لایه‌های نازک اکسیدی نیمه‌هادی نظیر اکسید روی و اکسید قلع، کاربردهای وسیعی در الکترونیک، حسگرهای گازی و غیره دارند.
معرفی پایان نامه_ساخت لایه‌های نانومتری اکسید روی و اکسید قلع به روش شیمیایی برای استفاده در حسگرهای
| دانشجو: محمدرضا واعظی استاد راهنما: دکتر سید خطیب‌الاسلام صدر نژاد استاد مشاور: دکتر فرامرز حسین بابایی دانشگاه: صنعتی شریف مقطع: دکتری تاریخ شروع: ۱/ ۲/ ۱۳۸۲ تاریخ اتمام: ۳/ ۲/ ۱۳۸۵ |
| لایه‌های نازک اکسیدی نیمه‌هادی نظیر اکسید روی و اکسید قلع، کاربردهای وسیعی در الکترونیک، حسگرهای گازی و غیره دارند. به‌طور کلی، حساسیت حسگرهای گازی با ریز شدن اندازه کریستالیت‌ها و کاهش ضخامت لایه‌ها افزایش یافته و رفتار حسگری نیز بهبود می‌یابد. در این پروژه، لایه‌های نانومتری اکسید روی و اکسید قلع به‌ترتیب به روش غوطه‌وری شیمیایی دومرحله‌ای (TSCD) و سل‌ژل تهیه شده‌اند. همچنین نانوپودر اکسید روی نیز به روش جدید سلوشیمیایی (Solochemical) تهیه شده است. در این پروژه سعی شده تا با ایجاد لایه‌های نانومتری به‌صورت اقتصادی و ارزان‌قیمت و بهبود رفتار حسگری حسگرهای گازی بر پایه اکسید روی و اکسید قلع، حسگرهای مناسبی برای تشخیص گازهای آلاینده محیطی طراحی و ساخته شود. بررسی سینتیک رشد لایه‌های اکسید روی به کمک مدل مرز پراکنده و ترمودینامیک رشد آنها به کمک مدل لانگمویر، از جمله اقدامات انجام‌شده در این پروژه به شمار می‌رود. به‌دلیل اهمیت مورفولوژی مناسب در بهبود رفتار حسگری، اثر آلاینده‌های مختلف نظیر قلع و منگنز، اثر انواع مختلف زیرلایه و اثر اچ کردن سطح زیرلایه مورد بررسی قرار گرفت. خواص نوری لایه‌های اکسید روی آلایش‌شده و آلایش‌نشده و یافتن اثر تعداد دفعات غوطه‌وری بر روی طیف عبوری لایه‌ها نیز بررسی شد. نتایج به دست آمده نشان داد که سرعت رشد لایه‌های اکسید روی با اختلاف دمای غوطه‌وری در دو محلول (محلول کمپلکس حاوی یون‌های روی و آب داغ) متناسب بوده و جذب کمپلکس و اکسید روی بر روی زیرلایه شیشه سودالایم غیر ایده‌آل است، همچنین آلاینده‌های قلع و منگنز باعث تغییر خواص نوری و مورفولوژی لایه‌های اکسید روی می‌گردد. نانوپودرهای اکسید روی که به روش سلوشیمیایی تهیه شده‌اند، دارای ابعادی در محدوده ۲۰- ۶۰ نانومتر بوده و به‌دلیل طبیعت فرایند، دارای تخلخل‌های ریزی هستند. روش سلوشیمیایی به‌دلیل آسانی و اقتصادی بودن برای سنتز نانوپودرهای اکسیدی در مقایسه با روش‌های دیگر نظیر روش مکانوشیمیایی، برای سنتز نانوپودرهای اکسیدی مفید است. نتایج به‌دست آمده نشان داد که با اعمال فرایند آنیل کنترل‌شده در روش سل‌ژل، میکروترک‌های موجود در ساختار حذف و با افزایش نرخ آنیل کردن، به‌هم پیوستگی کریستالیت‌ها بیشتر می‌شود. بررسی رفتار حسگری لایه‌ها نشان داد که پیک حساسیت حسگرهای پایه اکسید روی در دمای ۳۰۰ درجه سانتیگراد رخ داده و با کاهش ضخامت، حساسیت آنها افزایش می‌یابد. حسگر اکسید روی (ایجاد‌شده پس از ۴۰ بار غوطه‌وری) در مقایسه با لایه اکسید روی ساخته شده به روش‌های دیگر حساسیت بالایی به گازهای الکلی نظیر اتانول و ایزوبوتانول نشان داد. همچنین مدل فرضی مقاومت موازی نشان داد که با تهیه فیلم‌های دولایه اکسید روی- اکسید قلع، پایداری حسگر افزایش می‌یابد. نتیجه این کار تحقیقاتی، در قالب پنج مقاله ISI چاپ شده و چهار مقاله تحت بررسی برای فرستادن به مجلات ISI و سه مورد ثبت اختراع است. |
