لایه های نازک نیترید مولیبدن، به دلیل خواص فیزیکی فوق العاده شان از قبیل: رسانایی الکتریکی خوب و پایداری شیمیایی، استحکام عالی، توانایی کاتالیزوری و ابر رسانایی به صورت گسترده ای در صنعت استفاده می شوند و کاندیدای آتی برای استفاده به عنوان سد پخش، و الکترودها در میکرو الکترونیک هستند. بازپخت، یک تکنیک بسیار مهم برای بهبود ساختار میکروسکوپی لایه های نازک است. زیرا نانو ساختارها با دما، به خوبی فشار، تغییر می کنند. در این فعالیت ابتدا لایه های نازک مولیبدن به روش کندوپاش dc برروی زیرلایه های سیلیکون، با ضخامت زیر nm 100، انباشته شد و سپس در معرض شار نیتروژن، در پنج دمای مختلف: ? 900 و 775 و650 و 525 و 400 فرآیند بازپخت انجام گرفت. ساختار کریستالی این لایه ها به وسیله پراش پرتو-x، مورفولوژی سطح این لایه ها با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی(afm) بررسی شد. همچنین در ادامه به آنالیز های سختی سنجی و تست سایش برای بررسی خواص مکانیکی لایه ها نیز پرداختیم. نتایج دریافتی از پراش پرتو-x، نشان داد که نمونه های بازپخت شده در دماهای?650 و 525، بس بلوری از ??-mo?_(2 ) n نیترید مولیبدن هستند، در حالی که نمونه های بازپخت شده در دماهای?900و 775، بس بلوری از ?mo?_(2 ) n هستند. نتایج دریافتی afm نشان داد که افزایش دمای بازپخت، سبب افزایش اندازه دانه ها و زمختی سطح می شود. بررسی خواص مکانیکی نمونه نیز نشان داد که با افزایش دمای بازپخت تا دمای ?650، سختی نمونه ها افزایش و سپس کاهش پیدا می کند، در حالی که با افزایش دمای بازپخت تا دمای ?650، ضریب اصطکاک نمونه ها کاهش و سپس افزایش پیدا می کند.

لایه های نازک مولیبدن با ضخامتnm 50، با استفاده از سیستم کندوپاش مغناطیسی بر روی زیرلایه (400) si انباشت شدند و در دماهای مختلف (?700، 575، 450، 325، 200) در حضور شار ثابت اکسیژن (cc/min200) بازپخت شدند. ساختار بلوری نمونه ها با پراش اشعه- x تحلیل شد و از یک میکروسکوپ نیروی اتمی(afm) برای بررسی ریخت شناسی سطح نمونه ها استفاده شد. مقاومت ویژه لایه های نازک اکسید مولیبدن نیز با استفاده از ابزار چهار میله نوک تیز (fpp) تحلیل شد. نتایج پراش پرتو-x نشان داد ساختار بلوری لایه های نازک اکسید مولیبدن قویاً به دمای بازپخت وابسته است، همچنین نتایج نشان داد که افزایش دمای بازپخت سبب افزایش اندازه دانه ها، زمختی سطح نمونه ها می شود. همچنین نتایج بررسی الکتریکی نشان داد مقاومت ویژه نمونه ها با افزایش دمای بازپخت تا ? 575 افزایش وسپس کاهش می یابد.

این پایان نامه به بررسی تاثیر دما و محیط بازپخت در نانو ساختار لایه های نازک اکسید مس می پردازد. لایه های نازک مس به روش تبخیر حرارتی در خلاء( pvd ) برروی زیر لایه های شیشه تهیه شده و سپس در محیط های مختلف در اتمسفر(هوا) و در حضور شار ثابت اکسیژن (cc/min 200) در دماهای c?400-200 باز پخت شدند. در مرحله بعد نیز به وسیه آنالیزی های پراش پرتو – (xrd)x و میکروسکوپ نیروی اتمی (afm) ساختار کریستالو گرافی و مورفولوژی سطح آنها تحلیل شد. نتایج تحلیل (xrd) نشان داد با نمونه های بازپخت شده در c?250و200 در محیط هوا دارای فاز cu2o و نمونه های بازپخت شده در c?400و350 در محیط هوادارای فاز cuo می باشند،در حالی که نمونه بازپخت شده c?300 دارای فاز مرکبی از cu2o/ cuo بود. این فازبرحسب دما دقیقا برای نمونه های بازپخت شده در شار اکسیژن نیز مشاهده شده اما با اندکی تفاوت. در دماهای c?400و350،250،200 شدت پیک ها بیشتر و fwhm پیک ها باریک تر شد. همچنین نمونه ها بازپخت شده در دمای c?300 فقط فاز cuo داشتند. نتایج تحلیل (afm) نیز نشان داد با افزایش دمای بازپخت اندازه دانه ها افزایش می یابد، اما رفتار زمختی سطح در محیط هوا و شار اکسیژن با دما متفاوت است.

وابستگی خواص الکتریکی و مکانیکی لایه های نازک نیترید تیتانیوم انباشت شده بر روی زیرلایه های سیلیکون به روش کندوپاش مغناطیسی dc، به شار گاز آرگون بررسی شد. ساختار بلوری و ریخت شناسی لایه ها به ترتیب به وسیله پراش پرتو-x (xrd) و میکروسکوپ نیروی اتمی(afm) بررسی شد. خواص مکانیکی و الکتریکی لایه ها نیز بوسیله آزمون سختی سنجی (nano-indentation) و دستگاه جستجوگر چهار نقطه ای (four point probe)، تحقیق شد. الگوهای پراش پرتو-x ، شکل گیری نیترید تیتانیوم با ساختار fcc را برای همه نمونه ها نشان داد. همچنین نتایج نشان داد جهت بلورنگاری (111) می تواند به عنوان جهت ترجیحی برای لایه های نازک تیتانیوم نیترید باشد. تصاویر میکروسکوپ نیروی اتمی (afm) یک ساختار ستونی یا سوزنی شکل را برای لایه های نازک تیتانیوم نیترید نشان داد. نتایج همچنین نشان داد افزایش شار گاز آرگون سبب افزایش سختی، اندازه دانه ها، زمختی سطح و سبب کاهش ضریب کشسانی و چگالی جا بجایی(dislocation density) در لایه ها می شود. بررسی های الکتریکی نشان داد وابستگی ولتاژ با جریان را در همه نمونه ها به صورت خطی است و نیز نشان داد مقاومت ویژه الکتریکی لایه ها با افزایش جریان گاز آرگون افزایش پیدا می کند.

این فعالیت به بررسی تاثیر دما، زمان ومحیط بازپخت در نانوساختار و خواص اپتیکی لایه های نازک اکسید روی می پردازد. به این ترتیب که ابتدا لایه های نازک روی به روش تبخیر با باریکه الکترونی برروی زیرلایه های سیلیکون (با ضخامت nm 90) انباشته شده و سپس در محیط های مختلف (شار اکسیژن و هوا)، زمان های مختلف (3و1 ساعت)و در دماهای مختلف (oc 800-200)اکسید شدند. ساختار بلوری این لایه ها به وسیله پراش پرتو-x و ریخت شناسی سطح این لایه ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) بررسی شد. همچنین به بررسی خواص اپتیکی و فتولومینسانس این لایه ها نیز پرداخته شد. و در نهایت نانوساختار، ریخت شناسی سطح و خواص اپتیکی لایه های اکسید روی به صورت تابعی از متغیر های یاد شده بررسی شد.

نیترید براساس پوششهای سخت به طورگسترده ای برای کاربردهای مکانیکی استفاده میشود .درمیان این پوششها نیتریدکروم ها به طور ویژه قابل توجه هستند زیرا از خواص مکانیکی واصطکاکی خوبی برخوردارهستند.دراین کار تاثیر جریان گاز نیتروژن بر خواص مکانیکی و اصطکاکی لایه های نازک نیترید کروم مورد مطالعه قرار گرفت. لایه های نازک نیترید کروم روی آلومینیم 5083 بوسیله تکنیک کندوپاش مغناطیسی جریان dc درجریانهای مختلف گاز نیتروژن در رنجsccm 20-5 قرارگرفتند.شکل سطح وترکیبات شیمیایی لایه ها با استفاده از میدان گسیلی میکروسکوپ الکترونی روبشی (fesem) مورد مطالعه قرارگرفت. ضخامت لایه به وسیله دستگاه کنترل وتنظیم کریستال کوآرتز و بررسی تصاویر سطح مقطع میکروسکوپ الکترونی (fesem) تعیین شد. خواص مکانیکی و اصطکاکی نمونه ها به وسیله آزمون نانو دندانه کردن وتست خراش بررسی شد. نتایج نشان داد که سختی لایه ها با جریان گاز نیتروژن افزایش پیدا کرد درحالی که ضریب حجمی مالش و خراش کاهش پیدا کرد. بررسی ساختاری نشان داد که این رفتارها به علت کاهش چگالی جابجا شدگی و بهبود کیفیت کریستال بود.

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.

تهیه و مطالعه بر روی لایه های نازک برای سال های طولانی است که توسط محققین انجام می شود. ولی در طی60 سال گذشته، لایه های نازک اهمیت روزافزونی را بدست آورده و کاربردهای صنعتی متعددی پیدا کرده اند. این کاربردها بیشتر در زمینه های اپتیکی، مغناطیسی و الکترونیکی بوده است. اما استفاده عملی از لایه های نازک فقط در طی40 سال اخیر انجام گرفته است که دلایل متعددی برای این موضوع وجود دارد

لایه های نازک زیرکونیوم، به وسیله روش کندوپاش مغناطیسی dc بر روی زیرلایه سیلیکون انباشت شدند و سپس در دماهای ( 750-150) و زمان های متفاوت (min 180و60 ) با شار اکسیژن، بازپخت گردیدند. روش پراش پرتو - x برای مطالعه ساختار بلوری استفاده شد. نتایج، ساختاری مکعبی از فاز ارتورهمبیک اکسید زیرکونیوم برای لایه های بازپخت شده تحت 150 و ساختار مرکبی از منوکلینیک و تتراگونال برای لایه های بازپخت شده در دماهای بالاتر( 750-300 ) را نشان داد. همچنین5 نتایج xrd نشان داد که افزایش دما و زمان بازپخت باعث افزایش اندازه بلورک ها می شود. از میکروسکوپ نیروی اتمی برای تحلیل ریخت شناسی سطح نمونه استفاده شد. افزایش دما و زمان بازپخت باعث افزایش زمختی سطح و اندازه دانه ها گردید. بررسی خواص الکتریکی و مکانیکی نمونه ها همچنین نشان داد که افزایش دما و زمان بازپخت سبب افزایش مقاومت الکتریکی و کاهش سختی لایه ها می شود.

بررسی تاثیر تغییرات دما- زمان بازپخت در تخلخل و حساسیت لایه های نازک wo3 به گاز no2