خاطر خواص بی نظیرش از قبیل تحرک پذیری بالای الکترون و حفره، قدرت بالای میدان شکست و انرژی گاف بزرگ (۵/۵ eV)

شناخته می شود و از اینرو یک ماده ساختاری ایده ال برای ابزارهای الکترونیکی با کارآیی بهتراست.[۲] به علاوه الماس یک ماده جذاب در زمینه های کاربردی بسیاری به علت سختی بالا و رسانندگی گرمایی بزرگش است و نیز خواص شیمیایی پایدار و مطالعات بسیاری که برروی رشد و خواص فیزیکی گوناگون به

ویژه خواص الکتریکی وابسته به کاربردهای الکترونی اش انجام گرفته است .[۳] رسوب گذاری بخار شیمیایی (CVD) برای رشد الماس در سال های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. فیلمان داغ رسوب گذاری بخار شیمیایی [۴](HFCVD) ، CVD

پلاسما همانند میکروویو [۵](MWCVD) یا جریان مستقیم

[۶](DC-CVD) برای رشد فیلم های پلی کریستال الماس برروی زیرلایه های همبافت مانند Si(100) به کار گرفته شده اند. در میان روش های گوناگون CVD ، HFCVD یکی از رایج ترین روش ها به سبب هزینه سرمایه ای پایین و توانایی افزایش مقیاس اش بوده است. در طول سیستم HFCVD ، انواع گوناگون گاز شکل گرفته در نزدیک فیلمان و برروی آن و انتقالشان به زیرلایه نقش مهمی را دررشد فیلم الماس بازی می کند۷]و.[۸ به علت کارآیی بالا ، راحتی در اداره کردن و نیازهای ساده در تجهیزاتش،

۹۵

HFCVD به طور گسترده ای در سنتز الماس استفاده شده است. تسهیلات HFCVD می تواند به آسانی به روز شود ، مانند به کار بردن بایاس مستقیم و DC پلاسما ۹]و.[۱۰

جزییات آزمایش

در این پروژه نمونه ها ویفرهای Si(100) نوع p در ابعاد ۱cm 1cm هستند.

به هنگام تغییر زمان رشد؛ نسبت شار مجموع گازهای ورودی به سیستم ثابت وهمچنین به هنگام تغییرنسبت شار مجموع گازهای ورودی به سیستم ثابت باقی می ماند. ف
ف

جدول .۱ شرایط دستگاه در مرحله Etching

Gas Flow Tf Ts Pw Disf Po
(sccm) (oC) (oC) (Torr) (mm) (Torr)
۱۰۰ ۱۷۰۰ ۰۵۵ ۲-۵ ۱۰ ۵-۱۰
ف

ابتدا نمونه ها را در دستگاه آلتراسونیک۱ با استون، اتانول و آب مقطر هرکدام به مدت ۱۰دقیقه فرا صوتی می کنیم، تا نمونه ها ازهر گونه آلودگی پاک شوند. سپس نمونه ها را بوسیله دستگاه HFCVD به مدت ۱۵دقیقه با گاز H2 حکاکی (یا (Etching می کنیم. شرایط دستگاه در این مرحله در جدول۱ ، در زیر آمده است.

در مرحله رشد، ابتدا زمان رشد در ۴ نمونه اول را به ترتیب در ۱۵، ۳۰، ۴۵ و ۶۰ دقیقه در دستگاه HFCVD تغییر داده ایم. سپس در ۴ نمونـــه دوم نســـبت شـــارگازهای ورودی بـــه سیســـتم

+ H2 )4/ CH4( CH را بــه ترتیــب در ۱/۱۰، ۱/۹، ۱/۸ و ۱/۷

تغییرداده ایـم.}مخلـوطی از گازهـایH2نCH4/CH4 بـه نسـبت ۱/۱۰ یعنی ۲۷۰sccm ازگازH2 و ۳۰sccm ازگاز CH4 (درمجموع .{(۳۰۰sccm مشخصات دستگاه در ایـن مرحلـه در جـدول ۲ در زیر آمده است.

جدول .۲ شرایط دستگاه در مرحله رشد

Gas Flow Tf Ts Pw Dis f Po
(sccm) (oC) (oC) (Torr) (mm) (Torr)
۳۰۰ ۲۰۰۰ ۰۰۶ ۱۰ ۱۰ ۵-۱۰

۱ ultrasonic

سرانجام پس از رشـد لایـه نـانو الماسـی بـرروی نمونـه هـا، آنالیزهای AFM,RAMAN,XRD انجام شد.

نتایج و بحث

نتیجه آنالیز AFM انجام گرفته برروی کلیه نمونـه هـا پـس از حکاکی (یا (Etching که در شکل ۱ آمده است، نشان می دهد که میزان زبری متوسط سطح برابر با ۱۱/۷۶۲۱ نانومتر است. مشـاهده می کنیم که بعد از فرایند Etching متوسط زبـری سـطح افـزایش یافته است که به معنی افزایش مراکـز هسـته زایـی بـرروی سـطح است. این امر نشانگر اینست که فرایند رشد امکان پذیر است. اگـر زبری مناسب برروی سطح نداشته باشیم و سطح صاف باشد، آنگاه فرایند رشد به دلیل عدم وجود مراکز هسته زایـی بسـیار مشـکل و حتی در مواقعی غیر ممکن می شود.

۹۸۴۷ nm

۰۰۰ nm
شکل .۱ تصویر سه بعدی AFM از سطح نمونه پس از Etching

آنالیز AFM انجام شده برروی نمونه ها در زمان های رشد بـه ترتیب ۱۵، ۳۰، ۴۵ و۶۰ دقیقه نشـان مـی دهنـد کـه میـزان زبـری متوسط در سـطوح آنهـا بـه ترتیـب برابـر ۱۳/۰۱۲۱ ، ۱۶/۱۷۲۳ ، ۱۲/۶۳۶۶ و ۱۵/۶۳۳۲ نــانومتر اســت. تصــویر AFM مربــوط بــه نمونه رشد یافته در ۳۰ دقیقه در شکل۲ در زیر آمده است.

۱۱۹۷۷ nm

۰۰۰ nm

شکل .۲ تصویر سه بعدی AFM از سطح نمونه پس از ۳۰ دقیقه رشد

۹۶

هرگاه نمودار زبری متوسط سطح مربوط بـه ایـن ۴ نمونـه بـر حسب زمان رشد را در یک دستگاه رسم کنیم، با نمودار ۱ در زیـر مواجه می شویم.

نمودار .۱ زبری متوسط سطح مربوط به ۴ نمونه اول بر حسب زمان رشد

با توجه به نمودار و تصاویر AFM به دست آمده، مشاهده می کنیم که با افزایش زمان از ۱۵ به ۳۰ دقیقه؛ هسته های اولیه ایجاد شده رشد یافته اند و به این ترتیب منجر به افزایش زبری سطح شده و از طرفی با توجه به هسته زایی های مجدد که در طول فرایند اتفاق افتاده است منجر به ایجاد ذرات جدید شده است و از اینرو ما شاهد افزایش تعداد ذرات و نیز کاهش محدوده ذرات بوده ایم که در نتیجه همه این موارد باعث می شود تا زبری سطح افزایش یابد. اما با افزایش زمان به ۴۵ دقیقه؛ افزایش محدوده ذرات و نیز افزایش میانگین سایز ذرات به دلیل رشد ذرات و همپوشانی برخی ذرات با یکدیگر تعداد ذرات کاهش یافته و سطح از نظر زبری با کاهش مواجه می شود. در ادامه با افزایش زمان به