پلاسمای کانونی…………………………………………………………… 5

معرفی عمومی پلاسمای کانونی……………………………………… 7

مشخصات کلی پلاسمای کانونی شده………………………………… 8

چهار بخش اساسی در دستگاه پلاسمای کانونی………………………. 9

دستگاه پلاسمای کانونی نوع مدر و فیلیپوف……………………….. 10

برخی کاربردهای دستگاه پلاسمای کانونی…………………………….. 11

دینامیک دستگاه پلاسمای کانونی…………………………………. 12

عملکرد پلاسمای کانونی……………………………………………….. 14

فاز شکست………………………………………………………………………… 15

فاز رانش محوری……………………………………….. 16

فاز شعاعی…………………………………………………………… 17

1- فاز تراکم………………………………………………………….. 18

2- فاز ساکن…………………………………………………….. 21

3- فاز ناپایداری………………………………………………. 22

4- فاز فروپاشی…………………………………. 23

عوامل مؤثر در کارآیی سیستم های پلاسمای کانونی……………………… 24

پرتوهای ساطع شده از سیستم پلاسمای کانونی………………….. 26

پرتو ایکس…………………………………………………………………… 26

تولید نوترون………………………………………………………………….. 27

تولید یون………………………………………………………… 28

فصل دوم

برخی روش های لایه نشانی و دستگاه های آنالیز فیلم های نازک لایه نشانی شده

2-1- برخی روش های لایه نشانی…………………….. 31

2-1-1- کندوپاش…………………………………………………………….. 31

2-1-2- کندوپاش به وسیله پلاسما ………………………………………….. 32

2-1-3- کندوپاش پرتو یونی……………………………………………… 32

2-1-4- روش تبخیر فیزیکی (PVD) ………………………… 33

2-1-5- روش تبخیر شیمیایی (CVD)………………. 33

2-1-6- روش تبخیر گرمایی……………………………………….. 33

2-1-7- لایه نشانی به وسیله پلاسمای کانونی……………………………… 37

2-2- برخی دستگاه های آنالیز جهت بررسی فیلم های نازک لایه نشانی شده……….. 40

2-2-1- میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)………………………… 40

الکترون های بازگشتی……………………………………………………………. 41

الکترون های ثانویه……………………………………………………….. 41

الکترون های اوژه…………………………………………………. 42

2-2-2- میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)…………………………………….. 42

2-2-3- دستگاه پراش پرتوی ایکس (XRD)……………………………… 43

فصل سوم

برخی تحقیقات انجام شده جهت لایه نشانی توسط دستگاه پلاسمای کانونی

3-1- تشکیل کربیدتیتانیوم (TiC) برروی لایه تیتانیوم از طریق کاشت یون………………………….. 48

3-2- تشکیل کربید سیلیکون برروی زیرلایه سیلیسیوم از طریق کاشت یون…………………………. 50

3-3- تأثیر تابش پالس های یونی پرانرژی برروی زیرلایه سیلیسیوم…………………………………………. 54

3-4- بهینه سازی دستگاه پلاسمای کانونی به عنوان منبع پرتوی الکترونی برای لایه نشانی فیلم های نازک 57

3-5- نیتریده سازی به کمک دستگاه پلاسمای کانونی……………………………………………………………….. 60

3-6- لایه نشانی نانولایه ها بوله دستگاه پلاسمای کانونی…………………………………………………………….. 70

فصل چهارم

روش تحقیق و نتیجه گیری

4-1- معرفی دستگاه پلاسمای کانونی مرکز تحقیقات فیزیک پلاسما …………………………………….. 75

4-2- فرآیند تولید لایه های نازک نیترید آلومینیوم با استفاده از دستگاه پلاسمای کانونی……. 75

4-2-1- آماده سازی و تمیزکاری زیرلایه های استیل 304…………………………………………………………. 75

4-2-1- نحوه انجام آزمایش ……………………………………………………………………….. 76

چیدمان آزمایش جهت لایه نشانی نیترید آلومینیوم……………………………….. 77

متغیرهای مورد بررسی، در لایه نشانی نیترید آلومینیوم………………………………. 77

آنالیزهای صورت گرفته برروی فیلم های لایه نشانی شده………………………….. 77

آنالیز لایه های نازک نیترید آلومینیوم تولید شده، با استفاده از دستگاه پراشاشعه ایکس……. 78

آنالیز لایه های نازک نیترید آلومینیوم تولید شده، با استفاده از دستگاه میکروسکوپ نیروی اتمی 82

نتایج AFM……………………………………………………………… 86

آنالیز لایه های نازک نیترید آلومینیوم تولید شده، با استفاده از دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی 87

نتیجه گیری…………………………………………………………. 90

برخی پیشنهادات تحقیقاتی…………………………………………… 90

چكیده:

لایه های نازک نیترید آلومینیوم بر روی زیرلایه های استیل 304

شرایط آزمایش: زوایای مختلف نسبت به محور آند (0، 15 و 30) در فاصله cm5 نسبت به نوک آند با استفاده از تعداد 25 شات

آنالیزها: XRD ، AFM ، SEM

در این تحقیق، لایه های نازك نیترید آلومینیوم بر روی زیرلایه های استیل 304 با استفاده از دستگاه پلاسمای كانونی پوشش داده شده است. پس از تولید لایه های نازك، نمونه ها به منظور بررسی خصوصیات لایه، به وسیله دستگاه پراش پرتو ایكس، میكروسكوپ های الكترونی روبشی و نیروی اتمی مورد مطالعه قرار گرفتند.

نتایج تحقیق نشان می دهد كه تغییر تعداد شات ها، فاصله زیرلایه ها از نوك آند و همچنین زاویه قرار گرفتن زیرلایه ها نسبت به محور آند، نقش مهمی در خصوصیات لایه های تولید شده دارند.

نمونه های بدست آمده در زوایای مختلف نسبت به محور آند (0، 15 و 30) در فاصله 5 سانتی متر از نوک آند و با استفاده از تعداد 25 شات نشان می دهد که با افزایش زاویه از صفر به 15 و سپس 30، شاهد کاهش بلورینگی، فیلم های لایه نشانی شده هستیم. نتایج حاصل از بررسی مورفولوژی سطح فیلم های لایه نشانی شده در زاوایای مختلف نسبت به نحور آند توسط میکروسکوپ نیروی اتمی نشان می دهند که نمونه لایه نشانی شده در زاویه °15 دارای سطحی نسبتاً یکنواخت متشکل از دانه هایی در اندازه های نسبتاً یکسان می باشد.

مقدمه:

اگر چه نمی توان منکر استفاده از انرژی های تجدید ناپذیر از قبیل انرژی باد، خورشید و … شد، اما نمی توان غول صنعت را فقط با انرژی های تجدید ناپذیر سیر کرد. بعلاوه منابع اولیه انرژی های شناخته شده در روی کره زمین فقط برای پانصد سال کفایت خواهد کرد و وسایل زیست محیطی چنان دست و پای بشر را بسته است که متخصصان امر، همین پانصد سال را نیز ناشدنی می پندارند و بنابراین باید در جستجوی منبع انرژی دیگری بود.

امروزه پیشرفت روز افزون بشر سبب شده است که نیاز انسان به تأمین انرژی به حدی زیاد شود که سوخت های فسیلی دیگر نتوانند جوابگوی نیازهای صنعتی باشند. از اینرو متخصصان و دانشمندان به فکر استفاده از انرژی های هسته ای افتاده اند. فرایند شکاف هسته ای که هم اینک در راکتورهای تولید انرژی مورد استفاده قرار می گیرد به علت تولی زباله های رادیواکتیو چندان مورد پسند نیستند، در حالیکه فرایند هم جوشی هسته ای بسیار از این جهت مطلوب تر می باشد زیرا که منجر به محصولاتی می شود که مانند زباله های حاصل از شکاف هسته ای خطرناک نمی باشند. از این رو به علت پاک بودن این انرژی توجه زیادی به آن می شود.