مقاله بررسی توپوگرافی سطح لایه نازک نقره توسط تصاویر SEM بر مبنای نظریه فرکتال و مولتی فرکتال

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

  مقاله بررسی توپوگرافی سطح لایه نازک نقره توسط تصاویر SEM بر مبنای نظریه فرکتال و مولتی فرکتال دارای ۵ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله بررسی توپوگرافی سطح لایه نازک نقره توسط تصاویر SEM بر مبنای نظریه فرکتال و مولتی فرکتال  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 مقاله بررسی توپوگرافی سطح لایه نازک نقره توسط تصاویر SEM بر مبنای نظریه فرکتال و مولتی فرکتال،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله بررسی توپوگرافی سطح لایه نازک نقره توسط تصاویر SEM بر مبنای نظریه فرکتال و مولتی فرکتال :

مقدمه

نقره فلزی براق و جذاب است که در بین تمام عناصر، بالاترین میزان رسانایی الکتریکی و در بین تمام فلزات بالاترین میزان رسانایی گرمایی را داراست. نقره در طبیعت به صورت خالص و

همچنین به صورت آمیخته با طلا یا سایر مواد معدنی یافت میشود. بیشترین میزان نقره در جهان به عنوان محصول جانبی از استخراج مس، طلا، سرب و روی به دست میآید. از نقره در صنایع الکترونیک و در ساخت سکه، جواهرات، کارد و چنگال و

۵۰

در صنایعی چون عکاسی و ساخت آینه استفاده میشود. حدود ۴۰

درصد از تولید نقره جهان در صنعت عکاسی مورد استفاده قرار میگیرد. نقره در مدارهای الکترونیک و برخی ابزار های جراحی نیز استفاده میشود بیشتر آینهها نیز با پوشاندن شیشه با لایههای نازکی از نقره ساخته میشوند. در کاربردهای مختلف لایه نقره میزان زبری سطح از اهمیت ویژهای برخوردار است بنابراین هدف این مقاله بررسی تاثیر دمای زیرلایه بر توپوگرافی سطح لایه نقره با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نمونهها بر مبنای نظریه فرکتال میباشد. محاسبه بعد فرکتالی با استفاده از روش شمارش جعبههای دیفرانسیلی انجام شده است. تحقیقات بسیاری برای بررسی مورفولوژی سطح لایههای نازک نقره انجام شده است از جمله جاورسکی۱ بازتابندگی لایه های پوشش داده شده توسط نقره در محدوده دمای زیرلایه ۲۵ تا ۸۰۰ درجه سانتی گراد مورد بررسی قرار دادند .[۱] آنها مس، نیکل، استیل ۳۰۴ را به عنوان زیرلایه انتخاب کرده و اثر نوع زیرلایه را نیز مورد بررسی قرار دادند. همچنین دارامادلیکاری و همکاران۲ سطح فیلم نقره بر روی زیرلایه Si (100) را با بررسی تصاویر SEM نمونهها مورد مطالعه قرار دادند.[۲] آنها زبری سطح دانههای منفرد را توسط میکروسکوپ تونلی روبشی (STM) و هیستوگرام ارتفاع بیان کردند. آنها کاربرد این لایهها را به عنوان نمونه برای بررسی مولکولهای پیچیده مورد مطالعه قرار دادند.

روش انجام آزمایش

لایه نازک نقره توسط روش کند و پاش باریکه یونی به مدت دو ساعت لایه نشانی شد. هدف نقره با میزان خلوص
(۹۹۹۸%) و زیرلایه Si (100) مورد استفاده قرار گرفتند. اتاقک سیستم تا خلا اولیه ۱/۸ × ۱۰-۵ Torr تخلیه شد. گاز آرگون (با خلوص (۹۹۹۹% به عنوان گاز کندو پاش کننده مورد استفاده قرار گرفت. به منظور پاکسازی زیرلایهها آنها را قبل از قرار دادن در اتاقک خلا به مدت یک ساعت در حمام استون و الکل قرار داده و

۱ D.A. Jaworske, et.al 2 C. V. Dharmadhikari, et.al

تحت اولتراسونیک قرار دادیم. دمای زیرلایه را در محدوده دمایی ۱۰۰-۴۰۰ درجه سانتی گراد تغییر دادیم. شار گاز آرگون ۲۵sccm

بود. شرایط کلی تهیه نمونهها در جدول ۱ ارائه شده است. برای بررسی توپوگرافی سطح از میکروسکوپ الکترونی روبشی

(SEM, model LEO 440i) استفاده نمودیم.

جدول:۱ شرایط لایهنشانی لایه نقره بر روی زیرلایه سیلیکون در محدوده دمای زیرلایه ۱۰۰-۴۰۰ oC
سیلیکون (۱۰۰) زیرلایه
آرگون ۹۹۹۹% گاز کند و پاش کننده
۱/۸ × ۱۰-۵ فشار اولیه (Torr)
۶/۱ × ۱۰-۵ فشار کار (Torr)
۱۲۰ زمان (min)
۲۵ شار گاز((sccm
۲/۲ ولتاژ کند و پاش (Kv)

نتایج و بحث

شکل ۱ تصاویر دو و سه بعدی SEM و نمودار پروفایل عرضی لایههای نقره را نشان میدهد. بر اساس تصاویر دیده می-

شود که با افزایش دمای زیرلایه از ۱۰۰ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد زبری سطح افزایش مییابد. با افزایش بیشتر دما تا ۳۰۰ درجه زبری سطح کاهش یافته و با افزایش بیشتر دما تا ۴۰۰ درجه سانتیگراد زبری سطح دوباره افزایش مییابد. بر طبق مدل منطقه-

ای ساختار (SZM) با افزایش دمای زیرلایه انرژی جنبشی اتمهای موجود در روی زیرلایه افزایش یافته و در نتیجه در اثر انتشار برای رسیدن به تعادل با اتمهای دیگر موجود بر روی سطح و همچنین اتمهای وارده به سطح برخورد بیشتری نموده و ذرات بزرگتری تشکیل میشود. نمونههای با دمای زیرلایه ۱۰۰ و ۲۰۰ درجه دارای ساختار ستونی هستند که در نتیجه به هم پیوستن جزیرهها یک لایه متخلخل ایجاد شده است. با افزایش دما تا ۳۰۰ درجه لایه بهم پیوسته شده است که تشکیل لایه هموار پنیری را تشکیل داده است بنابراین زبری سطح کاهش مییابد. این رفتار در نتیجه فشردگی بیشتر جزیرهها و از بین رفتن فضاهای خالی و تشکیل یک لایه پیوسته است. افزایش بیشتر دما تا ۴۰۰ درجه سانتیگراد

۵۱

موجب تبلور مجدد دانهها به صورت کروی شده، بنابراین زبری سطح دوباره افزایش مییابد. نمودارهای پروفایل عرضی نمونهها هم پیشبینیهای مدل منطقهای ساختار را تایید میکند.

ب ا

د ج

ط ر

ک ص

و ن

ی ه

شکل:۱ الف-ک )تصاویر دو و سه بعدی SEM نمونه با دمای زیر لایه ۱۰۰،

۲۰۰، ۳۰۰ و۴۰۰، ن- ی) نمودار پروفایل نمونهها با دمای زیرلایه .۱۰۰-۴۰۰

در سالهای گذشته از نظریه فرکتال برای بررسی و آنالیز فیلم-

های نازک استفاده بسیاری شده است .[۳-۵] فرکتال ساختاری است که هر جزء آن با کلش متشابه است و در مقیاسهای مختلف یکسان ظاهر میشود. بعد فرکتالی (FD) پارامتری است که این نوع از فرکتالها را میتواند توصیف

کند و اطلاعاتی از میزان خود متشابهی ارائه میدهد. بیشتر روشهای محاسبه FD به صورت توانی هستند که توان وابسته به

FD است. در روش شمارش جعبههای دیفرانسیلی تصویر با جعبههایی با اندازهها و ارتفاعهای مختلف پوشانده شده و نمودار لگاریتمی تعداد جعبهها برحسب اندازه آنها رسم شده و شیب خط فیت شده مقدار FD را خواهد داد. در روش فرکتال چندگانه برای شدتهای مختلف FD محاسبه شده و مقدار میانگین آنها به عنوان

FD نهایی گزارش میشود که مقدار دقیقتری نسبت به روش تک فرکتالی ارائه میدهد. مقادیر FD محاسبه شده از هر دو روش در جدول ۲ ارائه شده است.

شکل ۲ نمودار مقدار محاسبه شده FD و نمودارهای فرکتال چندگانه نمونههای مختلف را نشان میدهد. همانطور که از جدول و نمودارها نمایان است روند تغییرات FD و پهنای نمودار فرکتال چندگانه با تصاویر SEM همخوانی دارد که این نتیجه با نتایج گزارش شده توسط گزارشات علمی مختلف در توافق است -۸] .[۶