مطالعه نانوساختار و ریخت شناسی سطح لایه های نازک اکسید زیرکونیم به صورت تابعی از شرایط کندوپاش

اکسید زیرکونیوم (zro2) به واسطه خواص برجسته ای نظیر سختی بالا، مقاومت به خوردگی و سایش مناسب و مقاومت شیمیایی قابل قبول در هر دو حالت کپه ای و لایه نازک از مواد پرکاربرد در صنعت و فناوری است.بعضی از کاربردهای اکسیدزیرکونیوم را می توان در جواهر سازی، در آینه های لیزری، برای مواد ترمیمی زیبایی در دندانپزشکی ، به عنوان پوششهای سخت و محافظ با شفافیت خوب،به عنوان پوششی جهت منع نفوذ در راکتور انرژی هسته ای، به عنوان لایه های محافظ در ابزار برش فلز، نام برد. این تحقیق به مطالعه نانو ساختار، ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی لایه های نازک اکسید زیرکونیوم می پردازد. در اینجا لایه های نازک اکسید زیرکونیوم به ضخامت nm 300 بر روی زیر لایه های سیلیکون در فشارهای مختلف گاز اکسیژن (sccm 15-3) تهیه می شود و از میان روشهای گوناگون ساخت لایه نازک، مثل روشهای انباشت فیزیکی بخار، روشهای انباشت شیمیایی بخار، روشهای انباشت به کمک باریکه یونی، روشهای انباشت به کمک باریکه مولکولی، انباشت با پالس لیزر، روش حمام شیمیایی؛ از روش کندوپاش واکنشی مغناطیسی dc که زیر مجموعه روش انباشت فیزیکی بخار است، استفاده شده است. در این تحقیق از میان تجهیزات آزمایشگاهی مورد استفاده در بررسی ساختار و خواص لایه های نازک، مثل میکروسکوپ پیمایشگر الکترونی (sem)، آشنایی با عملکردمیکروسکوپ نیروی اتمی(afm)، نانوسختی سنج( nano-indentation )، اصول و اجزا در پراش اشعهx (xrd)، تحلیل انرژی انتشاری از اشعه ایکس((edax، جهت بررسی ساخت شیمیایی و ریخت شناسی سطح نمونه ها از دستگاه fesem که دقیتر و بهتر از sem است و جهت تحلیل مکانیکی نمونه ها از نانو سختی سنج و نیز جهت اندازه گیری آهنگ انباشت و ضخامت لایه ها، از نمایشگر بلور کوارتز استفاده گردید. نتایج نشان داد که افزایش فشار گازاکسیژن تا sccm 9 سبب بهبود سختی نمونه ها شده در حالیکه پس از آن، افزایش فشار گاز اکسیژن اثر معکوس در سختی نمونه ها را دارد. تحلیل های ساختاری نشان داد که این رفتار به واسطه تغییرات در آهنگ انباشت، ناشی از تغییرات میزان اکسیژن در محفظه به هنگام لایه نشانی بود. بررسی های مکانیکی همچنین نشان داد که مدول الاستیک لایه ها با افزایش فشار گاز اکسیژن رابطه ای عکس دارد. مطالعه ترکیب شیمیایی نمونه ها که با آنالیز edax انجام شده ثابت کرد که این رابطه معکوس به خاطر افزایش میزان اکسیژن در ساختار لایه ها است.