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

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 23

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 .

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

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

مقاله درباره پوشش‌های لایه نازک، کاربرد خواص مکانیکی و روش‌های اندازه‌گیری

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 33

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