لایه های نازک جایگزینی برای عملیات حرارتی سطحی

[Peyman 16150]

توجه : برداشت از مطالب این تاپیک تنها با ذکر منبع آن مجاز می باشد. ( http://www.noandishaan.com )

 

 

لایه های نازک (Thin Film)

 

تکنولوژی ساخت لایه های نازک امروزه به سرعت در حال پیشرفت است. از لایه های نازک برای بهبود خواص سطحی استفاده می شود. در این تاپیک روش های ساخت لایه های نازک و کاربردهای آن ارائه می گردد. از سویی، بسیاری از اهداف ساخت لایه های نازک با عملیات های حرارتی سطحی همسو است. بنابراین می توان از لایه های نازک به عنوان جایگزنی برای یک سری از عملیات های حرارتی سطحی در شرایط خاص استفاده کرد. به عنوان مثال می توان عملیات های حرارتی سطحی مثل کربن دهی، بور دهی و نیتروژن دهی سطح را با ساخت لایه های نازک در سطح جایگزین کرد. روش هایی مثل PVD و CVD و ... برای ساخت لایه های نازک در ادامه در این تاپیک توضیح داده می شوند.

 

منبع مورد استفاده، سمینار کلاسی است. در صورت نیاز به منابع اصلی برای مطالعه بیشتر، مراجع آن بخش معرفی می شوند. در صورت استفاده از مطالب جدیدتر نیز منابع آن آورده خواهد شد.

 

 

 

:icon_pf (44):

[Peyman 16150]

مقدمه

 

دنیای مدرن امروزه خواستار قابلیت های متعددی از مواد مهندسی است، به صورتی که قطعات مهندسی باید خواص متعدد در سطح داشته باشند. در تولیدات مهندسی، اساس طراحی قطعات بر مبنای دو بخش سطح و عمق صورت می گیرد.بار مکانیکی توسط کل قطعه تحمل می شود و سطح قطعه وظیفه حفاظت از آن را در برابر پدیده های سطحی بر عهده دارد. طبیعی است که یک ماده واحد به تنهایی قادر به پاسخگویی به چنین نیازهایی نیست و لذا بایستی از مواد مرکبی که شامل آلیاژهای خاص با پوشش های مناسب است، استفاده نمود. از این رو به سطوح مقاوم تری در قطعات مهندسی نیاز است.

 

مفید بودن خصوصیات لایه های نازک و جالب توجه بودن مطالعه بر روی رفتارجامدهای دو بعدی باعث شده که چه از نظر علمی و چه از نظر تکنولوژی به لایه های نازک توجه ویژه ای شود. امروزه بسیاری از قطعات مدرن و پیچیده نوری، الکتریکی و الکترونیکی با استفاده از لایه های نازک پوشش داده می شوند. با پیشرفت صنایع الکترونیک به قطعاتی نیاز است که قادر به واکنش سریع در مقابل تغییر سوی جریان و همچنین قادر به پاسخگویی بسامدهای بالا باشند. با ساخت دیود و ترانزیستور اولین گام جدی جهت به کارگیری لایه های نازک برداشته شده است. با رشد زمینه های مختلف استفاده از مدارهای الکترونیکی مانند وسایل صنعتی، آزمایشگاهی، خانگی و به ویژه فضایی و نظامی، دانشمندان و محققان به این فکر افتادند تا به جای ساختن قطعات جداگانه بتوانند تا حد ممکن، تعدادی زیادی از این قطعات و مدارها را در یک واحد گنجانیده و تولید کنند. افزایش تمرکز مدارهای مجتمع سبب شد تا لایه های نازک و تکنولوژی ساخت آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار شود. لایه های نازک در ساخت وسایل نوری، الکترونیکی و اپتیوالکترونیک، آینه های لیزر و قطعات اکوستیکی نقش اساسی دارد و سالانه مبالغ زیادی صرف تحقیقات و سرمایه گذاری در این زمینه می شود.

 

 

 

 

تاریخچه

 

 

تکنولوژی لایه های نازک یکی از قدیمی ترین هنرها و در عین حال یکی از جدید ترین علوم به شمار می رود .تاریخچه استفاده از لایه های نازک بخصوص لایه های نازک فلزی به عهد باستان و در حدود 3400 سال پیش برمی گردد. طلاکاری، اکلیل زدن، نمونه های بارزی از این هنرها در دوران گذشته میباشد. این روند تا به امروز ادامه داشته است اما احتمالا اولین لایه های نازک مدرن و امروزی در سال 1838 میلادی و به روش الکترولیز بدست آمده است. بونسن (Bunsen) و گروو (Grove) توانستند لایه های نازک فلزی را به ترتیب با روش واکنش شیمیایی و پراکنش تخلیه نورانی (Glow Discharge Sputtering) به دست آورند. فارادی در سال 1857 میلادی توانست با استفاده از تبخیر حرارتی (Thermal Evaporation) از سیمی که از آن جریان زیادی عبئر می کرد، لایه های نازک فلزی به دست آورد. امروزه تکنولوژی ساخت لایه های نازک بسیار گسترده شده و هم اکنون ساخت لایه های نازک به سمت فناوری نانو سوق داده شده است.

 

 

 

ادامه دارد ....

[Peyman 16150]

تعاریف

لایه: لایه به ماده یا موادی گفته می شود که به صورت پوششی بر یک سطح یا ماده می نشینند و باعث ایجاد خواص الکترونیکی، فیزیکی و مکانیکی جدیدی می شود که نه خصوصیات ماده تشکیل دهنده لایه را داشته باشد و نه خصوصیات سطحی که لایه بر روی آن انباشت شده است. اصولاً لایه ها و پوشش های مختلف از نقطه نظر ضخامت به سه گروه تقسیم می شوندکه عبارتند از:

1) لایه های بسیار نازک با ضخامت کمتر از 50 انگستروم

2) لایه های نازک با ضخامت بین 50 تا 5000 انگستروم

3) لایه های ضخیم با ضخامت بیش از 5000 انگستروم

 

 

لایه نازک: طبق تعریف بالا لایه های نازک لایه هایی هستند که ضخامت آنها بین 50 تا5000 انگستروم میباشد. لایه های نازک، لایه های به دقت اتمی طراحی شده ای از انواع مواد اعم از فلزات، عایق ها، نیمه رساناها هستند. لایه های نازک را میتوان در دسته پوشش های نانو ساختار دسته بندی کرد. کاربرد عمده این لایه های نازک در اصلاح خواص سطح جامدات است.

 

 

لایه های رسانا: در این نوع لایه ها، از مواد رسانا بعنوان ماده انباشت استفاده می شود. لایه های رسانا دارای هدایت گرمایی و الکتریکی زیاد هستند و همچنین جلا و شفافیت خاص خود را دارند. از این لایه ها در ساخت اتصالات الکتریکی، نوارهای نازک در مدارهای مایکروویو و بعضی از قطعات الکتریکی دیگر استفاده می شود. در فلزات، الکترونها در باند هدایت وجود دارند و تعداد آنها بسیار زیاد است.

 

 

لایه های عایق یا دی الکتریک: مواد عایق یا دی الکتریک در باند هدایتشان در حالت عادی هیچ الکترونی وجود ندارد. بنابراین از لحاظ الکتریکی نارسانا هستند و در نتیجه عایق خوبی برای جداسازی فلزات از یکدیگر ، یا فلزات از نیمه رساناها در قطعات الکترونیکی می باشند و در مدارات مجتمع به صورت لایه نازک یا نوار نازک استفاده می شوند.

 

ادامه دارد ...

 

 

[Peyman 16150]

انواع رشد لایه های نازک

 

اصولا نوع رشد به شدت بر همکنش بین اتم های انباشت و اتم های بستر بستگی دارد، بi طوریکه می توان آن را به سه دسته کلی تقسیم کرد:

 

1 - رشد لایه ای (LG: Layer Growth or 2D,Frank-Merwe): این مدل بر هم کنش بین اتم های بستر و اتم های انباشت، بسیار قوی تر از اتم های هم نوع است. به گونه ای که پس از کامل شدن یک لایه، لایه بعدی شروع به رشد می کند.( تصویر زیر - شماره 1)

 

2 - رشد استرانسکی – کراستانف (SK: Stranski-Krastanove): در این مدل یک یا چند لایه تکمیل شده شکل می گیرد و سپس نوع رشد تغییر کرده و جزایر روی تک لایه های قبلی شروع به رشد میکنند. ( تصویر زیر - شماره 2)

 

3 - رشد جزیره ای (IG: Island Growth): اگر انرژی بر هم کنش بین اتم ها انباشت بزرگتر از انرژی بر هم کنش آنها با اتم های بستر باشد، رشد به صورت جزیره ای یا ولمر - وبر واقع می شود.( تصویر زیر - شماره 3)

 

 

 

 

انواع رشد لایه های نازک: 1) لایه ای، 2) استرانسکی- کراستانف، 3) جزیره ای

 

 

 

روش های ساخت لایه های نازک

 

روش هایی را که برای ساخت لایه های نازک مورد استفاده قرار می گیرد، می توان به شش گروه اصلی دسته بندی کرد:

1) روش های انباشت فیزیکی بخار PVD

2) روش های انباشت شیمیایی بخار CVD

3) روش های انباشت به کمک باریکه یونی

4) روش های اپی تکسی باریکه مولکولی MBE

5) روش های انباشت با پالس لیزر PLD

6) روش های حمام شیمیایی CBD

 

 

 

در پست های بعدی هر کدام از این روش ها جداگانه تشریح می شوند.

 

 

 

[Peyman 16150]

انباشت فیزیکی بخار (PVD)

 

فرآیند رسوب فیزیکی بخار (PVD) در ابتدا فقط برای رسوب دادن بخار فلزات توسط انتفال در خلاء و بدون انجام واکنش شیمیایی مورد استفاده قرار می گرفته است. سیستم و فرآیند PVD از کارایی بسیار بالایی برخوردار بوده و دامنه وسیعی از متغییرها را دربر می گیرد که برخی از آنها شامل واکنش های شیمیایی نیز می باشد. از این فرآیند برای تولید رسوب هایی از فلزات خالص، آلیاژها، ترکیبات و سرامیکها بر روی تقریبا انواع مختلف زیر لایه ها با شکلهای مختلف استفاده می شود. سرعت تشکیل پوشش در این روش تا 50 میکرون در دقیقه می رسد. دامنه کاربرد این روش در تمام زمینه های صنعتی و تکنولوژی برای ایجاد خواص سطحی مانند خواص الکتریکی، نوری، مکانیکی، شیمیایی و ... است. مهمترین روش های فیزیکی در ساخت لایه های نازک عبارتند از :

 

الف) روش تبخیر حرارتی

ب) روش پراکنشی (کندوپاش)

 

در روش تبخیر حرارتی از یک منبع بخار و یک زیر لایه در یک محفظه خلاء استفاده می شود. محفظه تا فشاری معمولا کمتر از 5 تا 10 تور تخلیه می شود. منبع بخار معمولا یک بوته گرم شده است. بدین ترتیب ماده پوشش به صورت بخار درآمده و اتمهای بخار در خط مستقیم به سمت زیر لایه حرکت کرده، بر روی آن کندانس شده و رسوب میکند.(شکل زیر)

 

تبخیر حرارتی مواد به صورت های مختلفی انجام می شود از جمله:

1) چشمه حرارتی مقاومتی؛

2) روش آنی تبخیر؛

3) تبخیر با استفاده از قوس الکتریکی؛

4) روش انفجاری سیم؛

5) تبخیر لیزری؛

6) استفاده از بمباران الکترونی.

 

 

 

 

 

روش پراکنشی (کندوپاش یا sputtring Methods) : در این روش یک نمونه از ماده پوشش و زیر لایه در محفظه خلاء قرار می گیرد. محفظه تا فشار 5 تا 10 تور و یا کمتر تخلیه شده و سپس یک گاز خنثی ،معمولا آرگون، به داخل آن فرستاده می شود ، به صورتی که فشار تا حد 2 تا 10 تور و یا بیشتر افزایش یابد. نمونه پوشش (هدف) که از زمین عایق شده است به یک منبع الکتریکی با 3000 ولت منفی وصل می شود. اعمال این ولتاژ، تخلیه شدید الکتریکی را موجب می شود. در نتیجه هاله ای از یون های آرگون به وجود می آید. یون های آرگون تولید شده با انرژی زیاد جذب نمونه پوشش یا هدف شده و توسط یک فرآیند انتقال گشتاور، اتم های نمونه پوشش از آن جدا می شوند. اتم های خارج شده به سمت زیر لایه حرکت کرده و بر روی آن کندانس شده و پوشش را تشکیل می دهند. (تصویر زیر)

 

روش پراکنشی به دو صورت عمده انجام می شود :

1) غیر واکنشی؛

2) واکنشی.

 

فرآیند غیر واکنشی مشابه توضیحات بالا است، اما فرآیندهای واکنشی خود به روش های زیر انجام می شود :

 

1) پراکنش دیودی؛

2) پراکنش RF؛

3) پراکنش تریود؛

4) پراکنش مگنترون؛

5) پراکنش مگنترون نامتوازن.

 

 

 

 

 

 

[Peyman 16150]

انباشت شیمیایی بخار CVD

 

روش های انباشت شیمیایی از بخار شامل روش هایی است که در آن جریانی از گاز که حاوی ترکیبات فرار ماده یا موادی است که می خواهیم پوشش دهیم، وارد یک محفظه خلا می شود. شرایط درون این محفظه کنترل شده است به نحوی که کنترل شرایط باعث انجام واکنش های شیمیایی در نزدیکی بستر یا روی بستر می شود و پوشش مورد نظر بر روی سطح تشکیل می گردد. مواد اضافی حاصل از واکنش های شیمیایی در طول فرآیند از سیستم خارج می شوند. لایه های به دست آمده از این روش می تواند لایه های فلزی – آلیاژی و ترکیبات نسوز و نیمه هادی باشند. (تصویر زیر)

 

 

 

 

پارامترهای مربوط به فرآیند نظیر دمای بستر، فشار گاز، غلظت مواد واکنش دهنده و نرخ جریان گاز تاثیر قابل توجهی بر خواص لایه بدست آمده دارند و با کنترل مناسب این پارامترها می توان به خواص مورد نظر دست یافت. به طور کلی واکنش هایی که در فرآیند CVD انجام می شود عبارتند از:

 

 

 

یک سیستم CVD به طور کلی از سه قسمت اصلی تشکیل شده است: سیستم توزیع گاز، رآکتور و سیستم تخلیه. سرعت لایه نشانی در این روش نسبتا بالاست و به حدود 10 تا 100 نانومتر در ثانیه می رسد. ضخامت لایه انباشته شده نیز یکنواخت و بدون تاثیر از شکل بستر است. یکی از روش های متداول لایه نشانی شیمیایی بخار، انباشت شیمیایی بخار به کمک پلاسما است (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition: PECVD) (تصویر زیر)

 

 

[Peyman 16150]

اپی تکسی باریکه مولکولی Mulecular Beam Epitaxy: MBE

 

دراین روش، منابع عنصری از طریق حرارت دادن با نرخ کنترل شده، تبخیر شده و سپس بر روی زیر لایه با دمای مناسب تقطیر می شوند. این عمل را تکنیک فوق خلاء UHV می گویند که در آن اشعه های مولکولی با اتم های تبخیر شده بر روی زیر کار متمرکز می گردند. برای اطمینان از خلوص لایه با اندازه کافی، وجود شرایط فوق خلاء ( حدود 9-10 تور ) لازم است. استفاده از شرایط فوق خلاء دارای دو مزیت است، اولا اتمها و مولکولها به صورت خیلی خالص به سطح رشد می رسند ثانیا فرآیند رشد را می توان با تکنیک های تشخیص و مشاهده در حالی که کریستال به صورت لایه اتمی رشد می کند، تحت نظارت و کنترل درآورد. تکنیک MBE بعنوان یک فن آوری عالی جهت رشد کریستالی و برای تولید ساختارهای پیچیده و متنوع و بویژه برای ساختارهای چند لایه با مبنای GaAs شناخته شده است. این روش ، ما را قادر میسازد تا کنترل دقیقی بر صفحات لایه و نیم رخ آن داشته باشیم، البته این روش بعلت استفاده از دستگاه فوق خلاء روش گران قیمتی است. (تصویر زیر)

 

 

[Peyman 16150]

لایه گذاری به وسیله پالس لیزری PLD

 

لایه گذاری به وسیله پالس لیزری Pulsed Laser Deposition: PLD یکی از روش های ارتقاء یافته PVD است که برای بهبود کیفی لایه های اکسیدی چند جزئی مورد استفاده قرار می گیرد. در این روش خروجی پالس کوتاه لیزری بر روی هدف جامد متمرکز شده و دمای قسمت کوچکی از هدف را بیش از دمای بخار افزایش میدهد. توده مواد بخار شده از لایه رسوب شده ، لایه نازک را بوجود آورده که به وسیله تکنیکهای دیگر PVD غیر قابل رسوب می باشد. در روش PVD و در حالتی که منابع تک عنصری مورد استفاده قرار گیرد ، دستیابی به لایه های نازک با ترکیب استیوکیومتری مشکل است، زیرا نسبت ورودی هر جزء باید کالیبره شده باشد. در روش PLD ترکیب بخار همان ترکیبی میباشد که در هدف وجود دارد، بنابراین رشد رسوب لایه آسانتر می شود.

 

توانایی پالس لیزری مواد میتواند از چند نظر مورد بررسی قرار گیرد. لیزر انرژی را در هدف ذخیره می ساخته و جذب پرتو بوسیله ماده هدف باعث داغ شدن سطح و تاثیر بر شکل آن میگردد. انرزی جذب شده در واحد حجم بستگی به عمق نفوذ چشمی ، پراکندگی حرارت و نسبتی که انرژی ذخیره شده است دارد. میزان انرژی ذخیره شده توسط پهنای PL تعیین می گردد. افزایش حرارت در سطح می تواند با توجه به نسبت میزان انرژی که در ماده ذخیره شده و میزان حرارتی که از دست رفته مورد محاسبه قرار گیرد. لیزر برای نقاط ریز تمرکز نموده (به عنوان نمونه چند میلی متر مربع) تا حجم ماده ای را که باید حرارت داده شود، به حداقل رساند که در بیشتر موارد حرارت سطحی در ماده ، بدنبال ذوب و بخار بوجود می آید.

 

 

 

 

[Peyman 16150]

لایه نشانی حمام شیمیایی Chemical Bath Deposition: CBD

 

روش CBD به لحاظ سادگی و اقتصادی بودن از دیر باز مورد توجه قرار گرفته است. از این روش میتوان برای تهیه لایه های نازک یکنواخت نیمه هادی ها ، لایه های اکسیدی و آلیاژها استفاده کرد. همچنین می توان سطوح بزرگ را با این روش لایه نشانی کرد. اساس این روش بدین گونه است که محلول های بوجود آورنده لایه مرکب در داخل ظرفی ریخته میشوند و بعد بستر به طور عمودی در ظرف حاوی محلول فرو برده می شود. ماده مورد نظر در روی بستر به طور یکنواخت می نشیند. روش CBD مستلزم کنترل رسوب از محلول ماده مرکب روی بستر مناسب میباشد. محلول معمولا در محیط قلیایی میباشد. معمولا با تغییر PH محلول، دمای محلول و غلظت پایدار کننده ، میتوان ضخامت فیلم و سرعت لایه نشانی را کنترل کرد.

 

 

 

 

 

[Peyman 16150]

کاربردهای خواص مکانیکی

 

لایه های نازک میتوانند به صورت لایه هایی برای کاهش اصطکاک، پوششهای ضد خوردگی و پوششی که بطور قابل ملاحظه بار قسمتهای مختلف مکانیکی را کاهش میدهد. مقاومت شیشه ای که با لایه ای از تیتانیوم پوشیده شده باشد افزایش میابد و اگر شیشه ای را با SiO پوشش دهیم کشش سطحی و واکنشهای شیمیایی آن اصلاح میشود. لایه هایی که بوسیله روش یونها آماده شده باشد چسبندگی فوق العاده زیادی پیدا میکنند. پوششهای تیتانیم کاربید و نیترید تیتانیوم که بسیار سخت هستند به منظور کاهش اصطکاک و افزایش عمر وسایلی از جنس استیل که در سرعتهای بسیار بالا مورد استفاده قرار میگیرند.

 

 

 

 

کاربردهای الکترونیکی

 

کاربردهای لایه های نازک در این زمینه در سالهای اخیر بسرعت پیشرفت داشته است. ساختمان کامپیوترهای دیجیتال و دیگر سیستم های الکترونیکی برای اندازه گیری و کنترل نیز از این تکنیک استفاده نموده است. از کاربردهای آن میتوان به: اتصالات الکتریکی و مقاومتها، خازنها، المانهای الکتریکی فعال، مدارهای مجتمع IC، کاربرد در مواد فرومانیتیک و ابر رساناها، المانهای اکوستیکی و استفاده از امواج سطحی، میکروالکترونیک، قطعات VLSI، صفحات نمایش، اپتوالکترونیک، ابر رسانایی در دماهای بالا، ابر شبکه ها اشاره کرد. LiNbO3 به علت خواص خوب پیزوالکتریک، الکترواپتیک، اثرات شکست نوری و اپتیک غیر خطی یکی از بهترین موادی است که در ساخت قطعات اکوستیکی سطحی، حافظه های هولوگرافی، و موجبرهای نوری به کار میرود. لذا استفاده از این ماده رو به افزایش است. اما تهیه و ساخت لایه های نازک LiNbO3 به دلیل بالا بودن نقطه ذوب آن و اینکه از اجزایی با فشار بخارهای مختلف تشکیل شده مشکل میباشد. لذا ساخت اینگونه لایه با ترکیب استیوکیومتری و همگنی اپتیکی کار دشواری است. روشهای مختلف مثل MBE وCVD برای تهیه این لایه بکار گرفته شده است. لایه های نازک مغناطیسی Pb(Zn,Ti)O3 اختصارا PZT با ساختار پروسکیت ABO3 در ساخت حافظه های RAM ، قطعات پیروالکترونیک و پیزوالکترونیک کاربردهای فراوانی دارند. مطالعات زیادی روی ساختار لایه های نازک PZT به روشهای مختلف اسپاترینگ، CVD و غیره صورت میپذیرد. لایه های نازک مقاومتیTFR کاربردهای وسیعی در ساخت مدارهای Hybride نیمه هادی پیدا کرده است این این لایه ها نسبت به لایه های ضخیم از لحاظ اندازه، پایداری و دقت دارای برتری هستند. TFR ها در مقایسه با مقاومتهای دیگر دارای مقاومت ویژه بالاتر، ظرفیت کوچکتر و مستقل از ولتاژ با تلورانس ساخت کوچکتر میباشند. از دیگر کاربردهای لایه های نازک استفاده آنها در ساخت باطریهای بسیار کوچک و با ضخامت کم میباشد.

 

 

 

 

 

[Peyman 16150]

کاربرد در صنایع اپتیک

 

اطلاعات زیادی درباره کاربرد لایه های نازک برای ایجاد پوششهای ضد انعکاسی روی شیشه های پنجره نمایش، عدسیهای دوربین و دیگر قطعات اپتیکی وجود دارد. این لایه عموما دارای ضخامتی کمتر از nm100 بوده و از مواد دی الکتریک شفاف با ضریب شکستی کوچکتر از بستر ساخته میشوند. در تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی لایه های مشابهی از لایه های نازک به عنوان پوششهای ضد انعکاسی روی جمع کننده های انرژی نشانده میشوند. تبدیل نور خورشید به انرژی مفید در تمامی جهان یک مسئله آشناست اصولا برای جمع کردن نور از صفحات جاذب استفاده میشود. صفحات جاذب در این قطعات ورقه هایی از آلومینیوم مس یا استیل گالوانیزه هستند. این ورقه ها توسط لایه هایی مسطح پوشانده میشوند این قطعات به منظور کمینه کردن افت گرما به صورت هدایتی و همرفتی به خوبی ایزوله میگردند. لذا تابش در دمای گاز این قطعات (درجه سانتیگراد 65-82 ) یک عامل مهم افت دما میباشد. بنابراین قطعات با بازدهی بالا بایستی دارای پوششهایی باشند که در ناحیه مرئی و نزدیک مادون قرمز جذب زیادی داشته باشند اما طول موجهای بزرگتر از نشر کمتری برخوردار باشند. برای این منظور از لایه های نازک در پوششهای ضد انعکاسی برای سلولهای خورشیدی استفاده میشود. از طرفی لایه های نازک به صورت پوششهای اپتیکی برای کاربردهای لیزر به طور گسترده ای استفاده میشوند. اصولا این لایه ها دارای جذب اپتیکی کمی هستند. گرمای تولید شده توسط جذب معمولا کم و محدود است. از دیگر کاربردهای اپتیکی لایه های نازک میتوان به دیودهای سدشکن SBD ، موجبرهای نوری و تداخل سنج میباشد.

 

 

 

 

کاربرد در صنایع متالورژی

 

وقتی که از پوششهای متالورژیکی صحبت میشود نه تنها با خواص فیزیکی و مکانیک مواد سروکار داریم بلکه با برهم کنشهای مواد با محیط اطرافشان و بستر نیز مواجه هستیم. اصولا کاربرد پوششهای متالورژیکی را میتوان به سه دسته تقسیم نمود:

1) پوششهای مکانیکی: شامل لایه های روانکاری، پوششهای مقاوم در برابر خوردگی، پوششهای سخت ابزار برش.

2) پوششهای شیمیایی: شامل پوششهای مقاوم در برابر سایش، پوششهای کاتالیزوری، تیغه و پره موتورها و توربینها

3) پوششهای تزئیناتی: شامل زیورآلات، پوشش بر روی محصولات مختلف مثل لوسترو شیرآلات .

 

در صنایع اتومبیل، برای کاستن وزن خودرو قطعات فلزی را میتوانند با پلاستیک پوشش داده شده با ماده ای سخت تعویض کنند.پلاستیکهای شفاف میتوانند برای پنجره اتومبیل مورد استفاده قرار گیرند. اما این پلاستیکها دارای سختی لازم برای این منظور نیستند لذا با نشاندن لایه ای از یک ماده شفاف غیرآلی روی پلاستیک، آنرا سخت میکنند. به منظور جلوگیری از میزان زیاد عبور اشعه خورشید از شیشه های اتومبیل، لایه های نازک چند لایه ای SiO2 / TiO2 به عنوان فیلترهای انعکاسی IR بکار میرود. قطرات آبی که روی شیشه اتومبیل میریزند، قابلیت دید راننده را کم میکنند. برای رفع این مشکل پوششهایی از مواد آلی (مثل هیروکربنها –CH3-CH2-CH ) توسط پراکنش واکنش پذیر (اسپاترینگ) روی شیشه ها انباشته میکنند. پوششهای سخت کربید تیتانیوم TiC ، نیترید تیتانیوم TiN و اکسید آلومینیوم Al2O3 موادی هستند که بطور گسترده ای برای بهبود بخشیدن سختی ابزار برش به کار میروند. روش معمول برای لایه نشانی این پوششها CVD میباشد و معمولا فقط نیترید تیتانیوم به روشهای PVD برای پوششهای مقاوم در برابر سایش روی ابزارهای فولادی نشانده میشود. همچنین روشهای PVD امکان ساخت لایه های مرکب نسوز جدید را فراهم می آورند.

 

 

 

[Peyman 16150]

ایجاد پوششهای شبه الماسی DLC

 

به دلیل خواص منحصر بفرد الماس، مطالعات وسیعی به منظور ایجاد پوششهای الماسی صورت گرفته است. این مطالعات اولین بار در سال 1950 در شوروی سابق و ایالات متحده آمریکا آغاز گردید. برای تشکیل لایه های نازک الماس روشهای مختلفی وجود دارد اما معمولا روشهای CVD و مخصوصا روش PACVD از سایر روشها بیشتر مورد توجه بوده است. لازم به ذکر است که انتخاب روش برای ایجاد DLC ، بستگی به پارامترهای متعدد و مختلفی نظیر میزان بازدهی، راحتی کار ، هزینه هدف از ایجاد پوشش، ماکزیمم سرعت رشد، توان مصرفی، فشار و دما و.. دارد.

 

 

 

 

کاربردهای دیگر

 

از دیگر کاربردهای لایه های نازک در علوم پزشکی میباشد. آنزیم ها در خارج از سلولها کاربردهای مختلفی دارند، اما ساختار این ملکولها موقعی که در خارج از محیط خود هستند، تغییر یافته و به سرعت دچار تخریب میشوند. محققین آزمایشگاه ملی نورث وست از یک روکش پلیمری جهت محافظت آنزیمها استفاده کرده اند. با این روش آنزیمها به مدت 5 ماه فعال باقی میمانند. البته روش تولید اینگونه لایه های نازک با سایر لایه متفاوت است و در این روش از حلالهای آلی، وینیل و تری متوکسی استفاده شده است. از دیگر کاربردهای لایه های نازک میتوان به استفاده آنها بر روی لوازم ورزشی اشاره کرد. توپهای تنیس دوجداره شرکت ویلسون دارای یک روکش نانوکامپوزیتی هستند، که باعث دوبرابر شدن میزان جهش آنها میگردد .در ضمن در موارد نظامی هم برای ایجاد پوششهای ضد خوردگی، ضد سایش و با استحکام بالا از لایه های نازک استفاده میگردد. لایه های نازک در صنایع هوا فضا نیز کاربرد دارند.

 

 

 

 

[Peyman 16150]

خلاصه نتایج

 

1) استفاده از لایه های نازک جهت بالا بردن خواص فیزیکی، مکانیکی، ظاهری امری اجتناب ناپذیر است.

 

2) دامنه کاربرد لایه های نازک بسیار متنوع بوده و شامل کاربردهای الکترونیکی، اپتیکی، متالورژیکی، تریبولوژیکی، پزشکی و... میباشد.

 

3) متداولترین روشهای لایه گذاری روشهای pvd و cvd میباشد که بنا به کاربرد هر یک دارای مزایای خاص خود میباشد.

 

4) هزینه راه اندازی اولیه اغلب این سیستمها به علت تکنولوژی خاص آن بالا بوده ولی در صورت راه اندازی برای یک سیستم تولید انبوه، صرفه جویی اقتصادی بالایی را شاهد خواهیم بود.

 

5) استفاده از لایه های نازک باعث بالا رفتن طول عمر قطعات و بهبود کارایی آنها میگردد.

 

6) تکنولوژی ساخت لایه های نازک در اغلب کشورهای پیشرفته در حال رشد میباشد و سرمایه گذاری عظیمی در این بخش صورت گرفته است.

 

7) در ایران متاسفانه قدم جدی در این رابطه برداشته نشده است و در صورت سرمایه گذاری در این بخش، افقهای روشنی در انتظار صاحبان صنایع خواهد بود.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[870230325 10]

سلام با تشکر از سایت خوبتون جرا متن مربوطه چکیده نداره

[Peyman 16150]

سلام با تشکر از سایت خوبتون جرا متن مربوطه چکیده نداره

 

دوست عزیز

شما یکبار متن رو به طور کامل بخوانید، پس از آن می توانید به راحتی خلاصه مطلب رو تهیه کنید.

 

 

 

 

[alirezaparmis 10]

دستتون درست

از مطلب شما استفاده زیادی بردم

[ElmtalabUser 10]

مطلب بسیار خوبی بود به ویژه تقسیم بندی روشها لایه های نازک