منابع پایان نامه با موضوع اندازه گیری، نرم افزار

های نازکZnO :Mn به روش سل – ژل را بررسی کرده و پس از آن خواص اپتیکی لایه های بدست آمده توسط دستگاه بیضی نگاری در زاویه 70 درجه اندازه گیری شدند و سپس نمودار های حاصل از آلایشZnO با Mn توسط نرم افزار مطلب رسم گردید و در نهایت نحوه تغییرات ضریب شکست بر حسب انرژی از روی نمودار های بدست آمده بررسی می شوند.
4-1 روش های عملی و ساخت نمونه ها
همان طور که در فصل اول اشاره کردیم روش های فیزیکی و شیمیایی زیادی برای لایه نشانی وجود دارد که از جمله این روش ها می توان به انواع روش های لایه نشانی PVD و CVD و. . . اشاره کرد، اما ما در این تحقیق روش لایه نشانی سل – ژل را برای جا نشانی Mn برروی ZnO انتخاب کرده ایم.
روش سل – ژل یکی از بهترین روش هایی است که می توان به وسیله آن لایه های نازک متعددی را در مقیاس های بزرگ در ضخامت های مختلف تهیه کرد.
برای تهیه لایه های نازک ZnO :Mn به روش سل – ژل، هیدرات استات روی را (Z_n (CH_3 Coo)_2 〖2H〗_2 O) به عنوان پیش ماده انتخاب کردیم. [C_2 H_7 No] و 2-methoxyethanol به ترتیب به عنوان حلال و پایاساز به کار برده شدند. و از[Mn(CH_3 Coo)_2 〖4H〗_2 O] به عنوان منبع آلایش Mn در اکسید روی استفاده شد. ابتدا هیدرات استات روی و آلایشگر در ترکیبی از 2-methoxyethanol و MEA در دمای اتاق حل شدند. نسبت مولی MEA به استات روی برابر یک و میزان استات روی 3/0 مولار بود. برای بدست آوردن سل، محلول حاصل به مدت یک ساعت در دمای 60 درجه سانتیگراد در هم زن به هم زده شد و در نهایت یک محلول همگن بدست آمد. پس از تهیه محلول همگن، نانولایه هایی با استفاده از دستگاه اسپین کوتینگ روی زیر لایه های شیشه ای با ضخامت های مختلف لایه نشانی شدند. سپس لایه های تولید شده درون کوره دیجیتالی قرار گرفتند. دمای کوره ابتدا با آهنگ دو درجه سانتیگراد بر دقیقه تا دمای 300 درجه سانتیگراد بالا رفته و به مدت 10 دقیقه در این دما متوقف می شود، سپس در مرحله آخر، دما با همان آهنگ تا دمای 500 درجه سانتیگراد بالا رفته و به مدت یک ساعت در آن دما باقی می ماند.
خواص اپتیکی لایه های بدست آمده توسط دستگاه بیضی نگاری در زاویه 70 درجه اندازه گیری شدند و پس از آنالیز داده های بدست آمده نمودار های حاصل از آلایش ZnO با Mn رسم شدند. و در آخر چگونگی تغییرات ضریب شکست بر حسب انرژی از روی نمودار های بدست آمده بررسی شدند.
در این جا لازم است خاطر نشان کنیم طیف سنج بیضی نگاری به طور مستقیم مشخصاتی مانند ضریب شکست یا تابع دی الکتریک را اندازه گیری نمی کند بلکه ψ و ∆ را اندازه می گیرد. بنابراین نیاز به اعمال مدلی که وابسته به آنالیز های اندازه گیری شده ψ و ∆ باشد. دارد تا در نهایت بتوان پارامتر های اپتیکی را از آن استخراج نمود. پس از بدست آوردن داده ها در محدوده طیفی مناسب در زوایای مختلف تابش، مدل هایی براساس ساختار اپتیکی زیر لایه و نمونه در نظر گرفته می شود. در طیف سنج بیضی نگاری در نیمه هادی ها، زاویه تابش به طور مایل است و در محدوده 60 تا 80 درجه اندازه گیری می شود. به این ترتیب معادلات فرنل برای پیش بینی مقادیر مورد نظر ψ و ∆ که بر اساس مدل می باشد استفاده می شود و با مقادیر اندازه گیری شده ψ و ∆ مقایسه می گردد. این بدین معنی است که طیف بدست آمده ψ و ∆ از اندازه گیری نمونه را به وسیله نرم افزارفیت کنیم. در آنالیز بیضی نگاری یک فیت خوب زمانی است که تفاوت بین داده های اندازه گیری شده و تولید شده به مقدار مطلوبی برسد. این نشان می دهد که مدل ساخته شده اطلاعات درستی از خصوصیات اپتیکی نمونه شامل ضخامت ضریب شکست و یا اطلاعات نا صافی سطح را به دست می دهد.
لازم به ذکر است که در این پایان نامه ناهمواری های سطح لایه های نازک بدست آمده را با دستگاه میکروسکوپ هم کانونی اندازه گرفتیم و میزان ناهمواری سطح را توسط این دستگاه بررسی کردیم.
4-2 اندازه گیری ناهمواری سطح و بستگی ضرایب اپتیکی به آن
ما در این پایان نامه برای بدست آوردن ناهمواری لایه های نازک تولید شده ZnO : Mn از دستگاه میکروسکوپ هم کانونی استفاده کردیم، بدین صورت که در این جا ما شش نمونه با ضخامت های مختلف توسط روش سل ‍- ژل تهیه کردیم که سه نمونه اول با نام های S_3 و S_2 و S_1 به ترتیب با ضخامت های 298.49 ؛ 108.69 و 45.78 و سه نمونه دیگر با نام های S_6 و S_5 و S_4 به ترتیب با ضخامت های 337.80 ؛ 311.39 و 99.62 در دستگاه اسپین کوتینگ لایه نشانی شدند، حال ما 6 نمونه داریم که می خواهیم ناهمواری های آنها را با دستگاه میکروسکوپ هم کانونی اندازه بگیریم و سپس تاثیر ناهمواری را بر روی ضرایب اپتیکی بررسی کنیم ،
همان طوری که در فصل پیش به آن اشاره کردیم در این دستگاه وقتی که نمونه در زیر میکروسکوپ کانفوکال قرار می گیرد توسط یک منبع نور LED بر روی سطح نمونه نوری تابیده می شود، نور تابیده شده در همان نقطه که به سطح نمونه می تابد از همان نقطه دوباره منعکس شده و کاهش پیدا می کند زیرا مقداری از نور جذب نمونه شده و در آن انتشار می یابد و بقیه نور تابیده شده به دوربین CCD دستگاه می رسد، با توجه به عملکرد دستگاه ما می توانیم توسط قسمت کامپیوتری دستگاه ناهمواری نمونه را اندازه گیری کنیم.
نمودار ناهمواری بر حسب ضخامت برای نمونه S_1 را توسط دستگاه هم کانونی به شکل زیر بدست آوردیم.
شکل (4-1) نمودار ناهمواری برای نمونه S_1
که در این نمودار میزان ناهمواری سطح را که با Ra نشان می دهیم برابر است با :
Ra= 0. 019 μ_m
و همچنین مقدار مؤثر را که با Rq نشان می دهیم و عبارت است از جذر میانگین مربعات میزان ناهمواری برای این نمونه برابر است با : Rq= 0. 041 μ_m
و همچنین مقدار ماکزیمم ارتفاع ناهمواری سطح را که با Rz نشان می دهیم مقدار ماکزیمم ناهمواری کل سطح را که با R_max نشان می دهیم با هم برابرند و مقدار آنها برای این نمونه برابر است با :
Rz = R_max = 0. 104 μ_m
به همین ترتیب نمودار ناهمورای برای نمونه S_2توسط دستگاه کانفوکال به شکل زیر بدست آمده :
شکل (4-2) نمودار ناهمواری برای نمونه S_2
که در این نمودار نیز میزان ناهمواری سطح برابر است با :
Ra = 0. 051 μ_m
و مقدار مؤثر Rq برابر است با :
Rq = 0. 133 μ_m
و مقدار ماکزیمم ارتفاع ناهمواری کل سطح برابر است با :
Rz = R_max = 0. 216 μ_m
نمودار ناهمواری برای نمونه S_3 توسط دستگاه کانفوکال به شکل زیر بدست آمده :
شکل (4-3) نمودار ناهمواری برای نمونهS_3
که در این نمودار میزان ناهمواری سطح برابر است با :
Ra = 0. 065 μ_m
و مقدار مؤثر Rq برابر است با :
Rq = 0. 081 μ_m
و مقدار ماکزیمم ارتفاع ناهمواری و ماکزیمم ناهمواری کل سطح برابر است با :
Rz = R_max = 0. 293 μ_m
نمودار ناهمواری برای نمونه S_4 توسط دستگاه کانفوکال به شکل زیر بدست آمد :
شکل (4-4) نمودار ناهمواری برای نمونهS_4
که در این نمودار میزان ناهمواری سطح برابر است با :
Ra = 0. 075 μ_m
و مقدار مؤثر Rq برابر است با :
Rq = 0. 211 μ_m
و مقدار ماکزیمم ارتفاع ناهمواری و ماکزیمم ناهمواری کل سطح برابر است با :
Rz = R_max = 0. 348 μ_m
نمودار ناهمواری برای نمونه S_5 توسط دستگاه کانفوکال به شکل زیر بدست آمد :
شکل (4-5) نمودار ناهمواری برای نمونهS_5
که در این نمودار میزان ناهمواری سطح برابر است با :
Ra = 0. 089 μ_m
و مقدار مؤثر Rq برابر است با :
Rq = 0. 306 μ_m
و مقدار ماکزیمم ارتفاع ناهمواری و ماکزیمم ناهمواری کل سطح برابر است با :
Rz = R_max = 0. 502 μ_m
نمودار ناهمواری برای نمونه S_6 توسط دستگاه کانفوکال به شکل زیر بدست آمد :
شکل (4-6) نمودار ناهمواری برای نمونهS_6
که در این نمودار میزان ناهمواری سطح برابر است با :
Ra = 0. 091 μ_m
و مقدار مؤثر Rq برابر است با :
Rq = 0. 116 μ_m
و مقدار ماکزیمم ارتفاع ناهمواری و ماکزیمم ناهمواری کل سطح برابر است با :
Rz = R_max = 0. 517 μ_m
با جا نشانی کردن دو ماده بر روی یکدیگر و تولید لایه های نازک ناهمواریهایی بر روی سطح آنها به وجود می آید که باعث تغییرات در خواص اپتیکی این نمونه ها می گردد، با افزایش ناهمواری سطح، گاف انرژ‍ی کاهش می یابد،
وقتی دو ماده با هم جا نشانی می شوند اگر فاصله دانه های به هم چسبیده زیاد باشد و جا نشانی به صورت کاملاً یکنواخت نباشد یعنی اگر ناهمواری سطح دارای پستی بلندی های زیاد ولی یکنواخت نباشد میزان جذب کم شده و بدلیل غیر یکنواخت بودن آن میزان عبور افزایش می یابد ،
با افزایش ناهمواری سطح، ضریب شکست افزایش می یابد و ضریب شکست با افزایش طول موج، کاهش می یابد ،
همان طور که می دانیم قسمت حقیقی و موهومی تابع دی الکتریک نیز به ضریب شکست وابسته است و همانند ضریب شکست با افزایش طول موج، کاهش می یابد ما قبلاً پارامترهای اپتیکی را توسط مدل تاک

مطلب مشابه :  منابع مقاله دربارهدینامیکی

دیدگاهتان را بنویسید