ایران ترجمه – مرجع مقالات ترجمه شده دانشگاهی ایران

رسوب لایه نازک اکسید آهن بر روی سوبسترای (۱۰۰)Si با استفاده از روش MOCVD

رسوب لایه نازک اکسید آهن بر روی سوبسترای (۱۰۰)Si با استفاده از روش MOCVD

رسوب لایه نازک اکسید آهن بر روی سوبسترای (۱۰۰)Si با استفاده از روش MOCVD – ایران ترجمه – Irantarjomeh

 

مقالات ترجمه شده آماده گروه شیمی
مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات رایگان

مطالعه ۲۰ الی ۱۰۰% رایگان مقالات ترجمه شده

۱- قابلیت مطالعه رایگان ۲۰ الی ۱۰۰ درصدی مقالات ۲- قابلیت سفارش فایل های این ترجمه با قیمتی مناسب مشتمل بر ۳ فایل: pdf انگیسی و فارسی مقاله همراه با msword فارسی  

چگونگی سفارش

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه (شماره حساب) ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.com شامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر

 

مقالات ترجمه شده شیمی - ایران ترجمه - irantarjomeh
شماره
۱۸
کد مقاله
CHEM18
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
دکتر حسین دشتی
نام فارسی
رسوب لایه نازک اکسید آهن بر روی سوبسترای (۱۰۰)Si با استفاده از روش MOCVD
نام انگلیسی
Iron Oxide Thin Film Deposition on Si(100) Substrate using MOCVD Method
تعداد صفحه به فارسی
۱۴
تعداد صفحه به انگلیسی
۴
کلمات کلیدی به فارسی
اکسید آهن, پنتاکربونیل آهن, MOCVD
کلمات کلیدی به انگلیسی
iron oxide, iron pentacarbonyl, MOCVD
مرجع به فارسی
دپارتمان شیمی, دانشگاه سانکایانکوان, کره جنوبی
مرجع به انگلیسی
Department of Chemistry, Sungkyunkwan University, South Korea
قیمت به تومان
۵۰۰۰
سال
۲۰۰۸
کشور
کره جنوبی
 
 رسوب لایه نازک اکسید آهن بر روی سوبسترای (۱۰۰)Si با استفاده از روش MOCVD
دپارتمان شیمی، دانشگاه سانکایانکوان، کره جنوبی
۲۰۰۸
ما لایه‌های نازک اکسید آهن را بر روی سوبسترای(۱۰۰)Si با استفاده از پیش ماده تک مولکولی در محدوده دمایی ۵۰۰ – ۳۰۰ درجه سانتیگراد با روش رسوب گذاری بخار شیمیایی فلز ـ ماده آلی (MOCVD) رسوب دادیم. پنتاکربونیل آهن [Fe(CO)۵]  و گاز اکسیژن به ترتیب به عنوان منبع آهن و عامل اکسید کننده مورد استفاده قرار گرفتند. ویفر (۱۰۰)Si به عنوان سوبسترا یا زیرلایه مورد استفاده قرار گرفت و بوسیله حمامهای فوق صوتی متوالی استون، اتانول، HF (۱۰%) تمیز گردید و توسط آب فاقد یون شسته شد. برای رسوب گذاری لایه‌های نازک اکسید آهن بر روی سوبسترا، گاز واکنش‌پذیر O۲ در طی رسوب مورد نیاز بود. بر این مبنا ما نسبت به بررسی تغییرات مورفولوژی یا ریخت شناسی، کریستال شدگی و ضخامت لایه‌های رسوب کرده را با نسبتهای مختلف پیش ماده تزریق شده به حجم O۲ همراه با چندین دمای رسوب گذاری اقدام نمودیم. ابتدا خصوصیات کریستال شدگی لایه نازک رشد کرده، بوسیله پراش پرتو (XRD) X تعیین شد. برای تایید مورفولوژی و ضخامت، آنالیز میکروسکوپی پویش الکترون (SEM) اعمال گردید و مراحل تعیین ترکیب لایه‌های نازک رسوب کرده، آنالیزهای پراکندگی انرژی پرتو X (EDX) و اسپکترومتری فوتو الکترون پرتو X (XPS) نیز انجام شدند.
کلمات کلیدی: اکسید آهن، پنتاکربونیل آهن، MOCVD
مقدمه
اخیرا، اکسیدهای فلزی بخاطر خواص نوری، الکتریکی، شیمیایی و فیزیکی‌ آنها بطور روز افزون در صنایع گسترده‌ای مورد استفاده قرارگرفته‌اند. بویژه، آهن بصورت خالص یا با اکسید مختلط سنتز شده و مورد بررسی قرار گرفته است، زیرا خواص شیمیایی و فیزیکی آنها به ترکیب شیمیایی و ساختار کریستالی آنها وابسته است. کمپلکسهای آهن شامل آهن و اکسیژن نظیر FeO, a-Fe۲O۳, g-Fe۲O۳ و Fe۳O۴ با خواص مختلف در بخشهای متفاوت بکار برده شده‌اند. بنابراین کنترل آنها برای هر گونه کاربردی مهم است.
چندین روش برای رشد لایه‌های نازک اکسید آهن وجود دارند که شامل روشهای فیزیکی (کاتد پرانی، همبافتگی پرتو مولکولی( [MBE], RF) و روشهای شیمیایی (رسوب گذاری بخار شیمیایی [CVD]، سل ژل، محلول شیمیایی) می‌باشند. از میان آنها، روش CVD
فلز ـ ماده آلی (MOCVD) بعنوان تکنیکی برای رسوب گذاری لایه‌های نازک اتمها بر روی سوبسترا یا زیرلایه مشخص شده است. مزیت بزرگ پیش ماده فلز ـ ماده آلی فراریت عموما بالای آن در دمای نسبتا پایین است. تنظیم ضخامت و چند لایه‌های عاملی مختلف بر روی سوبسترا آسان است زیرا کنترل سرعت جریان گاز و فشار جزئی آن بدون پرداختن به منبع جامد یا مایع مزاحم در یک رآکتور یا واکنشگاه در دماهای رسوب گذاری پایین امکان‌پذیر است.
به عنوان پیش ماده اکسید آهن، بعضی از مواد نمونه نظیر پنتاکربونیل آهن  [Fe(CO)۵]، تری‌‌کلرید آهن (FeCl۳ .۶H۲O)، استیل استونات آهن ۲[Fe(OtBu)۳ ] و ایزوپروپیل حل شده در فروسن وجود دارند. چون اکسید آهن خواص مغناطیسی مهمی دارد، بطور فعال برای استفاده در ثبت محیط‌ها و دستگاه‌های گازی مورد مطالعه قرار می‌گیرد. این ماده در بخشهای دارویی، به عنوان یک ماده هدف در سیستم تحویل دارو با استفاده از خواص مغناطیسی عمل می‌کند.
در این تحقیق، ما لایه‌های نازک اکسید آهن را بر روی سوبستراهای (۱۰۰)Si با استفاده از پنتاکربونیل و O۲ (۹۹۹/۹۹%) به عنوان پیش ماده و گاز واکنش‌پذیر و بوسیله روش MOCVD رسوب داده‌ایم. برای بررسی لایه‌های نازک اکسید آهن رسوب کرده روی زیرلایه (۱۰۰)Si، آنها را در دماهای رسوب گذاری مختلف و فشار جزئی متفاوت بین پیش ماده  [Fe(CO)۵] و گاز واکنش‌پذیر (O۲) رسوب داده‌ایم.
بخش تجربی
لایه‌های نازک اکسید آهن از طریق تکنیک رسوب گذاری بخار شیمیایی فلز ـ ماده آلی افقی خانگی تحت فشار ۲-۱۰* ۲ تور رسوب داده شد. ما از پنتاکربونیل آهن به عنوان پیش ماده استفاده کردیم که از سیگما ـ آلدویچ (۶-۴۰-۱۳۴۶۳ :CAS) خریداری شده بود. این ماده به آهن و کربن مونوکسید تجزیه می‌شود:
برای اکسایش آهن حاصل از پیش ماده، گاز اکسیژن با خلوص بالا وارد محفظه می‌شود. علاوه بر این، از آنجائی که پنتاکربونیل آهن فشار بخار بالایی در دمای اتاق دارد (۲۵/۳۵ تور (Torr) در دمای ۲۵ درجه سانتیگراد)، رسوب گذاری بدون حرارت دادن بطری پیش ماده انجام شد.
شکل۱٫ تصاویر میکروسکوپ الکترونی پویشی لایه‌های رسوب شده برای ۱ ساعت در دمای سویسترای مختلف(نسبت فشار جزیی پیش ماده ثابت؛ پیش ماده / اکسیژن ۱۵mTorr/20mTorr)
یک (۱۰۰)Si نوع P ، نوعا، cm۲ ۲ * ۵/۱، قبل از رسوب گذاری در استون، HF(۱۰%) و آب فاقد یون (DI) شسته شد تا گرد و غبار و ناخالصی‌های آلی از آن زدوده شود. ما رسوب گذاری لایه‌ها را در دماهای رسوب کردن متفاوت در محدوده دمایی ۵۰۰- ۲۰۰ درجه سانتیگراد با حرارت دادن گرمایی انجام دادیم زیرا دمای رسوب کردن یکی از مهمترین عوامل برای اصلاح سطح در تکنولوژی CVD است. برای تایید اثر فشار جزئی پیش ماده و گاز اکسیژن در طی رسوب گذاری،  هر دو گاز را با نسبتهای متفاوت مخلوط کردیم. لایه‌های رسوب کرده با میکروسکوپی پویش الکترون (SEM)، پراش پرتو X (XRD)، پرتو X با پراکندگی انرژی (EDX)، اسپکترومتری فوتو الکترون پرتو X (XPS) و اسپکتروسکوپی میکرو ـ رامان (با لیزر cm۱ ۵۱۴) مورد آنالیز قرار گرفتند.
نتایج
شکل ۱ تصاویر SEM لایه‌های نازک اکسید آهن رسوب کرده بر روی سوبستراهای (۱۰۰)Si در دماهای متفاوت را نشان می‌دهد. تمام لایه‌ها در شرایط ۲-۱۰ * ۲  تور پیش ماده: اکسیژن = ۱۵: ۲۰ رسوب کردند. لایه‌های رسوب کرده حدود nm۱۰ در بالای ۳۰۰ درجه سانتیگراد و بوسیله دستگاه الکتریکی مشاهده شدند. هنگام بالا بردن دمای رشد، ضخامت لایه‌های نازک رسوب کرده بصورت قابل توجهی افزایش یافت در حالیکه اندازه دانه از nm ۷ تا nm ۱۵ بزرگتر شد. در بالای ۴۰۰ درجه سانتیگراد، ذرات به وسیله اثر انرژی گرمایی به سرعت بر روی سطح روی هم انباشته شدند. سرعت رشد لایه رسوب کرده را با اندازه‌گیری ضخامت مشاهده شده در تصاویر SEM با برش عرضی اثبات کردیم.
شکل ۲ سرعت رشد لایه‌های رسوب کرده بر روی سوبسترای (۱۰۰)Si را در هر دقیقه نشان می‌دهد. در ۴۰۰- ۲۵۰ درجه سانتیگراد، سرعت رشد به آرامی در حدود  nm/min ۲-۱ افزایش یافت اما در بالای ۴۰۰ درجه سانتیگراد، ضخامت بطور ناگهانی در حدود nm/min ۵ افزایش یافت. ما خواص لایه در حوالی زمان رسوب کردن را بررسی کرده‌ایم اما لایه‌ ها تحت تاثیر کریستالی شدن و ساختار لایه‌ها قرار نگرفتند مگر برای تغییر ضخامت آنها. بنابراین، ما شرط رسوب کردن ۳۵۰ درجه سانتیگراد را انتخاب کردیم. در این دما رسوب کردن یک لایه یکنواخت با کیفیت عالی و قابل کنترل امکان‌پذیر بود. فشار جزئی پیش ماده و اکسیژن از نسبت ۱:۱ به سایر نسبتها ( الف) ۶۷/۱:۱، ب) ۵/۱:۱، ج) ۳۳:۱ ، د) ۶/۰:۱ و ه) ۵/۰:۱) به مدت یک ساعت در دمای ۳۵۰ درجه سانتیگراد تغییر یافت.
شکل ۳ (الف) اطلاعات XRD لایه‌های اکسید آهن رسوب کرده با فشار جزئی متفاوت آهن و اکسیژن مخلوط را نشان می‌دهد. لایه‌های نازک اکسید آهن با ساختار عمدتا مگنتیت (Fe۳O۴) بر روی سوبسترای (۱۰۰)Si در دمای ۳۵۰ درجه سانتیگراد رسوب کردند. هنگامی که نسبت فشار جزئی لایه‌های رسوب کرده بین نسبتهای حدود ۴/۰ تا ۶/۰ بود، بطور ویژه، ساختار هماتیت در ۲/۳۹ درجه یافت شد. شاید نسبت محدود شده‌ای بین آهن و اکسیژن برای رشد ساختار هماتیت وجود داشته باشد. این نسبت در اطلاعات تجربی ما از حدود ۴/۰ تا ۶/۰ می‌باشد. تغییر سرعت رشد بر طبق اختلاف فشار جزئی است که در شکل (ب) نشان داده شده است. ضخامت لایه‌های نازک اکسید آهن با افزایش نسبت O۲ به سرعت افزایش یافت و از رنگ آبی و زرد تا خاکستری تیره تغییر رنگ داد.
در ناحیه I شکل ۳ (ب) هنگامی که فشار جزئی اکسیژن افزایش می‌یابد، لایه‌ها به میزان سه برابر پیش ماده آسانتر از سوبسترا جدا می‌شوند. تصور می‌شود که این امر به این دلیل باشد که لایه رسوب کرده شامل واکنش اکسیژن با اکسید اصلی و آب سطح سوبسترا بوسیله انرژی گرمایی یا اکسایش ناگهانی آهن باشد که چسبندگی بین لایه نازک و سوبسترا را کاهش می‌دهد. در ناحیه III ، کاهش ضخامت در فشار جزئی پایین اکسیژن مشاهده شد، اما در ناحیه II دو فاز وجود داشت، مگنتیت و هماتیت. بنابراین، کنترل ضخامت لایه‌های نازک اکسید آهن با تعدیل یا موازنه غلظت گاز واکنش‌پذیر امکان‌پذیر شد.
ترکیبات اتمی لایه‌های رسوب کرده بوسیله XPS آنالیز شدند. شکل ۴ طیفهای XPS لایه‌های نازک اکسید آهن رسوب کرده در دمای ۳۵۰ درجه سانتیگراد با غلظت‌های متفاوت گاز واکنش‌پذیر را نشان می‌دهد. نسبت فشار جزئی پیش ماده به ترتیب ۴/۰، ۵۷/۰ و ۶۶/۰ بود. تمام لایه‌های نازک اکسید آهن رسوب کرده شامل پیکهای قوی Fe و O و پیک کوچک C بودند. پس از بمباران یونی Ar به مدت ۱۰ دقیقه کربن تقریبا زدوده شده بود. شکلهای ۴(الف) و ۴(ب) به ترتیب طیفهای XPS مربوط به Fe 2p و O 1S  با قدرت تفکیک بالا پس از بمباران یونی Ar را نشان می‌دهد. سطوح مرکزی Fe 2p به اجزای ۲p۱/۲ و ۲p۳/۲  شکافته شد. در شکل ۴(الف) هنگام افزایش فشار جزئی پیش ماده، هر طیف Fe 2p به انرژی پیوندی پایین جابجا شد و پیک Fe 2p۳/۲ از پیک اتم آزاد Fe (707 eV) پهن‌تر شد. این امر دلیلی است بر اینکه آهن مگنتیت شامل گونه‌های Fe۳+ (۷۱۱ eV) و Fe۲+ (۷۱۰ eV) می‌باشد. از آنجا که دنباله‌های سطوح مرکزی Fe 2p نسبت به انرژی پیوندی تنها، حالت اکسایش را بسیار بهتر تشخیص می‌دهند، پیک دنباله Fe۳+  و Fe۲+ را با هم مقایسه کردیم. در شرایط اکسیژن بیشتر، پیکهای دنباله مقدار Fe۳+  را بیشتر از Fe۲+  را نشان دادند که این امر توافق خوبی با نتیجه اطلاعات XRD و O 1S دارد. پیک O 1S نیز از موقعیت مگنتیت (eV ۳/۵۳۰) تا هماتیت (eV ۶/۵۲۹) جابجا شد.
به عنوان شاهد واضح و متقاعد کننده، لایه رسوبی بوسیله میکرو ـ رامان با لیزر nm ۵۱۴ و توان mW ۲۰۰ در دمای اتاق آنالیز شد. هنگامی که غلظت آهن افزایش یافت، شدت پیک مگنتیت نه تنها شیوه پیوندی مگنتیت (cm ۳۰۰) بلکه شیوه کششی (cm ۶۷۰) آنرا نیز کاهش داد. بنابراین، شدت نوار هماتیت افزایش یافت. به همین دلیل، هنگامی که مقدار مگنتیت کاهش می‌یابد،‌ مقدار هماتیت افزایش خواهد یافت. بنابراین طیفهای
میکرو ـ رامان به خوبی با آنچه قبلا ذکر شد، مطابقت دارند (شکل ۵).  
 
نتیجه گیری
ما لایه نازک اکسید آهن را با استفاده از روش MOCVD با پنتاکربونیل آهن و اکسیژن بسیار خالص بر روی سوبسترای (۱۰۰)Si رسوب داده و اثرات دمای رسوب دادن، زمان و فشار جزئی گاز واکنش‌پذیر مخلوط برای رشد لایه نازک را مورد بررسی قرار داده ایم. در بالای ۴۰۰ درجه سانتیگراد، دانه‌های رسوب کرده بر روی یکدیگر انباشته می‌شوند و تغییر ضخامت به سرعت افزایش می‌یابد. طبق اندازه‌گیری XRD ، غلظت گاز واکنش‌پذیر مخلوط شده بر ساختار لایه‌های نازک آهن اثر می‌گذارد. علاوه بر این، بررسی ساختار و اجزا با استفاده از دستگاه XPS و میکرو ـ رامان انجام شد. این بررسی نشان داده است که کنترل ساختار و ضخامت لایه‌های نازک اکسید آهن رسوب کرده با مورفولوژی مربوطه بخوبی امکان‌پذیر است.
 
  
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
تماس با ما

اکنون آفلاین هستیم، اما امکان ارسال ایمیل وجود دارد.

به سیستم پشتیبانی سایت ایران ترجمه خوش آمدید.