تبلیغات
نانو و ایران - پراکندگی بازگشتی رادرفورد
نانو و ایران
نانو آرزوی دیروز ، واقعیت امروز ، زندگی فردا
اصول فیزیكی
این روش رایج مشخصه‌سازی لایه‌های نازك، با استفاده از پرتوهای یونی سبک و پرانرژی ( چند صد مگا الكترون ولت) انجام می‌شود. چنین پرتوهایی می‌توانند هزاران آنگسترم یا حتی چند میكرون به عمق لایه و یا تركیب لایه/ زیرلایه نفوذ كنند. این پرتوها باعث کندوپاش جزیی اتم‌های سطح شده و در عوض یونهای فرودی انرژی خود را از طریق یونیزاسیون و تحریك الكترونهای اتمهای هدف از دست می‌دهند. این برخوردهای الكترونی آنقدر زیاد است كه می‌توان گفت افت انرژی حاصله همواره با عمق ماده مناسب است. از تحلیل افت انرژی یون های بازگشتی می توان اطلاعاتی راجع به ضخامت لایه و نوع عناصر به دست آورد.
از قدیم پراكندگی حاصل از دافعه كولنی بین یونها و هسته را در فیزیك هسته‌ای با نام پراكندگی راترفورد می‌شناختند. دلیل آنكه این پدیده تا این حد در تحلیل لایه‌ها (لایه‌های نازك و نانومتری) موفقیت آمیز بوده آن است كه پراكندگی الاستیك (كشسان) در جسم به صورت كلاسیك عملی است و همین امر باعث شده تا RBS به صورت یكی از روشهای تحلیلی آسان و قابل فهم درآید.

تجهیزات مورد استفاده در RBS
در شكل1 شماتیک کلیRBS نشان داده شده است. یونهای مورد بررسی مثلاً +N4+, He4+،C2 توسط یك شتابدهنده واندوگراف و با ولتاژ بالا شتاب داده می‌شوند. پس از ورود به محفظه خلاء بصورت موازی درآمده و متمركز می‌شوند و در نهایت پدیده انتخاب جرم یونی صورت می‌پذیرد. یونهای بازپراكنده هم براساس انرژی خود توسط آشكارساز مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرند. این آشكارساز قادر است یونهایی تا انرژی‌ 15KeV را از هم تفكیك نماید. به این ترتیب و با استفاده از چنین دستگاهی پالسهای الكترونی تقویت شده و برحسب انرژی توسط یك آنالیزور در چند كانال ذخیره می‌شوند كه در نهایت طیف RBS را نتیجه می‌دهد. در شکل(2) نیز تصور شتابدهنده یونی و ابزارهایRBS نشان داده شده است.

شكل1 شماتیك کلی RBS

 شكل(2) تصویر شتابدهنده یونی و ابزارهایRBS

در طیف RBS سطح زیر قله طیفی، نشان‌دهنده تعداد اتمهای مربوط به عنصر داده شده و در ناحیه یا لایه مورد بررسی است. ارتفاع قله مستقیما ً متناسب با غلظت اتمی است و اطلاعاتی كه به این ترتیب بدست می‌آیند از درجه دقت بالایی برخوردار خواهند بود و در نتیجه RBS را می‌توان راهی برای تعیین ضخامت لایه دانست. در شکل(3) طیف RBS مربوط بهPdCu/Si نشان داده شده است. رنگ آبی مربوط به شبیه‌سازی رایانه‌ای است که با تغییر پارامترهای ورودی برنامه از جمله ضخامت عناصر بازسازی شده است.
در حالت کلی ضخامت با دقت 5% قابل تعیین است برای این منظور معمولاًَ طیف بدست آمده را به کمک نرم‌افزارهای رایانه‌ای بازسازی می کنند و با توجه به نوع عناصر ضخامت هر کدام از مواد قابل تعیین است.

شكل(3) طیف RBS از نمونهPbCu/Si

مزایا و معایب RBS
اصولا تمامی عناصر و ایزوتوپ‌های گروه Li و عناصر بالایی آن در جدول تناوبی را می‌توان با پرتوهای یونی+He4 آشكار نمود. آنچه مهم است روشن كردن وضعیت عناصر مجاور است كه آن هم در نهایت بستگی به قدرت تفكیك آشكار ساز دارد. بطوركلی با استفاده از پرتوهای یونی  +He4  که انرژی 2MeV دارند تنها می‌توان ایزوتوپهایی با1= ΔM آنهم با جرم اتمی تقریباً كمتر از40 جدا نمود. بنابراین RBS در تشخیص عناصری که جرم اتمی نزدیک به هم دارند دچار مشکل است.
از آنجا كه پرتوهای یونی مگا الكترون ولتی (MeV) را تنها می‌توان بر نقاطی به قطر یك میلیمتر و نظیر آن متمركز كرد RBS سطح زیادی را نمی‌تواند شناسایی کند. معمولاً تفكیك عمقی این روش در حد20 نانومتر است اما با تغییر آرایش هندسی آشكارسازی آن را می‌توان باندازه 2 نانومتر کاهش داد. استفاده از RBS بطور ضمنی بیانگر مسطح بودن سطح نمونه و ساختارهای لایه زیرین است وسطوح هموار، قله‌های RBS پهن‌تری هم دارند.
حداكثر عمقی كه می‌توان به بررسی آن پرداخت به مواردی از قبیل نوع پرتو یونی بكار رفته، انرژی آن، ماهیت ماتریس(شبكه) بستگی دارد و برای پرتوهای +He4+2MeV He3  تا عمق 5mµ می‌توانند در ماده نفوذ كنند.
علیرغم تمام محدودیت‌هایی كه بیان شد RBS روشی است كه هر جا ممكن باشد استفاده از آن ترجیح دارد و علت اصلی این امر هم آن است كه این یک روش كمی است و به استانداردهای مربوط به عناصر شیمیایی نیازی ندارد ضمن آنكه بطور همزمان اطلاعاتی از ضخامت و عمق لایه به ما می‌دهد.
با انرژی 2MeV حداكثر1mµ  است. در مقابل پرتوهای

کاربردهای RBS
1- ضخامت‌سنجی فیلمها، پوششها و لایه‌های سطحی

 2- آشکارسازی آلودگیهای سطحی و فصل مشترکها(مانند اکسیژن و آلودگی های جذب شده)

 3- مکانیزم نفوذ بین سطحی لایه‌های نازک ( فلزات، سیلیسیدها و غیره).

 4- تعیین ترکیب عناصر مواد مرکب(تعیین فاز، لایه‌‌های آلیاژی، اکسیدها، سرامیکها و غیره).

 5- تعیین پروفایل ناخالصی در نیمه‌هادی ها

 6- نمایش کنترل فرآیند در ترکیب‌ها و آلودگیها.

 7- تعیین دینامیک سطوح در کاتالیستها[4].

درباره وبلاگ
شناسنامه فارس نانو:
*نام:نانو وایران
*موضوع:سیاسی و علمی
*سازنده: پوریا وطنخواه
*امضا الکترونیکی:105422183117/PVH
*رده سنی وبلاگ : دبیرستانی ها به بالا
*سطح آموزشی:نانو آموزان مقطع متوسط
*تاریخ تشکیل وبلاگ:1389/10/30
آخرین مطالب
نظر سنجی
آیا ایران با این سیر و تکامل علمی آینده مطلوبی خواهد داشت؟






نویسندگان
آرشیو مطالب
پیوند ها
صفحات جانبی
آمار سایت
بازدیدهای امروز : نفر
بازدیدهای دیروز : نفر
كل بازدیدها : نفر
بازدید این ماه : نفر
كل مطالب : عدد
آخرین بازدید :
آخرین بروز رسانی :
Free Image Hosting At site

مترجم سایت

----------------------------------------

اخبار

------------------------------------




تمام حقوق این وبلاگ و مطالب آن متعلق به فارس نانو می باشد.

دانلود اهنگ

دانلود

دانلود رایگان

دانلود نرم افزار

دانلود فیلم

دانلود فیلم

شادزیست

قالب وبلاگ

لیمونات

شارژ ایرانسل

تک باکس

دانلود نرم افزار