تصویر (۶-۱۸ب) نمایی از سطح مقطع قالب انباشت شده را نشان میدهد که حالت خوشهای شدن و کاهش قطر حفرهها در انتهای نمونه آشکار میباشد. تعداد نانوسیمهای موجود در این بخش کم میباشد که بدلیل نحوه آماده سازی نمونه است، زیرا هنگام خم کردن نمونه جهت تهیه تصویر از سطح مقطع، نانوسیمهای درون شکاف، خورد شده و پخش میشوند. همچنین تعدادی نیز بعلت استفاده از محلول NaOH برای حل قالب (به منظور آشکار شدن نانوسیمها) در این الکترولیت حل میگردند. شکل (۶-۱۸) الف) تصویر سطحی قالب آلومینای آندیک، انباشتی با نانوسیمهای Ag تهیه شده با میکروسکوپ SEM شکل (۶-۱۸) ب) تصویر سطح مقطع قالب آلومینای آندیک نازکسازی شده بهراه نانوسیمهای Ag درون حفرهای ۶-۲-۲-۲-۴- الکتروانباشت نانوسیمهای Ag/Zn برای این کار از نمونه v8/68-86 استفاده کردیم، که ارتفاع حاصل از آندایز نرم µm10 بود. تفاوت ارتفاع با حالت انباشت Ag به دلیل انجام دو انباشت مجزا و نیاز به وجود فضای کافی برای ماده انباشتی دوم میباشد. نازکسازی در اینجا نیز تا v12 انجام پذیرفت. الکترولیت مورد استفاده برای انباشت نقره gr5/4H3BO3 و gr5/2 AgNO3 در ml100 محلول و الکترولیت مورد استفاده برای انباشت روی gr62/8 ZnSO4 و gr0/4 H3BO3 در ml100 آب مقطر بود. در هر دو انباشت ولتاژ بر روی v18 با پالسهای Hz200 بود. مطابق نمودار شکل (۶-۱۹)، انباشت اول به مدت حدود ۳ ثانیه انجام گرفت و انباشت دوم برای حدود چند صد ثانیه. از آنجا که روی ماده خوشنشینی نیست، با وجود انباشتی طولانی مدت، تنها مقدار کمی از آن در حفرهها انباشت شده و سپس تعدادی از حفرهها سرریز کرده و امکان پر شدن بقیهی حفرهها را میگیرند. شکل (۶-۱۹) نمودار الکتروانباشت شیمیایی Ag-Zn درون قالب آلومینای آندیک متخلخل. نمودار اول مربوط به انباشت نقره و دومی مربوط به انباشت روی میباشد. فاصلهی نمودار دو انباشت بخاطر زمان بین تعویض دو الکترولیت است. الگوی پراش پرتوی ایکس حاصل از این نمونه که در شکل (۶-۲۰) آمده است، وجود هر دو ماده را تایید می کند، گرچه نسبت Zn خیلی کمتر میباشد. شکل (۶-۲۰) الگوی پراش XRD حاصل از قالب آلومینای آندیک متخلخل انباشته با Zn و Ag به روش انباشت الکتروشیمیایی تناوبی. ستونهای عمودی آبی نمایندهی پیکهای غالب موجود در الگوی پراش نقره و ستونهای نقطهای قرمز مربوط به روی میباشد. تصویر میکروسکوپ SEM حاصل از اینکار نیز در شکل (۶-۲۱) آورده شده است، که در اینجا تفکیک دو نوع ماده انباشتی برای میکروسکوپ SEM امکان پذیر نبوده است. شکل (۶-۲۱) تصویر میکروسکوپی SEM از نانوسیمهای Ag-Zn بیرون ریخته از حفرههای قالب AAO ۶-۲-۳- الکتروانباشت به روش پالسی در این روش همانطور که در فصل قبل نیز توضیح داده شد، از یک زمان تاخیری، میان پالسها استفاده می شود. پالسها مانند الکتروانباشت تناوبی میتوانند متقارن یا نامتقارن باشند، که در اینجا نیز حالت نامتقارن نتیجه بهتری بدست میدهد. ۶-۲-۳-۱- آماده سازی نمونه جهت انباشت پالسی آماده سازی در این روش مانند روش تناوبی بوده و پس از آندایز، نازکسازی انجام میگیرد. در انباشتهای پالسی تنها به نمونههای ۱۳۰ و v104 اکتفا نمودیم. نازکسازی نیز در همه نمونهها تا v12 صورت گرفت. همچنین در بعضی موارد از گشادسازی حفرهها در حین نازکسازی نیز استفاده شده است. ۶-۲-۳-۲- روش کار اصول کلی این روش نیز مانند الکتروانباشت تناوبی میباشد. نمونه درون راکتور قرار گرفته و الکترولیت به داخل آن منتقل میگردد. باید دقت گردد تا مدار درست بسته شده و جای مثبت و منفی عوض نگردد. در این انباشت اهمیت کار در طراحی پالسهای مناسب، با دستگاه قابل برنامه ریزی میباشد و ممکن است با تغییر پالسها انباشت از حالتی مناسب به حالتی بدون انباشت تغییر یابد. طراحی پالسها توسط دستگاه قابل برنامه ریزی ac/dc EC1000S موجود در آزمایشگاه انجام میگیرد. نمودارهای ولتاژ و جریان لحظهای انباشت بر روی صفحه نمایشگر رایانه مشاهده میگردد. ما از این روش تنها برای تولید نانوسیمهای Zn استفاده کردیم، پس روش کار را برای این حالت بطور خاص ادامه خواهیم داد. ۶-۲-۳-۲-۱- الکتروانباشت پالسی نانوسیمهای Zn برای این کار از gr5/11ZnSO4 و gr0/4 H3BO3 در ml100 آب مقطر استفاده شد پالسهای انتخابی در ابتدا بصورت امواج مربعی مانند شکل (۶-۲۲ الف) انتخاب شد، اما هیچ انباشتی در قالب ما با شرایط v130 ولتاژ آندایزی، تا v12 نازکسازی و پالسهای ۱۴- روی v4 صورت نگرفت. سپس به جای پالسهای مربعی، پالسهای سینوسی طراحی گشت، که نمای شماتیک آن را نیز در شکل (۶-۲۲ ب) میبینید. با بهره گرفتن از این پالس، انباشت بطور مناسب انجام گرفت و سطح نمونه سیاهتر از حالت بهینه در الکتروانباشت تناوبی نانوسیمهای روی گردید. در زیر نمونه حاصل از این دو انباشت در شکل (۶-۲۳) آورده شده است. مشاهده می شود که تفاوت رنگ قابل ملاحظه میباشد. (الف) (ب) شکل (۶-۲۲) الف) پالس مربعی استفاده شده جهت الکتروانباشت به روش پالسی ب) پالس سینوسی استفاده شده جهت الکتروانباشت به روش پالسی (الف) (ب) شکل (۶-۲۳) قالب آلومینای آندیک متخلخل پر شده با روی به روش الف) الکتروانباشت شیمیایی پالسی ب) الکتروانباشت شیمیایی تناوبی نمودار ولتاژ و جریان لحظهای این انباشت در شکل (۶-۲۴) رسم شده است. در بعضی موارد هنگامیکه روند نازکسازی در ولتاژ حدود v50 بود، الکترولیت را خارج و فسفریک با دمای c300 جایگزین آن کرده و حدود ۲۰ دقیقه به گشاد کردن حفرهها در این دما پرداختیم. در این حالت نیز رنگ نمونه حاکی از انباشت مناسب در حفره بود. الگوی پراش یک نمونه انباشت شده از این روش را در شکل (۶-۲۵) میبینید، که وجود روی در نمونه را تایید می کند. (الف) (ب) شکل (۶-۲۴) الف) نمودار پالسهای ولتاژ طراحی شده جهت انباشت روی ب) نمودار جریان و ولتاژ لحظهای در الکتروانباشت شیمیایی پالسی در انباشت روی. نمودار مشکی رنگ جریان و نمودار آبی رنگ بار و شیب آن مقدار نشست را نمایش میدهد. شکل (۶-۲۵) الگوی پراش XRD حاصل از قالب آلومینای آندیک متخلخل انباشته با Zn به روش انباشت الکتروشیمیایی پالسی. ستونهای عمودی نمایندهی پیکهای غالب در یک الگوی مشخصهی پراش Zn هستند. همچنین تصاویر SEM تهیه شده از یک نمونه حاصل از این روش در زیر آورده شده است. شکل (۶-۲۶) تصاویر SEM حاصل از یک نمونه الکتروانباشت پالسی درون قالب آلومینای آندیک متخلخل بعد از آماده سازی نمونه جهت تصویر برداری آزمایش با قالب حاصل از حل کردن آلومینای متخلخل v130 و آندایز مجدد در v104 تکرار گردید. دو نمونه با ضخامت µm3 و µm7 تحت ولتاژ پالسی انباشت شدند، اما تغییر رنگی در آنها مشاهده نگردید. احتمال میرود که این روش برای Zn در عمق حفرهای بالا (حدود µm40-30 در آندایز سخت v130) جواب دارد. با انجام انباشت و ادامه آن تا زمانهای طولانی (حدود s1200-800)، سطح نمونه تقریباً خاکستری گردیده و Zn بر سطح جمع می شود، اما با بررسی مقاومت آن ملاحظه شد که سطح رسانا نیست، در نتیجه حفرهها همگی پر میگردند، اما با هم پر نشده و به سطح نمیرسند. ۶-۳- آماده سازی نمونهها جهت تهیه تصویر SEM برای تصویربرداری با میکروسکوپ SEM باید نمونهها آماده سازی شوند. برای اینکار ابتدا تعیین میکنیم که میخواهیم از چه بخشی از نمونه تصویر داشته باشیم. بعنوان مثال اگر میخواهیم از ته حفرهها تصویری تهیه کنیم، باید لایهی Al حل گردد، و یا اگر تصویری ازسطح مقطع نمونه میخواهیم، باید نمونه یا خم شده تا آلومینا ترک بردارد و یا ابتدا نمونه را از سطح رویی به لامل چسبانده، آلومینیوم آن را حل کرده و سپس لامل را با دست دو نیم میکنیم تا سطح مقطع نمایان گردد. ما برای تهیه تصاویر، بعضی نمونهها را خم کرده، بعضی را روی لامل چسبانده و بعد از حل Al آن، نصفش کردیم. سپس برای چند دقیقه (حدود ۱۰ تا ۱۵ دقیقه ) آنها را در NaOH M25/0 قرار دادیم تا کمی از آلومینا خورده شده و سیمها نمایانتر شوند. سپس نمونهها را طوریکه قسمت مورد نظر جهت بررسی رو به بالا و موازی سطح باشد، بر روی شیشه چسباندیم. وقتی تمام نمونهها بطور منظم بر روی شیشه چسبانده شد، یک لایه طلا بر کل آن نشانده می شود تا مناسب تصویرگری توسط این دستگاه گردند. این لایه طلا باعث میردد تا موقع روبش سطح توسط میکروسکوپ، بارها بر نوک نمونه جمع نشده و تصویر با نور زیاد و ناواضح تشکیل نگردد. ۶-۴- آماده سازی نمونهها جهت تهیه تصویر XRD برای تصویرگری با دستگاه XRD ابتدا خود نمونهها بدون آماده سازی استفاده شدند، که بعلت پیکهای قالب آلومینیوم که کسر زیادی از نمونه را تشکیل میدهد، تشخیص سایر پیکها ساده نبوده و در نتیجه نمونهها را بعد از انباشت، بر روی لامل یا شیشه چسبانده و بعد از حل آلومینیوم در محلول CuCl2 نمونهها برای تصویرگری با XRD برده شدند. یک نمونه آماده شده جهت تصویرگری در شکل (۶-۲۶) آورده شده است. برای جلوگیری از بوجود آمدن پیکهای اضافی در الگوی پراش، نمونه باید کاملاً تمیز باشد و از چسب بسیار کمی جهت چسباندن آن بر روی شیشه استفاده گردد تا دستگاه نویز کمتری را شناسایی کند. شکل (۶-۲۷) یک نمونه Sn بصورت کامل و یک نیم قطعه از قالب انباشت شده که بر روی لامل چسبانده شده و Al آنها حل گردیده و آمادهی تهیه الگوی XRD هستند. ۶-۵- اکسید کردن نمونهها به منظور تبدیل نانوسیم فلزات به نانوسیم نیمرسانا و همچنین به منظور امکانسنجی کابردهای مقاومتی و اندازه گیری مقاومت، ما بعضی نمونهها را اکسید میکنیم.
بررسی و ساخت نانوسیم هاو امکان سنجی تولید میکرومقاومت وکوچک تر از آن برپایه ی قالب آلومینای آندیک متخلخل و روش انباشت الکتروشیمیایی- قسمت ۲۱