تهیه نانولایه اکسید تیتانیم به روش لایه نشانی اتمی(ald) و بررسی خواص آن

اکسید تیتانیم به دلیل اثر فتوکاتالیستی به شکل پوشش ها و لایه های نازک در تولید سطوح خود تمیز شونده اهمیت بالایی دارد. شفافیت بالای لایه های نازک اکسید تیتانیم در طیف نور مرئی باعث شده این ماده برای ایجاد لایه خود تمیز شونده روی شیشه مناسب باشد. هدف از این پژوهش بررسی خواص و یافتن شرایط بهینه برای ایجاد لایه نازک اکسید تیتانیم به روش لایه نشانی اتمی ald می باشد. در ابتدا سامانه لایه نشانی اتمی طراحی و مونتاژ گردید. در مرحله بعد شرایط لایه نشانی بهینه سازی شدند و لایه های نازک با این شرایط سنتز شد. به منظور بررسی و یافتن شرایط بهینه لایه نازک، متغیرهای دما، تعداد سیکل و جنس زیرلایه مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور لایه نشانی در دماهای 150 تا ?c300 انجام و تعداد 10تا60 سیکل لایه نشانی روی نمونه ها صورت گرفت. لایه های نازک روی سطح شیشه سیلیکاتی (سودالایم)، اکسید گرافن و ویفر سیلیکونی به وسیله سامانه لایه نشانی اتمی ایجاد شدند. توپوگرافی سطح و مقطع لایه نازک با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی(fesem) مورد بررسی قرار گرفت. همچنین به منظور بررسی عنصری از (eds) بهره گیری شد. گاف انرژی و ضخامت سنجی به کمک طیف سنجی مرئی- فرابنفش صورت گرفت و به منظور مشخص کردن پیوندهای موجود در ساختار از (ftir) بهره گیری شد. از میکروسکوپ نیروی اتمی به منظور بررسی توپوگرافی سطحی و اندازه گیری میزان زبری سطح استفاده شد. برای اندازه گیری اثر فتوکالیتسی از آزمون تجزیه متیلن آبی و برای مقایسه ترشوندگی لایه های نازک از آزمون زاویه قطره استفاده گردید. نتایج fesem نشان داد که جنس زیر لایه بر مورفولوژی لایه های نازک تاثیرگذار است. همچنین آزمون eds نشان داد که لایه نازک، دارای تیتانیم، اکسیژن ومقدار جزئی کلر می باشد. بر اساس توپوگرافی لایه نازک مشخص شد که لایه ایجاد شده دارای زبری در حدود nm 1 در ناحیه ای به ابعاد ?m 1×1 بود. نتایج بدست آمده از طیف سنجی مرئی فرابنفش نشان داد که اندازه گاف انرژی برای نمونه های ایجاد شده بین ev 85/3 تا 58/3 متغیر بود. دمای لایه نشانی و تعداد سیکل با کاهش اندازه گاف انرژی رابطه مستقیم داشت در حالی که جنس زیر لایه بر گاف انرژی تاثیری نداشت. آزمون فتو کاتالیستی نشان داد که دمای لایه نشانی و جنس زیرلایه رابطه معنی داری با این خاصیت ندارد اما افزایش تعداد سیکل، اثر فتو کاتالیستی از 13% در 20 سیکل به 20% در 40 سیکل افزایش می یابد.