2-1 تعریف لایه­نشانی 28

 

2-2 تاریخچه لایه­های نازک 28

 

2-3 تقسیم بندی لایه­ها از نظر ضخامت 29

 

2-4 تقسیم بندی لایه­ها بر اساس رسانایی 30

 

2-5 عوامل مؤثر در کیفیت لایه­های نازک 30

 

2-6 فرایندهای لایه­نشانی 31

 

2-6-1  فرایند تبخیر فیزیکی 31

 

2-6-2 روش پراکنشی (کند و پاش) 32

 

2-6-3 تبخیر با باریکه الکترونی(E.Beam) 33

 

فصل سوم : تبدیل فوریه ، تبدیل فوریه­ی زمان کوتاه و تبدیل موجک 35

 

مقدمه 36

 

3-1 تبدیل فوریه و تبدیل فوریه­ی زمان کوتاه (پنجره) 37

 

3-2 تبدیل موجک 40

 

3-3 مقیاس گذاری 43

 

3-4  انتقال 43

 

3-2-1 تبدیل موجک پیوسته CWT 44

 

3-2-2 تبدیل موجک گسسته DWT 47

 

فصل چهارم : بحث و نتایج 49

 

مقدمه 50

 

4-1 مواد و روش ساخت 51

 

4-1-1 مواد آزمایش 51

 

4-1-2 روش ساخت 51

 

4-2 بكارگیری موجك درتصاویر SEM 53

 

4-2-1 پارامتر مقیاس 53

 

4-2-2 انتخاب تبدیلات موجک 54

 

4-2-3 ویژگی خانواده­ی تبدیلات موجک 54

 

4-2-4 پروفایل نماینده 54

 

4-2-5 پردازش تصویر 55

 

4-2-6 تحلیل داده با استفاده از نمودار 59

 

4-2-7 معرفی نمودارها 59

 

4-2-8 رسم  نمودار داده­های مربوط به جزئیات 59

 

4-2-9 رسم  نمودار تقریب مرتبه سوم 61

 

منابع                                                                                                                        . 64

 

فهرست اشکال

 

شکل 1-1 دسته بندی کلی روش­های وآنالیز مواد 7

 

شكل 1-2  انواع شکل­های سوزن شامل نوك تخت، نوك كروی، نوك T شكل و نوك تیز 8

 

شكل 1-3 سمت چپ:  نمایش نمادین بزرگی تغییرات نیروی بین سوزن و سطح در فواصل مختلف سوزن از سطح سمت راست: انحراف تیرك حین رفت و برگشت در نواحی مختلف فاصله از سطح (نیروی جاذبه یا دافعه). 9

 

شکل 1-4 مقایسه نمادین بین حالت تماسی و حالت غیرتماسی 10

 

شکل 1-5 تصویر (a)یک قطعه پیزوالکتریک (b)پروب (سوزن) 12

 

شکل 1-6  طرحی از یک میکروسکوپیک الکترونی 14

 

شکل 1-7 شماتیك اصول عملكرد  AFM 15

 

شکل 1-8 ساختار هندسه سه بعدی واحدهای حافظه  CD تهیه شده توسط   AFM (هر واحدافقی نمودار 250 نانومتر و درجه عمودی 75 نانومتر) 16

 

شکل 1-9 تصویر یک نوع میکروسکوپ نیروی اتمی 17

 

شکل 1-10 تصویر الكترونی روبشی سطح یك فلز با مقیاس یك میكرون اجزاء اصلی و حالت كاری یك SEM  ساده 19

 

شکل 1-11 (a) طرحی از یک میکروسکوپیک الکترونی (b) شکل واقعی میکروسکوپ الکترونی 20

 

شکل1-12 نمودار شماتیكی اجزاء اصلی یك میكروسكوپ الكترونی روبشی 20

 

شکل 1-13 نمایش نمادین اجزای اصلی و اصول عملكرد دستگاه STM 23

 

شکل 1-14 مسیر سوزن در مد جریان ثابت 24

 

شکل1-15ساختاراتمی یك نانوتیوب تك جداره کربن توسطSTM 25

 

شکل 2-1 طرحی از یک دستگاه کندوپاش 33

 

شکل 2-2 تصویر دستگاه کندوپاش تبخیر فیزیکی 34

 

شکل 3-1 روند تبدیل فوریه­ی زمان كوتاه 38

 

شکل 3-2 نمایش تبدیل  فوریه­ی زمان کوتاه یک سیگنال. طول پنجره زمانی در طول کل زمان سیگنال ثابت است. 40

 

 

شکل 3-3  تفکیک سیگنال به موجک­های مادر تشکیل دهنده آن با استفاده از ضرائب تبدیل موجک 41

 

شکل 3-4 نحوه عمل در تبدیل موجك 42

 

شکل 3-5 اثر scale factor بر روی یك موجك 43

 

شکل 3-6 انتقال یك موجك 43

 

شكل 3-7 مرحله دوم تبدیل موجك پیوسته 46

 

شکل 3-8 مرحله سوم تبدیل موجك پیوسته 46

 

شکل 3-9 مرحله چهارم تبدیل موجك پیوسته 46

 

شكل 3-10 نمایشی از قدرت تفکیک زمان و بسامد 48

 

شكل 4-1 تصویر SEM لایه نازک مگهمایت در دمای ℃600…. 53

 

شکل 4-2 جزئیات مرتبه اول D1، دوم D2 ، سوم D3 و تقریب A3 از پروفایل نمایندة مربوط به دمای ℃ 400………………….. 56

 

شکل 4-3 جزئیات مرتبه اول D1، دوم D2 ، سوم D3 و تقریب A3 از پروفایل نمایندة مربوط به دمای ℃ 500………………….. 57

 

شکل 4-4 جزئیات مرتبه اول D1، دوم D2 ، سوم D3 و تقریب A3 از پروفایل نمایندة مربوط به دمای ℃ 600………………….. 58

 

شكل 4-5 مقایسه جزئیات مرتبه 1 تصاویر SEM لایه­های نازک مگهمایت در دماهای℃ 400،℃ 500،℃600 59

 

شكل 4-6 مقایسه جزئیات مرتبه 2 تصاویر SEM لایه­های نازک مگهمایت در دماهای℃ 400،℃ 500،℃600………………………. 60

 

شكل 4-7 مقایسه جزئیات مرتبه 3 تصاویر  SEM لایه­های نازک مگهمایت در دماهای℃ 400،℃ 500،℃600………………………. 60

 

شكل 4-8 نمایش تغییرات پروفایل داده­های تصاویر نانو ذرات مگهمایت در دماهای℃ 400، ℃ 500، ℃600 62

 

فصل اول

 

طبقه­ بندی روش­های تعیین مشخصات مواد براساس نحوه عملكرد

 

طبقه­بندی روش­های تعیین مشخصات مواد براساس نحوه عملكرد[4-1].

 

مقدمه:

 

پیشرفت­های اخیر در فناوری نانو مربوط به توانایی­های جدید در زمینه اندازه­گیری و كنترل ساختارهای منفرد در مقیاس نانو می­باشد.

 

در علوم مختلف مهندسی، موضوع اندازه­گیری و تعیین مشخصات از اهمیت كلیدی برخوردار است به طوری كه ویژگی­های فیزیكی و شیمیایی مواد، به مواد اولیه­ی مورد استفاده و همچنین ریزساختار یا ساختار میكروسكوپی به دست آمده از فرایند ساخت بستگی دارد.

 

به عنوان مثال برای شناسایی مواد ، بدیهی است كه نوع و مقدار ناخالصی­ها، شكل و توزیع اندازه ذرات، ساختار بلورین و مانند آن در ماهیت و مرغوبیت محصول اثر دارند.

 

در ضمن برای مطالعه ریزساختارها، نیاز بیشتری به ابزارهای شناسایی و آنالیز وجود دارد. در ریزساختار یا ساختار میكروسكوپی مواد، باید نوع فازها، شكل، اندازه، مقدار و توزیع آن­ها را بررسی كرد. در ادامه با توجه به اهمیت دستگاه­ها و روش­های اندازه­گیری و تعیین مشخصات به طبقه­بندی این روش­ها پرداخته می­شود.

 

-1 روش­های میكروسكوپی

 

با استفاده از روش­های میكروسكوپی تصاویری با بزرگنمایی بسیار بالا از ماده بدست می­آید. قدرت تفكیك تصاویر میكروسكوپی با توجه به كمترین قدرت تمركز اشعه محدود می­شود. به عنوان مثال با استفاده از میكروسكوپ­های نوری با قدرت تفكیكی در حدود 1 میكرومتر و با استفاده از میكروسكوپ­های الكترونی، و یونی با قدرت تفكیك بالا در حدود یك آنگسترم قابل دسترسی است. این روش­ها شامل TEM،AFM ،SEM ،STM می­باشد[6،5].

 

1-2 روش­های براساس پراش

 

پراش یكی از خصوصیات تابش الكترومغناطیسی می­باشد كه باعث می­شود تابش الكترومغناطیس در حین عبور از یك روزنه و یا لبه منحرف شود. با كاهش ابعاد روزنه به سمت طول موج اشعه الكترومغناطیسی اثرات پراش اشعه بیشتر خواهد شد. با استفاده از پراش اشعه ایكس، الكترونها و یا نوترونها و اثر برخورد آن­ها با ماده می­توان ابعاد كریستالی مواد را اندازه­گیری كرد. الكترونها  و نوترونها  نیز خواص موجی دارند كه طول موج آن به انرژی آن­ها بستگی دارد. علاوه بر این هر كدام از این روش­ها خصوصیات متفاوتی دارند. مثلا عمق نفوذ این سه روش در ماده به ترتیب زیر می­باشد. نوترون از اشعه ایكس بیشتر و اشعه ایكس از الكترون بیشتر می­باشد.

 

1-3 روش­های طیف سنجی

 

استفاده از جذب، نشر و یا پراش امواج الكترومغناطیس توسط اتم­ها و یا مولكول­ها را طیف سنجی گویند. برخورد یك تابش با ماده می­تواند منجر به تغییر جهت تابش و یا تغییر در سطوح انرژی اتم­ها و یا مولكول­ها شود، انتقال از تراز بالای انرژی به تراز پایینتر، نشر و انتقال از تراز پایین انرژی به تراز بالاتر، جذب نامیده می­شود. تغییر جهت تابش در اثر برخورد با ماده نیز منجر به پراش تابش می­شود.

 

طیف سنجی جرمی

 

روش­های طیف سنجی جرمی از تفاوت نسبت جرم به بار اتم­ها و یا مولكول­ها استفاده می­کنند. عملكرد عمومی یك طیف سنجی جرمی بصورت زیر است:

 

1 – تولید یون­های گازی

 

2 – جداسازی یون­ها براساس نسبت جرم به بار

 

3 – اندازه­گیری مقدار یون­ها با نسبت جرم به بار ثابت