دانلود جایگاه علم و تکنولوژی لایه های نازک و مهندسی سطح در توسعه نانو تکنولوژی

اختصاصی از یارا فایل دانلود جایگاه علم و تکنولوژی لایه های نازک و مهندسی سطح در توسعه نانو تکنولوژی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 22

جایگاه علم و تکنولوژی لایه های نازک و مهندسی سطح در توسعه نانو تکنولوژی

چکیده

در سالهای اخیر به دلیل اهمیت بنیادی و کاربردهای بالقوه مواد نانوساختاری در علوم شیمی، فیزیک ، زیست شناسی و مواد توجه زیادی به این مقوله معطوف گشته است . تمایل به مینیاتوری کردن ابزار و بالا بردن ظرفیت ذخیره اطلاعات به ویژه در ساخت قطعات الکترونیکی و اپتیکی ، زمینه های تحقیقاتی وسیعی از نانو تکنولوژی را به بخش مواد نانوساختاری اختصاص داده است .تکنیک های مختلفی برای ساخت نانو ساختارها توسعه یافته است که از علم لایه های نازک نشات گرفته اند و می توان به روش های رشد اپیتاکسی ، لیتوگرافی با باریکه های الکترونی ، رسوب از بخار و روشهای خاص self-Assembly اشاره نمود . مواد نانوساختاری یک گروه جدید از مواد را با خواص متفاوت نسبت به گونه های مولکولی و ساختارهای حالت جامد توده ای ارائه می دهد .این مواد با داشتن اثرات حدی کوانتومی ، رفتار بی همتایی را ایجاد می کنند که می توانند در ساخت دستگاهای جدید اپتیکی ، مغناطیسی ، الکترونیکی ، و ترمو الکتریکی نقش مهمی را ایفا نماید . در این جا سعی می شود رشد علم لایه های نازک و مهندسی سطح در سال های اخیر و تکنولوژی توسعه یافته مرتبط از جمله نانوتکنولوژی مورد بحث قرار گیرد .

مقدمه

علوم نانوبه کلیه پژوهش ها ، بحث ها مطالعات برهمکنشها ، مشاهدات ، اندازه گیری ها و کنترلماده در مقیاس نانو متری اطلاق می شود که در گسترش علوم فیزیک ، شیمی ، مواد ، زیست شناسی و مهندسی تاثیر بسزایی داشته است . علوم نانو دارای پتانسل موثری در تحقیق و تحول علوم و رشد آن ها می باشند .

نانو تکنولوژی به روشی اطلاق می شود که بتوان ابزار و سیستم هایی نظیر نانو مکانیک ، نانو ربات ها ، سنسور ها ، بیو تراشه ها و ... را با کنترل مواد در مقیاس نانو متری ساخت ، مقیاسی که شامل اتم ، مولکول و ساختارهای مولکولی است . نانوتکنولوزی با به واقعیت رساندن اکتیویته ها و فرایند ها در مقیاس نانو، ساختارهای بزرگتری با نظم مولکولی جدید را توسعه می دهد. براساس این ساختارها ، تحت عنوان نانوساختارها ، ابزاآلات کوچکتری ساخته می شود که خواص و قابلیت های فیزیکی ، شیمیایی و بیولوژیکی جدید را ارائه می دهند . هدف ازعلوم نانو و نانوتکنولوژی شناسایی دقیق این خواص و در نتیجه دستیابی به توان تولید نانو ساختارها و راندمان بالا می باشد. شکل های 1 و2 برخی ازانواع نانوساختارهای اولیه ساخته شده را نشان می دهند .

نظریه جایگزین شدن مولکول ها یا اتم ها که می تواند به عنوان یک انقلاب علمی محسوب شود درسال 1959 توسط ریچارد فینمن برنده جایزه نوبل ارائه گردیده است.

وی معتقد بود با وجود فقدان ابزار تجربی هیچ گونه مانعی برای بررسی در ابعاد نانومتری وجود ندارد . حتی قوانین فیزیک هم محدودیتی را اعمال نمی کنند.بنابراین برای رسیدن به ابعاد کوچکتر نیاز به طراحی مجدد دستگاههای تجربی وجود دارد که البته باید در تصحیح و تطبیق پارامتر ها هم تغییر صورت پذیرد . به عنوان مثال نیروی جاذبه پدیده مهمی است اما نیروهای واندروالس و کشش سطحی نقش فوق العاده ای خواهد داشت . شکل 3 تحول تکنولوژی صورت گرفته درقرن گذشته را نشان می دهد . ملاحظه می شود که شروع قرن بیست و یکم یک بازه زمانی شبه پایدار از تکنولوزی نیمه هادی به نانوتکنولوژی می باشد .

علم لایه های نازک

لایه نازک زیرساختاری است که از نشست لایه های اتمی یک ماده بر روی زیر لایه جامد حاصل می شود . لایه های نازک با ضخامت های بین چند نانومتر تا میکرومتر دارای خواص متفاوتی از مواد بایک می باشند . این تفاوت ها به ویزه در ضخامت های بسیار کم یا در مراحل اولیه رشد مهم جلوه می نماید و اساسا به اجزای میکروساختاری

پوشش‌های لایه نازک، کاربرد خواص مکانیکی و روش‌های اندازه‌گیری

اختصاصی از یارا فایل پوشش‌های لایه نازک، کاربرد خواص مکانیکی و روش‌های اندازه‌گیری دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 31

عنوان

پوششهای لایه نازک، کاربرد خواص مکانیکی و روشهای اندازه گیری

خواص مکانیکی لایه ها

ترکیب عمومی (طرح عمومی)

رفتار مکانیکی لایه ها از دو دیدگاه اصلی دارای اهمیت است. در اصل،‌ مطالعه و فهمیدن چنین رفتارهایی می‎تواند منجر به درک بهتر ما از خواص تودة مواد شود. در عمل کار رضایت بخش بسیاری از قطعات لایه ای به شکل و ترتیب قرار گرفتن لایه های پایدار- که می‎توانند در برابر تاثیرات محیط زیست تاب بیاورند- بستگی بحرانی دارد.

مانند خیلی از خواص دیگر لایه ها، خواص مکانیکی لایه ها هم به چند تایگی معمولی فاکتورهای وابسته در آماده سازی آنها بستگی دارد. به دلیل مشکلات تجربی و محدودیت های موجود در آزمایشها، اکثریت کار انجام شده روی خواص مکانیکی روی لایه های چند بلوری انجام گرفته و این به خاطر ساختار مختلط بیشتر لایه ها است. مطالعاتی دربارة برآراستی لایه ها انجام شده، اما طبیعت اندازه گیری دقیق،‌ که مستلزم استخراج اطلاعات خواص مکانیکی است،‌ و عدم قطعیت مشکلاتی را در این مطالعات ایجاد می‌کند.

بیشتر مطالعات انجام شده دربارة لایه های فلزی بوده اند و به مواد دی الکتریک که در قطعات الکتریکی و اپتیکی گوناگون اهمیت دارند نیز توجه شده است. اندازه گیری ها شامل فشار (تنش) و کرنش، خزش، رفتار قالب پذیری و نرمی، قدرت شکست و در پایین ترین سطح و کمترین حد شامل سختی می‎شوند. مدلهای تئوری گوناگونی پیشنهاد شده اند که اگرچه در این مرحله حتی در جزئیات با تجربه توافق دارند ولی آنها را در نظر نمی گیریم. با وجود این، یک اصول عمومی وجود دارند که به عنوان راهنما برای کارهای بعدی بکار گرفته می‎شوند.

وقتی لایه ها با تبخیر گرمایی، یا با تجربه بخار روی یک بستر گرمایی، شکل می گیرند، آنگاه اگر ضریب انبساط لایه ها و بستر گرمایی یکسان باشد وقتی سیستم تا دمای اتاق سرد می شود، یک فشار گرمایی ایجاد شده و پیشرفت می‌کند. این اثر- که در بسیاری از موارد اتفاق می افتد- خودش را به شکل جداسازی لایه ها از سطح به وضوح نشان می‎دهد. در حقیقت هنگامی که بستر گرمایی در دمای اتاق است، فشار گرمایی ذخیره شده در لایه های رسوبی رابا هیچ وسیله ای نمی توان آشکار کرد. دمایی که لایه ها در آن شکل می گیرند، از آنجایی که مفهوم بد تعریفی است، ممکن است با دمای بستر گرمایی تفاوت داشته باشد. مخصوصا وقتی که اتمهای چگالیده با یک سرعت بالای گرمایی وارد می‎شوند: اثر «دما»ی لایه های چگالیده به عاملهای تعادل که گرمای مادة چگال را کنترل می‌کنند بستگی دارد و این عاملها معمولاً به سختی قابل تشخیص هستند. قستمی از دمای سطح بستر گرمایی توسط تابشهای دریافت شده از منبع تعیین می‎شود و قسمتی از آن را گرمای نهانی که توسط لایه های چگالیده داده شده تعیین می‌کند. وقتی ضخامت لایه های فلزی افزایش پیدا می کند، کسر بزرگی از انرژی گرمایی که از بستر گرمایی تابش می کند ممکن است بازتابیده شود. بعلاوه وقتی ثابتهای اپتیکی لایه های بسیار نازک با ضخامت به سرعت (و اغلب با رفتاری بسیار پیچیده) تغییر می‌کنند این اثر به دشواری قابل تشخیص است. قبل از بحث کردن دربارة جزئیات این اثر،‌ می‎پردازیم به روشهای تجربی ای که برای مطالعه خواص مکانیکی لایه های نازک به کار می روند.

2-5) تکنیک های تجربی

الف) اندازه گیری تنش و کرنش

اندازه گیری تنش (فشار) در لایه ها معمولاً با تکنیک باریکه- خمش انجام می‎شود. تکنیکی که در آن لایه ها روی یک باریکة مستطیلی نازک ته نشین شده و رسوب می‌کنند. در اندازه گیری انحرافهای کوچکی که در تداخل سنجی،‌ ظرفیت و نظم و ترتیب الکترومکانیکی به کار گرفته شده رخ می‎دهد هر تغییری می‎تواند در روشها ایجاد شود. در بیشتر موارد حل عمومی برای خمش باریکة مرکب از دو ماده با خواص الاستیکی متفاوت، تا وقتی که ضخامت لایه در برابر ضخامت باریکه کم است، مورد نیاز نمی باشد.

اگر لایه ها به طور ثابتی مقید به بستر گرمایی باشند و اگر شارش نرم و قالب پذیری در سطح میانی به وجود نیاید آنگاه برای ضخامت باریکه (d) ، مدول یانگ (Y)، نسبت پواسون () و فشار (S) در ضخامت لایه (t) داریم:

(1-5)

وقتی که شعاع انحنای فشار باریکة اولیه،‌ مستقیم فرض شود.

اندازه گیری مستقیم کرنش با متد بارگیری مستقیم علیرغم مشکلات زیادی که وابسته به زیاد شدن لایه ها است، بکار می رود. طرح یکی از سیستمهایی که استفاده می‎شود در

دانلود پروژه رسوب دهی لایه های نازک سخت ویا نرم 30 ص

اختصاصی از یارا فایل دانلود پروژه رسوب دهی لایه های نازک سخت ویا نرم 30 ص دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 47

رسوب دهی لایه های نازک سخت ویا نرم

مقدمه

مورفولوژی یک پوشش بطور عمده به فناوری بکار گرفته شده بستگی دارد. بطور کلی روشهایی که در آن پوشش از فاز بخار رسوب داده می‌شوند. را می‌توان دو گروه اصلی تقسیم کرد روش رسوب شیمیایی بخار CVD و روش رسوب فیزیکی PVD بعلاوه از روشهایی به نام روشهای کمکی یا تحریک شده نیز استفاده می‌شود. بعنوان مثال روش کمکی پلاسمای رسوب شیمیایی بخار PA-CVD یا فرآیندهای دما توسط مانند روش دما متوسط CVD که با MT-CVD نمایش داده می‌شود نیز گسترش پیدا کرده است. همانطور که در شکل 5.1 نشان داده شده است بعنوان مثال به روشهای فوق مواردی مثل پرایدهای نسوز، کارمیدها، نیتریدها ،اکسیدها وترکیب های مختلفی از این گونه پوششها را میتوان رسوب داد.

5.2 روشهای رسوب شیمیایی بخار

5.2.1 طبقه بندی فناوریهای CVD

در روش رسوب شیمیایی بخار واکنش کننده ها بصورت گاز تامین شده و واکنشهای شیمیایی در اثر گرما در سطح زیر لایه گرم شده انجام می‌شوند. در روشهای CVD معمولا فرآیند در درجه ر600 تا 1100 درجه سانتیگراد انجام می‌شود هزینه فرآیندهایی که در درجه وارستای پایین تر نیز کار می کنند بکار گرفته شده است. در جدول 5.1 می‌توان روشهایی از CVD که بیشتر در صنعت ارز برش بکار می رود را ملاحظه کرد.

In به شکل سنتی خود فناوری CVD بدون فرآیندهای کمکی در فشار محیط مثل پوشش دهی در فشار محیط APCVD ,CVD یا در فشار پایین مثل پوشش دهی به فشار کم CVD استفاده میشود. از فناوری APCVD که به پوشش دهی با دمای بالای (HT-CVD) CVD نیز معروف است بعنوان پرمصرف ترین روش پوشش می‌توان نام برد.

در روش کلاسیک پوشش دهی CVD که از سال 1969 در صنعت بکارگرفته شد از در یک لحظه ای حفاظت شده از اتمسفر محیط،تحت گاز هیدروژن فشار 1 اتمسفر یا کمتر تا 1000C گرم می‌شود. همچنین ترکیبات تبخیر شدنی به اتمسفر هیدروژن اضافه می‌شوند. تا بتوان ترکیبات فلی وغیرفلزی را رسوب داد. یک جنبه مشترک تمام فناوریهای CVD افزودن عنصر مورد نظر در پوشش به شکل یک هالوژن مثل Tic4 در ورد لایه های Ti(cN) یا TiN ,Tic یا مخلوطی از هالوژنها مثل Ticl4 +Bcl3 در مورد لبه های TiB2 می‌توان نام برد.

5.2.2 روش تحت فشار اتمسفر رسوب شیمیایی بخار (APCVD)

وسایل بکار گرفته شده برای رسوب دهی لایه TiN به روش CVD در شکل 5.2 ارائه شده است در این روش یک محفظه واکنش گرم شده و وسایل انتقال گاز مورد نیاز است. در بیشتر موارد زیر لایه به روش هرفت یا تشعشعی ازداخل محفظه پوشش دهی گرم می‌شود. فرآیند با تغییر دادن درجه حرارت قطعات تحت پوشش ترکیب شیمیایی و فشار گانه ها کنترل میشود. همانطور که قبلا اشاره شد واکنشهای هالیه فلزات مثلا با هیدروژن ،نیتروژن یا متان. بکار گرفته می‌شود تا بتوان پوششهایی مثل انواع نیترید ها یا کاربیدهای فلزات را ایجاد کرد.

بعنوان مثال واکنشهای ذیل برای ایجاد پوششهای به ترتیب نیترید نتیتانیوم وکاربید تیتانیوم بکار گرفته می‌شود:

(1)

حقیق و بررسی در مورد حکاکی

اختصاصی از یارا فایل حقیق و بررسی در مورد حکاکی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 15

حکاکی لایه نازک SiO2

معمولاً بوسیله رقیق کردن یا Buffer کردن HF انجام می شود.

حکاکی های PSG 10 بار سریع تر از اکسید رشد یافته حرارتی می باشد.

حکاکی Anisotropic در مورد Si با استفاده از حکاکی پلاسما به کمک یون در ترکیبی از C2 F6 و CH3F انجام می شود. قابلیت انتخاب روی Si خوب است، امّا روی Si3N4 خوب نیست .

حکاکی لایه نازک Si3N4

حکاکی کننده تر در دمای H3PO4,140 – 200C می باشد. SiO2 حاصل از لایه نشانی بخار شیمیایی یک ماسک حکاکی خوب است. قابلیت انتخاب روی Si خیلی خوب است. حکاکی Anisotropic برای Si3N4 با استفاده از حکاکی پلاسما به کمک یون ( Ion assisted Plasma etching ) در ترکیبی از C2F6 و CH3F انجام می شود.

حکاکی قربانی ( sacrificial )

قابلیت انتخاب حکاکی sacrifical روی Si باید خیلی بالا باشد. مواد متداول مورد استفاده PSG و Photorestis , Polyimide ها می باشند. PSG با استفاده از Resist برداشته می شود.

Polyimide ها با استفاده از حکاکی پلاسما برداشته می شوند.

2 – 14 – ساختار پایه ( Basic structures )

2 – 14 – 1 – در میکرو ماشینینگ توده ای سیلیکون

یکی از ممکن ترین و بارزترین ساختارها الگودهی هادی های عایق شده الکتریکی است. یکی از کاربردهای آن می تواند استفاده از میدان های الکتریکی برای ساختن سلول های انفرادی باشد.

حکاکی Anisotropic به وسیله KOH به آسانی می تواند کانال های V ( grooves ) شکل را ایجاد کند، یا گودال های ( Pits ) با دیواره های مخروطی شکل را داخل سیلیکون برش دهد.

شکل 2 – 32

KOH همچنین می توند برای ایجاد ساختارهای تپه ای شکل با شیب تند استفاده شود ( شکل a ). وقتی که تپه ها حکاکی شده و پی ریزی می شوند، گوشه ها می توانند به شکل اریب در بیایند. ( شکل b ). ماسک طراحی برای در برگرفتن ساختارهای اضافی در گوشه ها طراحی می شود. این ساختارهای جبران ساز آن چنان طراحی می شوند که وقتی که گوشه های 90 درجه تشکیل شدند، کاملاً حکاکی می شوند. یکی از مشکلات استفاده از ساختارهای جبران ساز برای تشکیل گوشه های راست زاویه این است که آنها محدودیتی روی کمترین فضای بین تپه ها ایجاد می کنند.

شکل 2 – 34

دیافراگم های سیلیکون از حدودm µ 50 به بالا به وسیله حکاکی ویفر کامل سیلیکون با KOH می تواند ساخته شود. ضخامت به وسیله زمان بندی حکاکی کنترل می شود و همین مسئله موضوعی برای خطاها می شود.

شکل 2 – 35

دیافرگم های نازک تر، در حدود ضخامت 20 µm می تواند با استفاده از بور برای متوقف کردن حکاکی KOH ساخته شود. ( شکل 2 – 36 ) ضخامت دیافراگم وابسته به عمق بور تزریق شده داخل سیلیکون می باشد، که می تواند خیلی دقیق تر از حکاکی KOH زمان بندی شده و کنترل شود.

( شکل 2 – 36 )

دیافراگم سیلیکون، ساختار پایه مورد استفاده در سنسورهای فشار میکرو مهندسی است. همچنین می تواند برای استفاده بعنوان یک سنسور شتاب وفق داده شود.

حکاکی وابسته به تلغیظ می تواند برای ایجاد پل های باریک یا میله های سگدست ( Cantilever beam )، استفاده شود. شکل a یک پل را نشان می دهد که به وسیله انتشار بور تشکیل شده است. میله سگدست ( یک پل با یک سر آزاد ) نیز به وسیله روش یکسانی ایجاد می شود. ( شکل b )

شکل 2 – 37

پل و میله شکل بالا در عرض قطر چاله برای اطمینان از این که آنها به وسیله KOH حکاکی می شوند، طرح ریزی شده اند. ساختارهای خیلی پیچیده تر نیز با این روش امکان پذیر است، امّا باید مواظب بود که آنها آزادنه به وسیله KOH حکاکی شوند.

اگر می خواستیم پل ها یا میله هایی با جهات مختلف بسازیم، ویفر می تواند از پشت در KOH حکاکی شود. ( شکل 2 – 38 ) در طی این چنین حکاکی هایی، باید اطمینان حاصل شود که جلوی ویفر کاملاً از حکاکی KOH مصون می ماند، راه حل دیگر تولید یک دیافراگم و حکاکی پل مورد نظر یا شکل میله مانند با استفاده از یک حکاکی کننده یون واکنش زا ( حکاکی خشک ) می باشد.

شکل 2 – 38

یکی از کاربردهای این میله ها و پل ها به عنوان سنسورهای تشدید می باشد. ساختار می تواند در فرکانس پایه اش به ارتعاش در آید. هر عاملی که باعث تغییری در جرم، طول و ... شود، به عنوان تغییری در فرکانس ثبت می شود. ترکیبی از حکاکی خشک و حکاکی تر Isotropic می تواند برای تشکیل نقاط خیلی تیز استفاده شود. ابتدا یک ستون با پهلوهای عمودی با استفاده از RIE ( شکل a ) تشکیل می شود. سپس با استفاده از حکاکی تر Mask حکاکی از زیر برش می خورد و یک نقطه خیلی دقیق را تشکیل می دهد. ( شکل b ) سپس Mask حکاکی نیز برداشته می شود.

شکل 2 – 29

از این ساختار در انتهای میله های سگدست به عنوان Probe در ذره بین اتمی می تواند استفاده شود.

2 – 14 – 2 در میکروماشینینگ سطحی

جزوه فیزیک لایه های نازک

اختصاصی از یارا فایل جزوه فیزیک لایه های نازک دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

جزوه فیزیک لایه های نازک

15 صفحه

فرمت jpeg

این جزوات حاصل و چکیده ی بسیاری از کتابهای درسی و کمک درسی و همچنین کلاس های درسی در دانشگاه های برتر کشور می باشد. تمامی مطالب طبقه بندی شده اند و با کمک رنگ های مختلف برای بخاطر سپردن هرچه بهتر از هم جدا شده اند.

علاوه بر حل مثال های کاربردی برای درک هرچه بهتر مفهوم و ارئه شکل ها و نمودار های متنوع.

با وجود حجم کم جزوات در مقایسه با کتاب های  درسی و کمک درسی، به جرات میتوان گفت به تمامی نکات اشاره شده است و با خواندن آن می توانید در مدت زمان کمی، حجم بسیاری از مطالب را پوشش دهید و حتی میتوان گفت از بسیاری از کتب کمک درسی کامل تر است زیرا نکات پنهان و مفهومی بسیاری که در کلاس های درسی دانشگاه ارائه می شود، به آن اضافه شده است.

مناسب برای دانشجویان کارشناسی و کارشناسی ارشد فیزیک و همچنین علاقمندان به علم فیزیک

برخی مباحث جزوه

فیزیک لایه های نازک

حد لایه نازک

کاربرد لایه نازک

سه مرحله اصلی لایه نشانی

مراحل شکل گیری لایه نازک

خواص فیزیکی لایه نازک

روش های فیزیکی لایه گذاری

تبخیر حرارتی

کند و پاش

پرتو مولکولی

روش های شیمیایی

اسپری پایرولیزیز

پراش پرتو XRD X

میکروسکوپ تونل زنی روبشی STM

میکروسکوپ نیروی اتمی

میکروسکوپ الکترون روبشی SEM

طیف سنجی الکترونی اوژه

میکروسکوپ الکترونی عبوری TEM

طیف سنج فلورسانس پرتو X XRF