پایان نامه درباره فناوری نانو و مجسمه سازی

  • مصریان، نخستین مردمانی بودند که ورقههای نازک طلا را در مجسمه سازی، ساختن تاج های پادشاهی، صندوق، تابوت و کتابهای خطی به کار میبردند. ضخامت ورقههای نازک طلا که در آثار باستانی بدست آمده حدود 3/0 میکرون میباشد. در گذشتههای دور لایهنشانی جیوه بر روی قطعههای مسی با حرارت انجام میشده که تا قرن نوزدهم نیز بسیار معمول بود. این کار همواره با خطر مسمومیت و حتی مرگ بر اثر استشمام زیاد بخار جیوه همراه بود. ولی امروزه روشهای دیگری مانند آبکاری شیمیایی جای آن را گرفته است. امروزه زرورق با استفاده از غلطک به ضخامت 1/0 میکرون و حتی05/0 میکرون توسط زرورق سازان ساخته میشود و برای تزئین ساختارهای گوناگون استفاده میشود. در این روش ذرات ریز طلا در محلول آمیخته میشود و مانند رنگ بر روی وسایل شیشهای و چینی برای ترسیم نقاشی مورد استفاده قرار میگردد که بعد از ترسیم در کوره پخته میشود تا رنگ طلا تثبیت گردد.
    همچنین از محلول مناسب طلا که نیاز به پخت نداشته باشد در نوشتن کتابهای مقدس استفاده میشود. اولین لایههای نازک مدرن امروزی در سال 1838 میلادی به روش الکترولیز به دست آمده است. بونسن وگروو توانستند لایههای نازک فلزی را به ترتیب با روش واکنش شیمیایی و پراکنش تخلیهی نورانی بدست آورند.
    فارادی در سال 1857 توانست با استفاده از تبخیر حرارتی از سیمی که از آن جریان زیادی عبور میکرد، لایههای نازک فلزی بدست آورد. امروزه تکنولوژی ساخت لایههای نازک بسیار گسترده شده و هم اکنون ساخت لایههای نازک به سمت فناوری نانو سوق داده میشود [11،12].
    2-3 تقسیم بندی لایهها از نظر ضخامت
    اصولاً لایهها و پوششها از نقطه نظر ضخامت به چهار گروه تقسیم میشوند که عبارتند از:
    1- لایه ضخیم که ضخامت آن در محدودهی میلی متر است.
    2- لایه نازک که ضخامت آن در محدودهی میکرون میباشد.
    3- لایه خیلی نازک که ضخامت آن در محدودهی نانومتر است.
    4- مونو لایه که ضخامت آن در محدودهی1 تا 01/0 آنگستروم است.
    2-4 تقسیم بندی لایهها براساس رسانایی
    بر اساس رسانایی میتوان لایهها را به سه دسته عمده تقسیم کرد که عبارتند از:
    1- لایههای رسانا: در این نوع لایهها از مواد رسانا به عنوان ماده انباشت استفاده میشود. لایههای رسانا دارای هدایت الکتریکی و گرمایی زیاد هستند و همچنین جلا و شفافیّت خاص خود را دارند. از این لایهها در ساخت اتصالات الکتریکی، نوارهای نازک در مدارهای مایکروویو و بعضی از قطعات الکتریکی دیگر استفاده میشود.
    2- لایههای عایق یا دی الکتریک: این مواد در باند هدایتشان در حالت عادی هیچ الکترونی ندارند و از لحاظ الکتریکی نارسانا هستند و به عنوان عایق جداسازی فلزات از یکدیگر یا فلزات از نیمه رساناها استفاده میشود.
    3- لایههای نیمه رسانا: از این لایهها در ساخت بعضی قطعات الکترونیکی مانند یکسو کنندههای الکتریکی استفاده میشود.
    2-5 عوامل مؤثر در کیفیت لایههای نازک
    عواملی که در کیفیت لایههای نازک مانند یکنواختی ضخامت لایه، عدم وجود ترک در سطح لایه و خلوص لایه مؤثر هستند عبارتند از:
    1- نوع خلاء: با افزایش میزان خلاء، گذار از حالت جامد به بخار در دمای پایین امکان پذیر میشود و همچنین افزایش میزان خلاء باعث تخلیهی دستگاه خلاء شده و خلوص لایه را بیشتر میکند.
    2- سرعت لایهنشانی: زیاد بودن سرعت لایهنشانی باعث میشود که در زمان کم ضخامت زیر لایه به شدت افزایش یابد و کم بودن سرعت لایهنشانی باعث میشود که سطح زیر لایه یکنواخت نشود بنابراین با توجه به ضخامت مورد نیاز باید سرعت لایهنشانی مناسبی را انتخاب کرد.
    3- دمای زیر لایه: با توجه به جنس ماده لایهنشانی و اتاقک خلاء باید دمای مناسب اتاقک و زیر لایه را تنظیم کرد.
    4- ساختار زیر لایه: جنس زیرلایه و شکل سطح زیر لایه و اندازه زیرلایه در کیفیت زیرلایه تاًثیر دارد.
    5- تطابق بین لایه و زیرلایه: جنس زیر لایه باید طوری باشد که ضریب انبساط سطحی آن با ضریب انبساط سطحی لایه تقریبأ برابر باشد تا هنگام گرم و سرد شدن در سطح آن ترک ایجاد نشود.
    6- تمیز بودن وسایل مورد استفاده از جمله زیر لایه
    7- خالص بودن ماده لایهنشانی: خلوص ماده لایهنشانی و ایجاد شرایط فوق باعث ایجاد لایه خالص و یکنواخت میشود [12].
    2-6 فرایندهای لایهنشانی
    دو نوع فرایند اساسی برای لایهنشانی مورد استفاده قرار میگیرد که عبارتند از روشهای فیزیکی (PVD) و روشهای شیمیایی (CVD) که ما در اینجا فقط نوع تبخیر فیزیکی را توضیح میدهیم.
    2-6-1 فرایند تبخیر فیزیکی
    سیستم فرایند تبخیر فیزیکی(PVD) از کارایی بسیار بالایی برخوردار بوده و دامنه وسیعی از متغیرها را در برمیگیرد که برخی از آنها شامل واکنشهای شیمیایی نیز میباشد از این فرایند برای تولید رسوب هایی از فلزات خالص، آلیاژها، ترکیبات و سرامیکها بر روی تقریباً انواع مختلف زیر لایهها با شکلهای مختلف استفاده میشود. سرعت تشکیل پوشش در این روش تا 50 میکرون در دقیقه می رسد. دامنه کاربرد این روش در تمام زمینههای صنعتی و تکنولوژی برای ایجاد خواص سطحی مانند خواص الکتریکی، نوری، مکانیکی، شیمیایی و… میباشد. در این روش انرژی گرمایی به وسیلهی عبور جریان الکتریکی از درون المنت ظرف مخصوص حاوی ماده، به اتمهای ماده داده میشود تا دمای آن به اندازه کافی افزایش یابد و بتواند عمل تبخیر یا تصعید را انجام دهد. میتوان با تغییر جریان اندازه گرما وسرعت تبخیر را کنترل کرد. از مزایای این روش سرعت بالای لایهنشانی ، سادگی و کاربرد نسبتاً آسان آن میباشد. ظرف مخصوص ذوب فلز (بوته) مطابق شکل2-2 به شکل فنجانهای استوانه ایاز جنس اکسیدها، پی رولیتیک،گرافیت و فلزات دیر گداز مانند ایریدیم میباشد و با سیم تنگستن خارجی گرم میشود. از این روش در لایهنشانی مواد رسانا برای مدارهای الکتریکی و تجهیزات الکترونیکی و اپتیکی استفاده میشود. در روش تبخیر فیزیکی تهیه یک محیط با شرایط خلاء بالا بسیار لازم است زیرا مواد گرم شده در این شرایط در دمای پایین میتواند گذار از حالت جامد به حالت گاز داشته باشد و این خلاء بالا از واکنش مواد با هوا یا ذرات دیگر جلوگیری میکند. فشار اولیهی مورد نیاز در این روش تا تور میباشد.
    این نوشته در مقالات و پایان نامه ها ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.