تعیین مساحت سطح نانو متخلخل سیلیسیومی به روش آنالیز با باریکه یونی

سیلیسیوم متخلخل را می توان بعنوان یک بلور سیلیسیوم که دارای شبکه ای از حفره هاست، در نظر گرفت. حفره هایی به ابعاد نانو در توده si ایجاد می شود و به این ترتیب ساختار ستونی، اسفنجی یا ترکیبی از هر دو شکل که با چهارچوبی از نانوسیم های سیلیسیوم بلوری احاطه شده است، شکل می گیرد. بدلیل خواص متنوع و قابل کنترل، سیلیسیوم متخلخل در زمینه های بسیاری از جمله الکترونیک، اپتیک، اپتوالکترونیک و حسگرها کاربرد فراوانی دارد. برای مشخصه یابی و ساخت مواد با خواص ویژه لازم است، ترکیب و ساختار سطحی و حجمی آنها مشخص شده و مشخصات آنها تعیین شود. روش های آنالیز با باریکه یونی بسیار توانمند، متنوع، بس عنصری، سریع و غیر مخرب هستند. با این روش ها می توان ترکیب و ضخامت لایه های نازک را تعیین کرد( روش پس پراکندگی رادرفورد rbs)، میزان هیدروژن ماده را به صورت غیر تخریبی تعیین کرد (روش erd) و همچنین عناصر سبک موجود در سطح و میزان غلظت آنها را در نمونه تعیین کرد (روش nra). نمونه ها با si(100) نوع p و چگالی جریان 3.9 ma/cm2 و با ابعاد 1 cm2 تهیه شد. آزمایش ها با استفاده از شتابدهنده واندوگراف 3 mv پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای انجام شد. در این پایان نامه با استفاده از روش آنالیز برهم کنش هسته ای(nra) عناصر موجود بر روی سطح نمونه از قبیل کربن، اکسیژن و نیتروژن مورد بررسی قرار گرفت. میزان غلظت عنصر کربن در نمونه ها محاسبه شد. با استفاده از آنالیز rbs، میزان تخلخل نمونه ها با زمان خورش الکتروشیمیایی 10، 15، 20 و 30 بترتیب %10، %18، %23 و % 32 تعیین شد. عمق مربوط به عنصر اکسیژن در نمونه 10 دقیقه، حدوداً 60 nm اندازه گیری شد. با توجه به فرایند آماده سازی نمونه ها یعنی خورش الکتروشیمیایی توسط محلول الکترولیت hf و dmf، پیوندهای si-h بر روی سطح نمونه بوجود می آید و سطح متخلخل توسط اتم h پوشیده می شود. با اندازه گیری میزان هیدروژن موجود در سطح نمونه ها، روشی بدیع برای تعیین مساحت سطح آن ارائه شد. با اندازه گیری هیدروژن روی نمونه و شبیه سازی آن توسط نرم افزار simnra و در نظر گرفتن چگالی سطحی و حجمی نمونه، مساحت سطح نمونه ها با زمان خورش الکتروشیمیایی 10، 15، 20 و 30 دقیقه بترتیب 55، 85، 135 وm2 247.5 تخمین زده شد.