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.

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...