پایان نامه مهندسی مواد و متالوژی با عنوان اكسید ایندیم قلع

مواد و متالوژی
دانلود پایان نامه کارشناسی مهندسی مواد و متالوژی اكسید ایندیم قلع (ITO) پیشگفتار: ایندیم ایندیم ، عنصر شیمیایی است که با نشان In و عدد اتمی 49 در جدول تناوبی وجود دارد. این فلز حقیقی کمیاب که نرم و چکش‌خوار بوده و به‌راحتی ذوب می‌شود، از نظر شیمیایی مانند آلومینیوم و گالیم است، اما از نظر ظاهری بیشتر شبیه روی می‌باشد (همچنین سنگ معدن روی منبع اولیه ایندیم است). در حال حاضر ، عمده کاربرد آن در ساخت لایه‌های نازکی است که از آنها بعنوان لایه‌های روغن‌کاری شده استفاده می‌شود. (در جنگ جهانی دوم بعنوان پوشش چرخ دنده هواپیماهایی که در ارتفاع بالا پرواز می‌کردند، کاربرد زیادی داشت). قلع قلع ( انگلوساکسون tin و لاتین stannum) عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نشان Sn وعدد اتمی 50 وجود دارد.این فلز ضعیف چکش خوار و نقره ای که به آسانی در آزمایش‌های مربوط به هوا اکسیده نمی شود و در برابر فرسایش مقاوم است ، در بسیاری از آلیاژها وجود داشته و بعنوان پوشش مواد دیگر جهت جلوگیری از فرسایش آنها بکار می رود.قلع را عمدتا" از ماده معدنی کاسی تریت که در آن بصورت اکسید وجود دارد ، بدست می آورند. قلع فلزی است چکش خوار ، قابل انعطاف، شدیدا" بلورین وسفید نقره ای که ساختار بلوری آن هنگام خم شدن قطعه ای از قلع صدای خاصی ایجاد می کند( علت آن شکست بلورها است).این فلز دربرابر فرسایش ناشی از آب تقطیر شده دریا و آب لوله کشی مقاومت می کند اما بوسیله اسیدهای قوی و موادقلیایی و نمکهای اسیدی مورد حمله قرار می گیرد. هنگامیکه اکسیژن بصورت محلول است قلع بعنوان کاتالیزور عمل کرده و واکنشهای شیمیایی را تسریع می کند. درصورتیکه آنرا درحضور آزمایش‌های مربوط به هوا حرارت دهند Sn2 حاصل می شود. Sn2 اسید ضعیفی بوده و با اکسیدهای بازی تولید نمکهای قلع می کند.قلع را می توان به مقدار زیادی جلا داد و بعنوان پوشش سایر مواد جهت ممانعت از فرسودگی یا واکنشهای شیمیایی دیگرمورد استفاده قرار می گیرد.این فلز مستقیما" با کلر و اکسیژن ترکیب می شود و و جایگزین هیدروژن اسیدهای رقیق می گردد.قلع در دماهای معمولی انعطاف پذیر است اما در صورتیکه گرم شود شکننده می شود. اكسید ایندیم قلع (ITO) In2O3:Sn که اكسید ایندیم قلع (ITO) نامیده می شود، یک نیمه هادی دژنره نوع n است. این ماده که یکی از معروفترین اکسیدهای رسانای شفاف (TCO) است دارای گپ پهن و باند ممنوعه اپتیکی مستقیم است.اصلی ترین ویژگی ITO، رسانایی آن در عین شفافیت آن است. ITO نور مرئی را از خود عبور می دهد اما در مقابل نور مادون قرمز از خود خاصیت بازتابی نشان می دهد. همین ویژگی است که ITO را به عنوان یک اکسید رسانای شفاف برای کاربرهای گوناگون الکترونیکی مناسب می سازد. کلمات کلیدی: قلع اکسید ایندیم نیمه هادی دژنره اکسید رسانای شفاف اكسید ایندیم قلع فصل اول 1-1- معرفی ITO و ویژگی های آن 1-1-1- خواص عمومی و ساختار فیزیکی 1-1-2- خواص الکتریکی 1-1-3- تحرک حامل های آزاد؛ مکانیزم پراکندگی 1-1-4- ویژگی های اپتیکی 1-1-5- ثابتهای اپتیکی 1-1-6- ساختار باند 1-2- روشهای لایه نشانی ITO 1-2-1- تبخیر حرارتی 1-2-2- لایه گذاری به روش بخار شیمیایی 1-2-3- افشانه گرما کافت (Spry pyrolysis) 1-2-4- چاپ صفحه ای (screen printing) 1-2-5- لایه گذاری توسط باریکه الکترونی (e – beam) 1-2-6- لایه گذاری به روش بخار شیمیایی 1-3- تماس نیمه هادی ITO 1-3-1- تحلیل دیاگرام باند انرژی تماس MS فصل دوم 2-1 عملیات قبل از لایه نشانی 2-1-1- استفاده از محلول (RCA) 2-1-2- استفاده از حمام اولتراسونیک 2-1-3- گرما دهی به زیر لایه 2-2 عملیات لایه نشانی 2-2-1- کندوپاش 2-2-2- اساس مکانیزم کندوپاش 2-2-3- dc کندوپاش 2-2-4- rf کندوپاش 2-2-5- مگنترون کندوپاش 2-2-6- کندوپاش واکنشی 2-2-7- مزیت های فرایند کندوپاش 2-2-8- سیستم لایه نشانی مورد استفاده در این پروژه 2-2-9- تاثیر فاصله بین هدف و زیرلایه بر خواص فیلم ITO 2-2-10- تاثیر فشار جزئی اکسیژن روی ویژگی های فیلم ITO - عملیات پس از لایه نشانی - فرایند پس گرمایش فصل سوم 3-1- الگودهی به نمونه ها 3-1-1- طراحی و ساخت الگو 3-1-2- انواع فتورزیست 3-1-3- روش Lift-off 3-1-4- روش زدایش (etching) 3-1-4-1- زدایش خشک 3-1-4-2- زدایش تر 3-2- ضخامت سنجی 3-3- اندازه گیری مقاومت تماس 3-4- اندازه گیری مقاومت ورقه ای 3-4-1- پروب چهار نقطه ای 3-5- روش های کریستالوگرافی 3-5-1- بررسی با کمک میکروسکوپ نوری 3-5-2- بررسی با میکروسکوپ الکترونی 3-5-3- میکروسکوپ اسکن کننده الکترونی (SEM) و تحلیل تفکیک کننده اشعه ایکس (EDX) 3-5-4- میکروسکوپ انتقال دهنده الکترون (TEM) 3-5-6- شناسایی بر اساس تفرق اشعه ایکس (XRD) 3-5-7- RBS 3-5-8- بررسی با کمک میکروسکوپ نیرو اتمی (AFM) 3-6- طیف سنجی فروسرخ 3-6-1- فرایند جذب فروسرخ 3-6-2- موارد کاربرد طیف فروسرخ 3-6-3- حرکات ارتعاشی 3-6-4- دستگاه طیف سنج فروسرخ