Growth, structural characterization and Electrical

 














































‫ ﺗﻬﻴﻪ ﺷﺪه‬Si ‫رﺷﺪ و ﻣﺸﺨﺼﻪ ﻳﺎﺑﻲ ﺳﺎﺧﺘﺎري و اﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻲ ﻧﺎﻧﻮ ذرات‬ ‫ﺑﻪ روش ﺗﺒﺨﻴﺮ ﺑﺎ ﺑﺎرﻳﻜﻪ اﻟﻜﺘﺮوﻧﻲ‬ ‫رﺿﺎ ﺛﺎﺑﺖ دارﻳﺎﻧﻲ‬ (‫ داﻧﺸﮕﺎه اﻟﺰﻫﺮا)س‬،‫ﮔﺮوه ﻓﻴﺰﻳﻚ‬

‫ﻧﺮﮔﺲ ﺻﺎدق ﺑﻴﮕﻲ‬ ‫ﮔﺮوه ﻓﻴﺰﻳﻚ داﻧﺸﮕﺎه آزاد اﺳﻼﻣﻲ واﺣﺪ ﺷﻬﺮري‬

SI

D

( 89/8/6 : ‫ ﭘﺬﻳﺮش ﻣﻘﺎﻟﻪ‬- 89/1/22 : ‫) درﻳﺎﻓﺖ ﻣﻘﺎﻟﻪ‬

‫ﭼﻜﻴﺪه‬

‫ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺳﻄﺤﻲ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻫﺎ ﺑﻪ روش ون در‬.‫ ﺳﺎﺧﺘﻪ ﺷﺪ‬85° ‫ و‬75° ،0° ‫ در زاوﻳﺎي‬p-Si(111) ‫ ﺑﻪ روش ﺗﺒﺨﻴﺮ ﺑﺎ ﺑﺎرﻳﻜﻪ ﺑﺮ روي زﻳﺮ ﻻﻳﻪ‬Si ‫ﻧﺎﻧﻮ ذرات‬ ‫ ﻧﺎﻧﻮ ذرات ﺳﻴﻠﻴﻜﺎن ﺑﺎ ﺗﺨﻠﺨﻞ ﺑﻴﺸﺘﺮي‬85° ‫ ﺑﻪ‬75° ‫ ﻧﺘﺎﺋﺞ ﻧﺸﺎن داد ﺑﻪ ﻋﻠﺖ اﻓﺰاﻳﺶ زاوﻳﻪ از‬.‫ﭘﺎو اﻧﺪازه ﮔﻴﺮي و ﺑﺎ ﻧﻤﻮﻧﻪ زﻳﺮ ﻻﻳﻪ ﺳﻴﻠﻴﻜﺎن ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﺷﺪ‬ ‫ اﻳﻦ در ﺣﺎﻟﻴﺴﺖ ﻛﻪ ﻣﺴﺎﺣﺖ ﺳﻄﺤﻲ و در‬.‫ ﺗﻮاﻧﺎﻳﻲ ﺣﻤﻞ ﺟﺮﻳﺎن ﺑﻴﺸﺘﺮ در وﻟﺘﺎژ ﻫﺎي ﻣﺸﺎﺑﻪ از ﺧﻮد ﻧﺸﺎن ﻣﻲ دﻫﺪ‬85° ‫ﺷﻜﻞ ﻣﻲ ﮔﻴﺮﻧﺪ در ﻧﺘﻴﺠﻪ ﻧﻤﻮﻧﻪ‬

of

‫ﻣﻮرﻓﻮﻟﻮژي ﺳﻄﺤﻲ و ﺗﺼﻮﻳﺮ‬.‫ ﺑﻪ ﻣﺮاﺗﺐ ﺑﺰرﮔﺘﺮاز زﻳﺮ ﻻﻳﻪ ﺳﻴﻠﻴﻜﺎن ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ‬85° ‫ و ﻧﻤﻮﻧﻪ‬85° ‫ ﺑﻪ ﻣﺮاﺗﺐ ﺑﺰرﮔﺘﺮ از‬75° ‫ﻧﺘﻴﺠﻪ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺳﻄﺤﻲ ﻧﻤﻮﻧﻪ‬ .‫ ﻧﺘﺎﻳﺞ ﻧﺸﺎن داد ﻛﻪ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺑﺎ ﺗﺨﻠﺨﻞ ﺑﻴﺸﺘﺮ داراي ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺳﻄﺤﻲ ﻛﻤﺘﺮ ﻣﻲ ﺷﻮد‬.‫ ﻣﻮرد ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺖ‬SEM ‫ﺳﻄﺢ ﻣﻘﻄﻌﻲ ﻓﻴﻠﻤﻬﺎ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از‬

ive

.‫ اﻳﻦ ﭘﻴﻮﻧﺪﮔﺎه داراي رﻓﺘﺎر ﻏﻴﺮ ﺧﻄﻲ اﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻲ و دﻳﻮد ﮔﻮﻧﻪ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ‬.‫ ﻣﻮرد ﺑﺮرﺳﻲ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺖ‬nSi/p-Si(111) ‫ ﭘﻴﻮﻧﺪﮔﺎه‬I-V ‫ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﻣﺸﺨﺼﻪ‬

. ‫ – ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺳﻄﺤﻲ – ﺗﺨﻠﺨﻞ‬Si ‫ – ﻧﺎﻧﻮ ذرات‬GLAD (glancing angle deposition) ‫ روش ﻧﻬﺸﺖ‬:‫واژهﻫﺎي ﻛﻠﻴﺪي‬

ch

Growth, structural characterization and Electrical Behavior of Silicon Nano Particles prepared by Evaporation Method with Electron Beam R. S. Dariani

Ar

Department of Physics, Alzahra University

N. Sadeghbeigi

Department of Physics, Azad Islamic University, Share Rey Branch

Abstract Silicon nano particles were fabricated at angles, 0, 75 and 85 degrees on p-Si(111) wafer by evaporation method with electron beam. Sheet resistance of samples were measured by Van der Pauw method and compared with silicon wafer one's. Results showed that by increasing angle from 75° to 85° silicon nano particles were formed by more porosity، therefore 85° sample can carry more current in similar voltages. Mean while surface area and sheet resistivity of 75° sample was more than 85° sample and also 85° sample was more than silicon wafer. Surface morphology and SEM surface picture were studied. Results showed that samples with more porosity had low sheet resistance. Also, I-V characteristic of nSi/p-Si(111) junction were reviewed. This junction had non linear electric and diode like behavior. Keywords: Glancing Angle deposition، Silicon Nano Particles، Surface Resistance، Porosity. E-mail of corresponding author: [email protected]

www.SID.ir

‫
‬

‫ﺛﺎﺑﺖ دارﻳﺎﻧﻲ وﺻﺎدق ﺑﻴﮕﻲ ﻧﺎﻧﻮ ذرات ‪ Si‬ﺗﻬﻴﻪ ﺷﺪه ﺑﻪ روش ﺗﺒﺨﻴﺮ ﺑﺎ ﺑﺎرﻳﻜﻪ اﻟﻜﺘﺮوﻧﻲ‪،‬‬

‫‬ ‫ ‬

‫ ‬

‫‬

‫ ‬

‫ ‬

‫‬

‫‬

‫‬

‫‬

‫‬

‫‬

‫‬

‫‬

‫ ‬

‫‬ ‫‬

‫‬

‫‬

‫ ‬

‫
‬

‫ﺑﻪ ﺗﺎزﮔﻲ ﺗﻮﺟﻪ وﻳﮋه اي ﺑﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻫﺎي ﻧﺎﻧﻮ ﺳﺎﺧﺘﺎر ﻣﻌﻄﻮف‬

‫روﺷﻨﻲ در ﺳﺎﺧﺖ ﻧﺎﻧﻮﺳﺎﺧﺘﺎرﻫﺎ‪ ،‬ﭘﻴﺶ رو دارد‪ .‬ﺳﺎﺧﺘﺎرﻫﺎي‬

‫ﺷﺪه اﺳﺖ‪ .‬زﻳﺮا ﺑﺎ ﮔﺬاراﻧﺪازه ذرات از ﻣﻴﻜﺮو ﺑﻪ ﻧﺎﻧﻮ‪ ،‬ﺑﺪﻟﻴﻞ‬

‫ﺑﻪ دﺳﺖ آﻣﺪه در اﻳﻦ روش ﺑﻪ ﺳﺎﺧﺘﺎر ﻓﺮاﻛﺘﺎﻟﻲ ﻧﺰدﻳﻚ ﺑﻮده و‬

‫اﻓﺰاﻳﺶ ﻧﺴﺒﺖ ﺳﻄﺢ ﺑﻪ ﺣﺠﻢ و اﺛﺮات ﻣﺤﺪودﻳﺖ ﻛﻮاﻧﺘﻮﻣﻲ‬

‫ﺑﻪ ﻧﻮﻋﻲ ﻣﻲ ﺗﻮان از رواﺑﻂ ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ اﻳﻦ ﺳﺎﺧﺘﺎر ﻛﻤﻚ‬

‫ﻧﺎﺷﻲ از اﻧﺪازه ذرات ﺑﺮﺧﻲ از وﻳﮋﮔﻲ ﻫﺎي ﻓﻴﺰﻳﻜﻲ دﺳﺘﺨﻮش‬

‫ﮔﺮﻓﺖ]‪ .[5‬اﻳﻦ روش ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﺗﺒﺨﻴﺮ ﺣﺮارﺗﻲ‪ ،‬ﺗﺒﺨﻴﺮ ﺑﺎ‬

‫ﺗﻐﻴﻴﺮ ﻣﻲ ﺷﻮﻧﺪ]‪ .[1‬اﻓﺰاﻳﺶ ﻧﺴﺒﺖ ﺳﻄﺢ ﺑﻪ ﺣﺠﻢ ﻛﻪ ﺑﺎ ﻛﺎﻫﺶ‬

‫ﺑﺎرﻳﻜﻪ اﻟﻜﺘﺮوﻧﻲ و ﻛﻨﺪوﭘﺎش ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﺪ اﻧﺠﺎم ﺷﻮد‪ .‬اﮔﺮﭼﻪ ﺑﻪ‬

‫ﺗﺪرﻳﺠﻲ اﻧﺪازه ذره رخ ﻣﻲ دﻫﺪ‪ ،‬ﺑﺎﻋﺚ ﻏﻠﺒﻪ رﻓﺘﺎر اﺗﻢ ﻫﺎي‬

‫ﻋﻠﺖ ﻧﻴﺎز ﺑﻪ ﺑﺎرﻳﻜﻪ اﻟﻜﺘﺮوﻧﻲ ﻣﺘﻤﺮﻛﺰ در ﻳﻚ ﻧﻘﻄﻪ‪ ،‬روش‬

‫واﻗﻊ در ﺳﻄﺢ ذره ﺑﺮ رﻓﺘﺎر اﺗﻢ ﻫﺎي دروﻧﻲ ﻣﻲ ﺷﻮد‪ .‬اﻳﻦ‬

‫ﻛﻨﺪوﭘﺎش ﻓﻴﺰﻳﻜﻲ در اوﻟﻮﻳﺖ ﻧﻤﻲ ﺑﺎﺷﺪ‪ ،‬ﻣﮕﺮ اﻳﻨﻜﻪ ﺑﺎ‬

‫ﭘﺪﻳﺪه ﺑﺮ وﻳﮋﮔﻲ ﻫﺎي ذره در ﺣﺎﻟﺖ ﻣﻨﻔﺮد و ﺑﺮ اﻧﺪرﻛﻨﺶ آن ﺑﺎ‬

‫روش ﻫﺎي ﺧﺎﺻﻲ ﺑﺎرﻳﻜﻪ ﻓﺮودي ﺑﺮ ﻫﺪف را ﺑﺎرﻳﻚ ﻧﻤﺎﻳﻨﺪ‬

‫دﻳﮕﺮ ﻣﻮاد اﺛﺮ ﻣﻲ ﮔﺬارد‪ .‬ﺳﻄﺢ زﻳﺎد‪ ،‬ﻧﻘﺶ ﻣﻬﻤﻲ در ﻛﺎرﻛﺮد‬

‫]‪ .[6-8‬ﻻﻳﻪ ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﺪ از ﻣﻮاد ﻣﺨﺘﻠﻒ ﻣﺎﻧﻨﺪ ‪،Cu[9] SiO،Cr‬‬

‫ﻛﺎﺗﺎﻟﻴﺰورﻫﺎ و ﺳﺎﺧﺘﺎرﻫﺎﻳﻲ ﻣﺎﻧﻨﺪ اﻟﻜﺘﺮودﻫﺎ ﻳﺎ اﻓﺰاﻳﺶ ﻛﺎرآﻳﻲ‬

‫]‪ [11]، MgF2 [10‬و ﻣﻮاد دﻳﮕﺮ ﺑﺎﺷﺪ‪ .‬زﻳﺮﻻﻳﻪ ﻧﻴﺰ ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﺪ از‬

‫‪D‬‬

‫ﻣﻘﺪﻣﻪ‬

‫اﻳﻦ روش ﺑﻪ ﻋﻠﺖ دارا ﺑﻮدن ﻣﺰاﻳﺎي ﮔﻮﻧﺎﮔﻮن دﻳﮕﺮ‪ ،‬آﻳﻨﺪه‬

‫‪SI‬‬

‫ﻣﻮاد دﻳﮕﺮ ﺑﺎﺷﺪ‪ .‬ﺳﺎﺧﺘﺎر ﻻﻳﻪ ﻧﺎزك ﺑﺴﺘﻪ ﺑﻪ ﺛﺎﺑﺖ )اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﻫﺎي‬

‫ﻧﺎﻧﻮ ﻛﺎﻣﭙﻮزﻳﺖ ﻫﺎ ﻣﻲ ﺷﻮد و ﻣﻨﺠﺮ ﺑﻪ وﻳﮋﮔﻲ ﻫﺎﻳﻲ ﻣﺎﻧﻨﺪ‬

‫ﺻﺎف ]‪4،13‬و‪ ،[14‬ﺳﺘﻮن ﻫﺎي ﻣﺎﻳﻞ]‪15‬و‪ ([16‬ﻳﺎ دوار ﺑﻮدن‬

‫اﻓﺰاﻳﺶ اﺳﺘﺤﻜﺎم ﻳﺎ اﻓﺰاﻳﺶ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺣﺮارﺗﻲ ﻳﺎ ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ‬

‫زﻳﺮﻻﻳﻪ )ﺷﺒﻪ ﻓﺮاﻛﺘﺎﻟﻲ]‪5‬و‪ ،([17‬ﺗﻐﻴﻴﺮ ﺳﺮﻋﺖ زاوﻳﻪ اي ﺑﺎ زﻣﺎن‬

‫ﻣﻲ ﮔﺮدد‪ .‬اﻳﻦ ﻣﻮاد در ﺑﺎزه ي ﺑﻴﻦ اﺛﺮات ﻛﻮاﻧﺘﻮﻣﻲ اﺗﻢ‬

‫)اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﻫﺎي ﺑﺎ ﻗﻄﺮ ﻣﺘﻐﻴﺮ]‪ ،([4‬ﺗﻐﻴﻴﺮ زاوﻳﻪ ﺷﺎر ﻓﺮودي ﻧﺴﺒﺖ‬

‫ﻫﺎ\ﻣﻮﻟﻜﻮل ﻫﺎ و ﺧﻮاص ﻣﻮاد ﺗﻮده اي ﻗﺮار ﻣﻲ ﮔﻴﺮﻧﺪ و ﻣﻲ‬

‫ﺑﻪ زﻳﺮ ﻻﻳﻪ ﺑﻪ ﻃﻮر ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ)ﻣﺎرﭘﻴﭻ ]‪15،18‬و‪ ([19‬و ﻧﺎﭘﻴﻮﺳﺘﻪ‬

‫ﺗﻮان وﻳﮋﮔﻲ ﻫﺎي ﻓﻴﺰﻳﻜﻲ ﮔﻮﻧﺎﮔﻮن آﻧﻬﺎ را ﺑﻪ ﭘﺪﻳﺪهﻫﺎي در‬

‫)زﻳﮓ زاگ]‪9‬و‪ [21] ([20‬و ﺗﻐﻴﻴﺮ دﻣﺎي زﻳﺮﻻﻳﻪ]‪ [15‬ﻣﺘﻔﺎوت‬

‫ﮔﺴﺘﺮه اﺑﻌﺎد ﻧﺎﻧﻮﻣﺘﺮي ﻫﻤﺒﺴﺘﻪ ﻛﺮد‪ .‬اﻳﻦ ﺗﻮاﻧﺎﻳﻲ‪ ،‬اﻣﻜﺎن ﺗﻐﻴﻴﺮ و‬

‫ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد‪ .‬ﺑﺎ ﺗﺮﻛﻴﺐ ﻓﺮآﻳﻨﺪﻫﺎي ﻣﺰﺑﻮر‪ ،‬ﺳﺎﺧﺘﺎرﻫﺎي دﻳﮕﺮ‪،‬‬

‫ﻛﺴﺐ وﻳﮋﮔﻲ ﻫﺎي ﻣﻄﻠﻮب را ﻣﻲ دﻫﺪ‪.‬‬

‫ﻣﺎﻧﻨﺪ ﺳﺘﻮن ﻫﺎي ﭘﻮﺷﺶ داده ﺷﺪه‪ ،‬ﺳﺘﻮن ﻫﺎي ﻣﻮاج‪،‬‬

‫ﻋﻼوه ﺑﺮ اﻳﻦ‪ ،‬ﻛﻮﭼﻜﻲ اﺑﻌﺎد ﻧﺎﻧﻮ ﺳﺎﺧﺘﺎرﻫﺎ آﻧﻬﺎ را ﺳﺎزﻧﺪه‬

‫اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﻫﺎي زﻳﮓ زاﮔﻲ ﺑﺎ ﻗﻄﺮ ﻣﺘﻐﻴﺮ و ﺳﺎﺧﺘﺎر ﮔﻞ ﻛﻠﻢ]‪ [3‬را‬

‫ﺑﻠﻮك ﻫﺎي ﻧﺎﻧﻮ اﻟﻜﺘﺮوﻧﻴﻚ‪ ،‬ﻓﻮﺗﻮﻧﻴﻚ و ﻣﻬﻨﺪﺳﻲ زﻳﺴﺖ‬

‫ﻧﻴﺰ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از اﻳﻦ روش ﺳﺎﺧﺖ‪.‬‬

‫ﻣﻲ ﻛﻨﺪ ﻛﻪ ﺑﻪ ﻋﻠﺖ ﺧﻮاص ﻣﻨﺤﺼﺮ ﺑﻪ ﻓﺮدي ﻣﺎﻧﻨﺪ ﻣﻘﺎوﻣﺖ‬

‫ﻻﻳﻪ ﻧﺸﺎﻧﻲ ﻣﺎﻳﻞ در اﻏﻠﺐ ﺧﻮاص ﻣﺸﺎﻫﺪه ﭘﺬﻳﺮ ﻓﻴﻠﻢ ﻣﺜﻞ‬

‫ﻣﻜﺎﻧﻴﻜﻲ ﺑﺎﻻ و ﺷﺪت ﻟﻮﻣﻴﻨﺴﺎﻧﺲ زﻳﺎد ]‪ [2‬ﻣﻮرد ﺗﻮﺟﻪ ﺑﺴﻴﺎري‬

‫ﺗﻨﺶ‪ ،‬ﭼﮕﺎﻟﻲ‪ ،‬ﺑﻲ ﻧﻈﻤﻲ اﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻲ‪ ،‬ﺑﻲ ﻧﻈﻤﻲ ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻲ‪،‬‬

‫از ﮔﺮوه ﻫﺎي ﺗﺤﻘﻴﻘﺎﺗﻲ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺘﻪ اﻧﺪ‪.‬‬

‫دوﺷﻜﺴﺘﻲ ﻧﻮري و دورﻧﮓ ﻧﻤﺎﻳﻲ]‪ ،[22-24 ،18-20‬رﻓﺘﺎرﻫﺎي‬

‫در ﺣﺎل ﺣﺎﺿﺮ ﻳﻜﻲ از ﻣﻮﺿﻮﻋﺎت ﺑﺴﻴﺎر ﻣﻬﻢ ﭼﮕﻮﻧﮕﻲ‬

‫اﻟﻜﺘﺮوﻛﺮﻣﻴﻚ اﺛﺮ دارد‪ .‬ﺷﺒﻴﻪ ﺳﺎزي راﻳﺎﻧﻪ اي از رﺷﺪ ﻻﻳﻪ ﻧﺎزك‬

‫ﺳﺎﺧﺖ ﻣﻮﺛﺮ و ﻗﺎﺑﻞ ﻛﻨﺘﺮل اﻳﻦ ﻧﺎﻧﻮ ﺳﺎﺧﺘﺎرﻫﺎ اﺳﺖ‪ .‬ﭼﻨﺪﻳﻦ‬

‫در درك رﻓﺘﺎر اﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻲ‪ ،‬ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻲ‪ ،‬اﭘﺘﻴﻜﻲ و ﺳﺎﺧﺘﺎر ﻻﻳﻪ‬

‫رﻫﻴﺎﻓﺖ ﻛﻠﻲ ﺑﺮاي ﺳﺎﺧﺖ آﻧﻬﺎ وﺟﻮد دارد ]‪ .[3‬ﻳﻜﻲ از اﻳﻦ‬

‫ﺑﺴﻴﺎر ﻛﻤﻚ ﻣﻲ ﻛﻨﺪ]‪24‬و‪.[25‬‬

‫روش ﻫﺎﻳﻲ ﻛﻪ ﺗﻮاﻧﺎﻳﻲ ﻛﺎﻓﻲ ﺑﺮاي ﺗﻐﻴﻴﺮ ﻗﻄﺮ‪ ،‬ﺟﻬﺖ ﮔﻴﺮي و‬

‫روش ‪ GLAD‬ﻳﻚ روش ﻧﻬﺸﺖ ﺗﺒﺨﻴﺮ ﻓﻴﺰﻳﻜﻲ اﺳﺖ ﻛﻪ ﺑﺮ‬

‫ﻣﻜﺎن رﺷﺪ ﻧﺎﻧﻮ ﺳﺎﺧﺘﺎرﻫﺎ را دارد و در ﺳﺎل ‪ 1998‬ﻣﻌﺮﻓﻲ و‬

‫ﭘﺎﻳﻪ روش ﻧﻬﺸﺖ زاوﻳﻪ ﻣﺎﻳﻞ ﺑﻨﺎ ﻧﻬﺎده ﺷﺪه اﺳﺖ‪ .‬ﺑﻴﺸﺘﺮ‬

‫اﺑﺪاع ﺷﺪ‪ ،‬روش ﻧﻬﺸﺖ ﺑﺎ زاوﻳﻪ ﻣﺎﻳﻞ ‪(glancing angle‬‬

‫ﻣﻜﺎﻧﻴﺰم ﻫﺎي اﺻﻠﻲ رﺷﺪ در ‪ GLAD‬ﻣﺸﺎﺑﻪ ﻧﻬﺸﺖ زاوﻳﻪ‬

‫)‪ GLAD deposition‬ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ ]‪ ،[4‬ﻛﻪ ﺑﺎ ﻛﻨﺘﺮل ﻣﻮﻗﻌﻴﺖ‬

‫ﻣﺎﻳﻞ اﺳﺖ‪ ،‬اﻟﺒﺘﻪ ﺗﻐﻴﻴﺮاﺗﻲ ﻧﻴﺰ وﺟﻮد دارد‪ .‬در ﺷﺮاﻳﻂ اﻳﺪه آل در‬

‫زﻳﺮ ﻻﻳﻪ‪ ،‬اﻣﻜﺎن ﺳﺎﺧﺖ ﻻﻳﻪ ﻫﺎي ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺳﺘﻮﻧﻲ اﺑﻌﺎد ﻧﺎﻧﻮ ﺑﺎ‬

‫ﻧﻬﺸﺖ زاوﻳﻪ ﻣﺎﻳﻞ در ﺷﺮاﻳﻂ اﻳﺪه آل زاوﻳﻪ ﻓﺮود ﺑﺎرﻳﻜﻪ‬

‫ﺗﺨﻠﺨﻞ و ﺷﻜﻞ ﻫﺎي ﻛﻨﺘﺮل ﺷﺪه را ﻓﺮاﻫﻢ ﻣﻲ آورد‪ .‬ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ‬

‫ﺗﺒﺨﻴﺮﺷﺪه ﺑﺎ ﺑﺮدار ﻋﻤﻮد ﺑﺮ ﺳﻄﺢ زﻳﺮ ﻻﻳﻪ ﺑﺰرگ اﺳﺖ ﻛﻪ‬

‫ﻓﻨﺎوري ﻫﺎﻳﻲ ﻫﻤﭽﻮن ﭘﻴﻞ ﺳﻮﺧﺘﻲ و ﺑﺎﺗﺮي ﻫﺎ ﺑﺎزي ﻣﻲ ﻛﻨﺪ‪.‬‬

‫ﺳﻄﺢ زﻳﺎد ﻧﺎﻧﻮذرات ﺑﺎﻋﺚ اﻧﺪرﻛﻨﺶ زﻳﺎد ﺑﻴﻦ ﻣﻮاد ﻣﺨﻠﻮط در‬

‫ﺟﻨﺲ ﺷﻴﺸﻪ‪ ،‬وﻳﻔﺮ ﺳﻴﻠﻴﻜﻦ]‪8‬و‪ ،[12‬ﺳﻴﻠﻴﻜﻦ ﻣﺘﺨﻠﺨﻞ]‪ [13‬و‬

‫‪of‬‬

‫‪ive‬‬

‫‪ch‬‬

‫‪Ar‬‬

‫‪www.SID.ir‬‬

‫ﺛﺎﺑﺖ دارﻳﺎﻧﻲ وﺻﺎدق ﺑﻴﮕﻲ ﻧﺎﻧﻮ ذرات ‪ Si‬ﺗﻬﻴﻪ ﺷﺪه ﺑﻪ روش ﺗﺒﺨﻴﺮ ﺑﺎ ﺑﺎرﻳﻜﻪ اﻟﻜﺘﺮوﻧﻲ‪،‬‬

‫‬ ‫ ‬

‫ ‬

‫‬

‫ ‬

‫‬

‫ ‬

‫‬

‫‬

‫‬

‫‬

‫‬

‫‬

‫‬

‫ ‬

‫‬ ‫‬

‫‬

‫‬

‫ ‬

‫
‬

‫
‬

‫ﺑﺮدار داراي دو ﻣﻮﻟﻔﻪ ﻋﻤﻮدي و ﺟﺎﻧﺒﻲ اﺳﺖ ﻛﻪ ﺳﺒﺐ ﻣﻲ ﺷﻮﻧﺪ‬

‫اﺗﺼﺎل ﻫﺎ وﻟﺘﺎژ و ﺟﺮﻳﺎن ﻧﺴﺒﺘﺎ ﺑﺰرگ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ‪ ،‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﻣﻘﺎوﻣﺖ‬

‫زﻳﺮﻻﻳﻪ از ﻫﺮ دو ﺟﻬﺖ ﻋﻤﻮدي و اﻓﻘﻲ ﺷﺎر ﺑﺨﺎر را درﻳﺎﻓﺖ‬

‫ﺳﻄﺤﻲ اﺗﺼﺎل ﻫﺎ ﻛﻮﭼﻚ اﺳﺖ‪ .‬ﻳﻜﻲ دﻳﮕﺮ از راﻳﺞ ﺗﺮﻳﻦ روش‬

‫ﻧﻤﺎﻳﺪ‪ .‬در ﻃﻲ ﻧﻬﺸﺖ ﺑﺮ ﻳﻚ زﻳﺮﻻﻳﻪ ﺗﺨﺖ‪ ،‬اﺗﻢ ﻫﺎي ﻓﺮودي ﺑﻄﻮر‬

‫ﻫﺎ در ﭘﺮوب ﭼﻬﺎر ﺳﻮزﻧﻲ اﺳﺖ‪ .‬اﺷﻜﺎل ﻋﻤﺪه اﻳﻦ روش ﻣﺤﺪود‬

‫ﺗﺼﺎدﻓﻲ ﺟﺰاﻳﺮي را ﺑﺮ روي زﻳﺮ ﻻﻳﻪ اﻳﺠﺎد ﻣﻲﻛﻨﻨﺪ‪ .‬در اداﻣﻪ‬

‫ﺑﻮدن ﭼﻴﺪﻣﺎن در ﻳﻚ ﻣﺮﺑﻊ اﺳﺖ‪ .‬زﻳﺮا ﮔﺎﻫﻲ اوﻗﺎت ﺗﻬﻴﻪ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻫﺎ‬

‫ﻓﺮآﻳﻨﺪ اﻳﻦ ﺟﺰاﻳﺮ ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﻣﺮاﻛﺰ ﺳﺎﻳﻪ اﻧﺪازي ﻋﻤﻞ ﻣﻲ ﻛﻨﻨﺪ و‬

‫ﺑﻪ ﺷﻜﻞ ﻣﺮﺑﻊ دﺷﻮار اﺳﺖ و در ﺿﻤﻦ اﻏﻠﺐ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻫﺎ ﺑﻪ ﺷﻜﻞ‬

‫ﺟﺰاﻳﺮ ﺑﺰرگ‪ ،‬اﺗﻢ ﻫﺎي ﺑﻴﺸﺘﺮي در ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﺑﺎ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻫﺎي ﻛﻮﭼﻚ‬

‫ﻧﺎﻣﻨﻈﻢ ﻫﺴﺘﻨﺪ‪.‬‬

‫درﻳﺎﻓﺖ ﺧﻮاﻫﻨﺪ ﻛﺮد‪ .‬اﺛﺮ ﺳﺎﻳﻪ اﻧﺪازي در ﺷﻜﻞ ‪ 1‬ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه‬

‫روش ون در ﭘﺎو ﻳﻜﻲ از ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺗﺮﻳﻦ روش ﻫﺎ ﺑﺮاي ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻫﺎي‬

‫اﺳﺖ‪ .‬اﻳﻦ ﻓﺮآﻳﻨﺪ رﻗﺎﺑﺘﻲ ﺗﻨﻬﺎ ﺑﻪ ﺑﻠﻨﺪ ﺗﺮﻳﻦ ﺟﺰاﻳﺮ اﺟﺎزه رﺷﺪ و‬

‫ﺑﺎ ﺷﻜﻞ دﻟﺨﻮاه اﺳﺖ‪ .‬اﻳﻦ روش ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﺪ ﺗﻮﺻﻴﻔﻲ ﻧﻈﺮي از‬

‫ﺗﺒﺪﻳﻞ ﺷﺪن ﺑﻪ ﺳﺘﻮن را ﻣﻲ دﻫﺪ‪ .‬آﺷﻜﺎر اﺳﺖ ﻛﻪ ﻣﻮﻟﻔﻪ ﺟﺎﻧﺒﻲ‬

‫اﻧﺪازه ﮔﻴﺮي ﺑﺮروي ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻫﺎي ﺑﺎ ﺷﻜﻞ ﻧﺎﻣﻨﻈﻢ را ﺑﺮ ﭘﺎﻳﻪ ﻧﮕﺎﺷﺖ‬

‫ﺷﺎر ﻓﺮودي ﻣﻨﺸﺎ اﺛﺮ ﺳﺎﻳﻪ اﻧﺪازي اﺳﺖ‪ .‬در اﻳﻦ روش ﺑﻪ دﻟﻴﻞ‬

‫ﻫﻤﺪﻳﺲ ﺑﻨﺎ ﻛﻨﺪ و ﻫﻤﻴﻨﻄﻮر‪ ،‬ﭼﮕﻮﻧﻪ ﻣﻲ ﺗﻮان ﻣﻘﺎوﻣﺖ وﻳﮋه ﻳﻚ‬

‫‪D‬‬

‫ﻣﻲ ﺗﻮان ﺷﺎر ﺑﺨﺎر ﻓﺮودي را ﺑﺼﻮرت ﺑﺮداري در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺖ‪ .‬اﻳﻦ‬

‫در اﻳﻦ ﻣﻮارد از روش ﭘﻞ اﺳﺘﻔﺎده ﻣﻲ ﺷﻮد]‪ .[26‬در اﻳﻨﺠﺎ ﻣﺴﺎﺣﺖ‬

‫‪SI‬‬

‫اﻧﺪازه ﮔﻴﺮي ﻛﺮد]‪ .[27‬در اﻳﻦ روش‪ ،‬اﺗﺼﺎل ﻫﺎ ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﺪ در ﻣﺪار‬

‫اﺗﻢ ﻫﺎ اﺳﺖ‪ .‬اﻧﺪازه ﺳﺘﻮن ﻫﺎي ﻣﺠﺰا ﺗﻮﺳﻂ ﺗﺤﺮك ﭘﺬﻳﺮي‬

‫ﺑﺴﺘﻪ اي در داﺧﻞ ﻧﻤﻮﻧﻪ و ﺑﻪ ﻧﺤﻮ ﻗﺎﺑﻞ ﻣﻼﺣﻈﻪاي ﻛﻮﭼﻚ ﺑﺎﺷﻨﺪ‪.‬‬

‫اﺗﻢ ﻫﺎي ﻣﺎده و ﺷﺮاﻳﻂ ﻧﻬﺸﺖ ﻣﺸﺨﺺ ﻣﻲ ﺷﻮد‪ .‬ﻧﻬﺸﺖ ﻣﻮاد ﺑﺎ‬

‫ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺑﺎﻳﺪ از ﻧﻈﺮ ﺿﺨﺎﻣﺖ ﻫﻤﮕﻦ و ﺳﻄﺢ ﻧﻤﻮﻧﻪ‬

‫ﺗﺤﺮك ﭘﺬﻳﺮي اﺗﻤﻲ زﻳﺎد ﺳﺘﻮن ﻫﺎﻳﻲ ﺑﺎ ﻗﻄﺮ ﺑﺰرﮔﺘﺮ از ﻧﻬﺸﺖ ﻣﻮاد‬

‫ﻳﻜﭙﺎرﭼﻪ ﺑﻮده و ﺣﻔﺮه ﻫﺎي اﻳﺰوﻟﻪ ﻧﺪاﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﺪ]‪ .[26-28‬ﻣﻲ ﺗﻮان‬

‫ﺑﺎ ﺗﺤﺮك ﭘﺬﻳﺮي اﺗﻤﻲ ﻛﻢ را اﻳﺠﺎد ﻣﻲ ﻛﻨﺪ‪ .‬ﺑﻄﻮرﻛﻠﻲ ﻻﻳﻪ ﻫﺎي‬

‫ﻣﻘﺎوﻣﺖ را ﺣﺘﻲ در ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻫﺎﻳﻲ از ﭘﻮدر ﭘﺮس ﺷﺪه]‪،[29‬‬

‫ﻧﺎزك رﺷﺪ ﻳﺎﻓﺘﻪ ﺑﻪ روش ﻧﻬﺸﺖ زاوﻳﻪ ﻣﺎﻳﻞ داراي ﺳﺎﺧﺘﺎرﻫﺎي‬

‫ﻣﻤﺰﻫﺎ )‪Micro Electro Mechanical devices (MEMs‬‬

‫ﻧﺎﻧﻮﺳﺘﻮﻧﻲ ﻣﺘﺨﻠﺨﻞ اﻧﺪ‪ .‬ﻧﺎﻧﻮﺳﺘﻮن ﻫﺎ ﺑﻪ ﺳﻤﺖ ﺑﺎرﻳﻜﻪ ﺑﺨﺎر‬

‫‪ ،‬ﻣﻴﻜﺮوﺳﺎﺧﺘﺎرﻫﺎ) ﺑﺎ ﻃﺮاﺣﻲ ﻣﺪار ﺑﻪ روش ﻟﻴﺘﻮﮔﺮاﻓﻲ(]‪ [30‬و‬

‫ﻓﺮودي ﻣﺎﻳﻞ ﻣﻲ ﺷﻮﻧﺪ و اﻧﺪازه و ﭼﮕﺎﻟﻲ آﻧﻬﺎ ﺑﻪ ﺻﻮرت ﺗﺎﺑﻌﻲ از‬

‫ﻻﻳﻪ ﻫﺎي ﻧﺎزك ﻧﻴﻤﻪ رﺳﺎﻧﺎ]‪ [30‬از روش ون در ﭘﺎو اﺳﺘﻔﺎده ﻛﺮد‪.‬‬

‫زاوﻳﻪ ﻓﺮود اﺳﺖ‪.‬‬

‫ﺑﺮاي ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺳﻄﺤﻲ ﺑﻪ وﻳﮋه روش ون در ﭘﺎو از رواﺑﻂ‬

‫اﻧﺪازه ﮔﻴﺮي ﺧﻮاص اﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻲ و ﻣﻘﺎوﻣﺖ وﻳﮋه ﻧﻘﺶ ﻣﻬﻤﻲ در‬

‫زﻳﺮ اﺳﺘﻔﺎده ﻣﻲ ﻛﻨﻴﻢ‪ [26-31] ،‬ﻛﻪ اﻧﺪﻳﺲ ﻫﺎ ﺑﺮ اﺳﺎس ﺷﻜﻞ ‪2‬‬

‫ﭘﮋوﻫﺶ ﻫﺎي ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ﻧﻴﻢ رﺳﺎﻧﺎﻫﺎ ﺑﻪ وﻳﮋه ﺳﻴﻠﻴﻜﻦ دارد‪ .‬اﻧﺪازه‬

‫ﺑﺮاي ﻫﺮ ﻫﺸﺖ ﺻﻮرت ﻣﻤﻜﻦ ﺑﻴﺎن ﺷﺪه اﺳﺖ‪.‬‬

‫ﮔﻴﺮي ﻫﺎي اﻧﺠﺎم ﺷﺪه در دﻣﺎي ﭘﺎﻳﻴﻦ )دﻣﺎي ﻧﻴﺘﺮوژن ﻣﺎﻳﻊ(‬

‫‪V‬‬ ‫‪I‬‬

‫ﺛﺎﺑﺖ ﻣﺎﻧﺪن ﻣﻮﻟﻔﻪ ﺟﺎﻧﺒﻲ در ﻃﻲ ﻧﻬﺸﺖ‪ ،‬ﻳﻚ ﻻﻳﻪ ﺳﺘﻮﻧﻲ ﺑﺎ زاوﻳﻪ‬ ‫ﻣﺎﻳﻞ ﺷﻜﻞ ﻣﻲ ﮔﻴﺮد ﻛﻪ ﻗﻄﺮ ﺳﺘﻮن ﻫﺎ ﻗﺎﺑﻞ ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﺑﺎ ﻃﻮل ﭘﺨﺶ‬

‫ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺗﺨﺖ ﺑﺎ ﺷﻜﻞ دﻟﺨﻮاه را ﺑﺪون داﺷﺘﻦ ﻃﺮح ﺟﺮﻳﺎن‪،‬‬

‫‪of‬‬

‫‪ive‬‬

‫‪ch‬‬

‫دﻗﺖ ﻣﻨﺎﺳﺒﻲ ﺗﻌﻴﻴﻦ ﺷﻮد‪.‬‬

‫‪Ar‬‬

‫ﻣﻘﺎوﻣﺖ اﺗﺼﺎل ﻫﺎ را از ﻣﺮﺗﺒﻪ ‪ MΩ‬ﻣﻲ دﻫﺪ‪ ،‬ﻟﺬا ﻧﻤﻲ ﺗﻮاﻧﺪ ﺑﺎ‬

‫‪3 4‬‬

‫)‪( 1‬‬

‫‪1 2‬‬

‫‪R 2 3 ,4 1 + R 4 1 , 2 3 + R 3 2 ,1 4 + R 1 4 ,3 2‬‬

‫)‪(2‬‬

‫‪4‬‬

‫=‬

‫= ‪R h o r iz o n ta l‬‬

‫ﺷﻜﻞ ‪ .1‬اﺛﺮ ﺳﺎﻳﻪ اﻧﺪازي در ﻃﻲ ﻧﻬﺸﺖ زاوﻳﻪ ﻣﺎﻳﻞ )اﻟﻒ(ﻫﺴﺘﻪ ﺑﻨﺪي اوﻟﻴﻪ ﺑﺮاي اﻳﺠﺎد ﻣﺮاﻛﺰ ﺳﺎﻳﻪ اﻧﺪازي )ب( ﺳﺎﺧﺘﺎرﻫﺎي ﺳﺘﻮﻧﻲ‬ ‫اﻳﺠﺎد ﺷﺪه ﺑﻮاﺳﻄﻪ اﻳﻦ اﺛﺮ]‪.[7‬‬

‫‪www.SID.ir‬‬

‫‪1 2 ,3 4‬‬

‫‪R‬‬

‫ﺛﺎﺑﺖ دارﻳﺎﻧﻲ وﺻﺎدق ﺑﻴﮕﻲ ﻧﺎﻧﻮ ذرات ‪ Si‬ﺗﻬﻴﻪ ﺷﺪه ﺑﻪ روش ﺗﺒﺨﻴﺮ ﺑﺎ ﺑﺎرﻳﻜﻪ اﻟﻜﺘﺮوﻧﻲ‪،‬‬

‫‬

‫‪R12 ,34 + R 34 ,12 + R 21,43 + R 43,21‬‬

‫)‪(3‬‬ ‫)‪( 4‬‬

‫‪4‬‬

‫= ‪R ve rtical‬‬

‫‬ ‫ ‬

‫ ‬

‫‬

‫ ‬

‫ ‬

‫‬

‫‬

‫‬

‫‬

‫‬

‫‬

‫‬

‫‬

‫ ‬

‫‬ ‫‬

‫‬

‫‬

‫ ‬

‫
‬

‫ﺣﻼل ﻫﺎي ﺗﺘﺮاﻛﻠﺮﻳﺪ ﻛﺮﺑﻦ‪ ،‬اﺳﺘﻮن و اﺗﺎﻧﻮل ﺑﻪ ﻃﻮر ﺟﺪاﮔﺎﻧﻪ‬ ‫ﺷﺴﺘﺸﻮ داده ﺷﺪ‪ .‬زﻣﺎن در ﻧﻈﺮﮔﺮﻓﺘﻪ ﺑﺮاي ﻫﺮﻛﺪام از ﻣﺤﻠﻮل ﻫﺎ‬

‫‪ −π d‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪ −π d‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪R v ertic al  + e x p ‬‬ ‫‪R horizonta l  = 1‬‬ ‫‪exp ‬‬ ‫‪ρ‬‬ ‫‪ρ‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬

‫‪ 8‬دﻗﻴﻘﻪ اﻧﺘﺨﺎب ﺷﺪ‪ ،‬ﺗﺎ ﭼﺮﺑﻲ ﻫﺎ و آﻟﻮدﮔﻲ ﻫﺎ از روي وﻳﻔﺮ‬ ‫ﻛﺎﻣﻼ ﭘﺎك ﺷﻮد‪.‬‬ ‫ﻗﺮص ﻫﺎي ﭘﺮس ﺷﺪه از ﭘﻮدر ﺳﻴﻠﻴﻜﺎن )‪ ، Merck‬ﭼﮕﺎﻟﻲ‬ ‫‪ (2/32 gcm-3‬ﺑﻌﻨﻮان ﻣﺎده اوﻟﻴﻪ ﺑﺮاي ﺗﺒﺨﻴﺮ اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪﻧﺪ‪.‬‬ ‫ﺑﺮاي رﺷﺪ ﻻﻳﻪ ﺑﻪ اﻳﻦ روش‪ ،‬ﻧﮕﻬﺪارﻧﺪه زﻳﺮﻻﻳﻪ اي از ﺟﻨﺲ‬ ‫ورق ﮔﺎﻟﻮاﻧﻴﺰه ﺑﺎ ﻗﺎﺑﻠﻴﺖ ﺗﻨﻈﻴﻢ زاوﻳﻪ زﻳﺮﻻﻳﻪ‪ ،‬ﺳﺎﺧﺘﻪ ﺷﺪ ﻛﻪ‬

‫‪D‬‬

‫زﻳﺮ ﻻﻳﻪ ﻫﺎ را ﺑﻪ آراﻣﻲ روي آن ﻗﺮار داده ﺷﺪ و ﻣﺤﻜﻢ ﮔﺮدﻳﺪ‪.‬‬ ‫اﺗﺎﻗﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺗﺒﺨﻴﺮ ﺑﺎ ﺑﺎرﻳﻜﻪ اﻟﻜﺘﺮوﻧﻲ ﺗﺎ ﻓﺸﺎر ‪ 1,5 Pa‬ﺗﺨﻠﻴﻪ‬

‫و ﻣﻌﻜﻮس]‪.[31‬‬

‫‪SI‬‬

‫ﺷﻜﻞ ‪ .2‬اﺷﻜﺎل ﻣﻤﻜﻦ اﻧﺪازه ﮔﻴﺮي وﻟﺘﺎژ و ﺟﺮﻳﺎن ﺑﻪ ﻃﻮر ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ‬

‫ﮔﺮدﻳﺪ‪ .‬ﺑﻌﺪ از ﺣﺼﻮل اﻳﻦ ﻓﺸﺎر زﻣﻴﻨﻪ‪ ،‬ﻣﺸﺨﺼﺎت ﻛﺎري‬ ‫ﺳﻴﺴﺘﻢ در وﻟﺘﺎژ ‪ 5kV‬و ﺟﺮﻳﺎن ‪ 60mA‬ﺗﻨﻈﻴﻢ ﮔﺮدﻳﺪ وﻻﻳﻪ ﻫﺎ‬ ‫ﺑﺮ روي )‪ p-Si(111‬ﺑﺎ زاوﻳﻪ ﻫﺎي ﻣﺎﻳﻞ زﻳﺮﻻﻳﻪ اي ‪ 75°،0°‬و‬

‫ﻧﻤﻮﻧﻪ را ﺑﺪﺳﺖ ﻣﻲ آﻳﺪ‪ .‬ارﺗﺒﺎط ﻣﻘﺎوﻣﺖ وﻳﮋه دو ﺑﻌﺪي ﺑﺎ‬

‫‪ 1,62nm/min‬ﺑﺎ ﺿﺨﺎﻣﺖ ‪ 275nm‬ﺗﻬﻴﻪ ﺷﺪﻧﺪ‪ .‬ﻋﻤﻞ ﻧﻬﺸﺖ‬

‫‪ρ 3D‬‬

‫ﻣﻘﺎوﻣﺖ وﻳﮋه ﺳﻪ ﺑﻌﺪي‬

‫‪d‬‬

‫= ‪ρ2D‬‬

‫‪of‬‬

‫ﺑﺎ ﺣﻞ ﻣﻌﺎدﻟﻪ ‪ 4‬ﺑﺮ ﺣﺴﺐ ‪ ρ‬ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺳﻄﺤﻲ )دو ﺑﻌﺪي(‬

‫‪ 85°‬ﺑﻪ ﻣﺪت زﻣﺎن ‪ 170min‬ﺑﺎ آﻫﻨﮓ روﻧﻬﺸﺖ‬

‫ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ‪ ،‬ﻛﻪ ‪ d‬ﺿﺨﺎﻣﺖ‬

‫ﺑﺮاي اﺳﺘﻔﺎده از روش ون در ﭘﺎو ﺿﺨﺎﻣﺖ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺑﺎﻳﺪ ﺑﺴﻴﺎر‬ ‫ﻛﻮﭼﻜﺘﺮ از ﻃﻮل و ﻋﺮض ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺑﺎﺷﺪ‪ .‬ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﺑﺮاي اﻧﺪازه‬ ‫ﻛﻪ ﺷﺮاﻳﻂ زﻳﺮ ﺑﺮآورده ﺷﻮد‪ :‬اﺗﺼﺎل ﻫﺎ روي ﻣﺮز ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺑﺎﺷﻨﺪ‬ ‫) ﺗﺎ ﺟﺎي ﻣﻤﻜﻦ ﻧﺰدﻳﻚ ﺑﻪ ﻣﺮز( و اﺗﺼﺎل ﻫﺎ ﻛﺎﻣﻼ ﻛﻮﭼﻚ‬ ‫ﻧﺎﺷﻲ از ﺻﻔﺮ ﻧﺒﻮدن اﻧﺪازه اﺗﺼﺎل ﻫﺎ از ﻣﺮﺗﺒﻪ ‪ D / s‬اﺳﺖ ﻛﻪ‬ ‫‪ D‬ﻣﺘﻮﺳﻂ ﺷﻌﺎع اﺗﺼﺎل و ‪ s‬ﻓﺎﺻﻠﻪ ﻣﻴﺎن اﺗﺼﺎل ﻫﺎ اﺳﺖ‪ .‬ﺑﻪ‬ ‫ﻋﻼوه ﺳﺮﻫﺎي اﺗﺼﺎل ﻫﺎ ﺑﺎﻳﺪ ازﻳﻚ ﻧﻮع ﺳﻴﻢ ﺳﺎﺧﺘﻪ ﺷﺪه ﺑﺎﺷﻨﺪ‬ ‫ﺗﺎ اﺛﺮات ﺗﺮﻣﻮاﻟﻜﺘﺮﻳﻚ ﻛﻤﻴﻨﻪ ﺷﻮﻧﺪ‪ .‬ﺑﻪ ﻫﻤﻴﻦ دﻟﻴﻞ ﻫﺮ ﭼﻬﺎر‬ ‫اﺗﺼﺎل ﺑﺎﻳﺪ از ﻣﺎده ﻣﺸﺎﺑﻪ ﺑﺎﺷﻨﺪ‪.‬‬

‫وﻳﻔﺮ‬

‫ﺑﻪ ﺗﺮﺗﻴﺐ ﺗﺤﺖ زاوﻳﻪ ﻫﺎي ˚‪75‬و˚‪ 85‬ﻫﺮدو ﺑﺮ روي زﻳﺮﻻﻳﻪ‬ ‫ﺳﻴﻠﻴﻜﺎن ﺑﻪ روش ‪ GLAD‬ﻧﺸﺎﻧﺪه ﺷﺪ‪ .‬ﻻزم ﺑﻪ ذﻛﺮ اﺳﺖ ﻛﻪ‬ ‫ﻧﻤﻮﻧﻪ اي در ﺻﻔﺮ درﺟﻪ ﻻﻳﻪ ﻧﺸﺎﻧﻲ ﺷﺪ ﻛﻪ ﺑﻪ ﻋﻠﺖ ﻋﺪم‬ ‫ﻣﺸﺎﻫﺪه ﺗﻐﻴﻴﺮات ﻗﺎﺑﻞ ﻣﻼﺣﻈﻪ در ﻣﻘﺎدﻳﺮ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺳﻄﺤﻲ‬ ‫اﻧﺪازهﮔﻴﺮي ﺷﺪه ﺑﻪ روش ون در ﭘﺎو‪ ،‬در ﻧﻤﻮدارﻫﺎ و‬ ‫ﺗﺼﻮﻳﺮﻫﺎي ‪ SEM‬وارد ﻧﺸﺪ ﻟﻴﻜﻦ در ﺟﺪول ‪ 1‬ﻣﻘﺎدﻳﺮ آن‬ ‫آورده ﺷﺪه اﺳﺖ‬ ‫اﻟﻒ ‪ -‬ﺗﺼﻮﻳﺮ ‪ : SEM‬ﺑﺮاي ﻣﺸﺎﻫﺪه ﺳﺎﺧﺘﺎر و ﺗﺨﻠﺨﻞ‬ ‫اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪ‪ .‬ﺗﺼﺎوﻳﺮ ‪ SEM‬ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ﻣﺮﻓﻮﻟﻮژي و ﭼﮕﻮﻧﮕﻲ‬

‫‪p‬‬

‫ﺑﺎ‬

‫آﻻﻳﺶ‬

‫ﺑﺮ‬

‫ﺑﺎ‬

‫اﺑﻌﺎد‬

‫‪ 2cm x 2cm x 500µm‬ﺑﻪ ﻋﻨﻮان زﻳﺮﻻﻳﻪ اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪ‪.‬‬ ‫وﻳﻔﺮ زﻳﺮﻻﻳﻪ ﻫﺎ ﺑﻪ روش ﻓﺮاﺻﻮﺗﻲ ‪ RCA‬ﺑﻪ ﺗﺮﺗﻴﺐ ﺑﺎ‬

‫‪www.SID.ir‬‬

‫اول زﻳﺮﻻﻳﻪ ﺳﻴﻠﻴﻜﺎن‪ ،‬ﻧﻤﻮﻧﻪ دوم و ﺳﻮم ﻧﺎﻧﻮذرات ﺳﻴﻠﻴﻜﺎن ﻛﻪ‬

‫ﻻﻳﻪ ﻫﺎ از ﻣﻴﻜﺮوﺳﻜﭗ اﻟﻜﺘﺮوﻧﻲ روﺑﺸﻲ )‪(Philips, XL30‬‬

‫روش ﺗﺠﺮﺑﻲ‬ ‫)‪type-Si(111‬‬

‫اﻧﺪازه ﮔﻴﺮي ﻫﺎ ﺑﺮ روي ﺳﻪ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻣﺨﺘﻠﻒ اﻧﺠﺎم ﺷﺪ‪ .‬ﻧﻤﻮﻧﻪ‬

‫‪Ar‬‬

‫ﺑﺎﺷﻨﺪ‪ .‬در واﻗﻊ آﻧﻬﺎ ﺑﺎﻳﺪ ﺗﺎ ﺟﺎ ي ﻣﻤﻜﻦ ﻛﻮﭼﻚ ﺑﺎﺷﻨﺪ‪ .‬ﺧﻄﺎي‬

‫ﻧﺘﺎﻳﺞ و ﺑﺤﺚ‬

‫‪ch‬‬

‫ﮔﻴﺮي‪ ،‬ﺑﺎﻳﺪ ﭼﻬﺎر اﺗﺼﺎل اﻫﻤﻲ روي ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻗﺮار ﮔﻴﺮد ﺑﻄﻮري‬

‫‪ive‬‬

‫ﻓﻴﻠﻢ اﺳﺖ]‪.[31‬‬

‫در دﻣﺎي اﺗﺎق ﺻﻮرت ﮔﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ‪.‬‬

‫ﺳﻄﺢ ﻓﻴﻠﻢ ﻫﺎي ﺗﻬﻴﻪ ﺷﺪه در زواﻳﺎي ﻣﺎﻳﻞ ‪ 75°،0°‬و ‪ 85°‬ﺑﺎ‬ ‫)‪ p-Si(111‬ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﺷﺪ‪ ،‬ﻛﻪ ﺑﻴﺎﻧﮕﺮ اﻳﻦ اﺳﺖ ﻛﻪ ﺑﺎ اﻓﺰاﻳﺶ‬ ‫زاوﻳﻪ ﻣﺎﻳﻞ ﻣﻴﺰان ﺧﻠﻞ و ﻓﺮج ﺑﻪ دﻟﻴﻞ ﺳﺎﻳﻪ اﻧﺪازي اﻓﺰاﻳﺶ‬ ‫ﻣﻲ ﻳﺎﺑﺪ‪.‬‬

‫ﺛﺎﺑﺖ دارﻳﺎﻧﻲ وﺻﺎدق ﺑﻴﮕﻲ ﻧﺎﻧﻮ ذرات ‪ Si‬ﺗﻬﻴﻪ ﺷﺪه ﺑﻪ روش ﺗﺒﺨﻴﺮ ﺑﺎ ﺑﺎرﻳﻜﻪ اﻟﻜﺘﺮوﻧﻲ‪،‬‬

‫‬ ‫ ‬

‫ ‬

‫‬

‫ ‬

‫ ‬

‫‬

‫‬

‫‬

‫‬

‫‬

‫‬

‫‬

‫‬

‫ ‬

‫‬ ‫‬

‫‬

‫‬

‫ ‬

‫
‬

‫‬

‫‪D‬‬ ‫‪SI‬‬

‫ﺷﻜﻞ ‪ .3‬ﺗﺼﺎوﻳﺮ‪ SEM‬ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ وﻳﻔﺮ)‪ p-Si(111‬و ﻻﻳﻪ ﻫﺎي ﺗﻬﻴﻪ ﺷﺪه درزاوﻳﻪ ﻫﺎي ﻣﺎﻳﻞ زﻳﺮﻻﻳﻪ ‪75 ،0‬و‪ 85‬درﺟﻪ ﺑﺮروي)‪p-Si(111‬‬

‫ﺳﻴﻠﻴﻜﺎن و ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻫﺎي ˚‪75˚،0‬و˚‪ 85‬ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﺳﺖ‪ .‬ﻫﺮ‬

‫در ﭘﺎو در ﺷﺮاﻳﻂ ﻣﺸﺎﺑﻪ اﻧﺠﺎم ﺷﻮد‪ ،‬ﻫﺮ ﺳﻪ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻣﺨﺘﻠﻒ را ﺑﻪ‬

‫دو ﺷﻜﻞ ‪ 4‬ب و ج ﺗﺎﻳﻴﺪ ﻣﻲ ﻛﻨﺪ ﻛﻪ ﻻﻳﻪ ﻧﺸﺎﻧﺪه داراي‬

‫روش زﻳﺮ آﻣﺎده ﺳﺎزي ﻧﻤﻮدﻳﻢ‪ .‬ﺑﺮاي ﻫﺮ ﻧﻤﻮﻧﻪ از ﭼﻬﺎر ﺳﻴﻢ‬

‫ﺿﺨﺎﻣﺖ ‪ 200nm‬ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ‪ .‬ﺿﻤﻨﺎ ﺷﻜﻞ ‪4‬ج در ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﺑﺎ‬

‫ﻣﺴﻲ ﺑﻪ ﻗﻄﺮ ‪ 0/5 mm‬در ﭼﻬﺎر راس ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺑﺎ ﭼﺴﺐ ﻧﻘﺮه‬

‫ﺷﻜﻞ ‪4‬ب ﺑﻮﺿﻮح ﻧﺸﺎن ﻣﻲ دﻫﺪ ﻛﻪ ﻧﻤﻮﻧﻪ ˚‪ 85‬ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ‬

‫ﭼﺴﺒﺎﻧﺪﻳﻢ‪.‬‬

‫‪of‬‬

‫ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ در ﺷﻜﻞ ﻫﺎي ﺗﺼﻮﻳﺮ ‪ SEM‬از ﻣﻘﻄﻊ ﻋﺮﺿﻲ وﻳﻔﺮ‬

‫ب ‪ -‬ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺳﻄﺤﻲ ‪ :‬ﺑﺮاي اﻳﻨﻜﻪ اﻧﺪازه ﮔﻴﺮي ﻫﺎي روش ون‬

‫‪Ar‬‬

‫‪ch‬‬

‫‪ive‬‬

‫ﻧﻤﻮﻧﻪ ˚‪ 75‬داراي ﻣﻴﺰان ﺗﺨﻠﺨﻞ ﻧﺴﺒﺘﺎ زﻳﺎدﺗﺮي ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ‪.‬‬

‫ﺷﻜﻞ‪ .4‬ﺗﺼﺎوﻳﺮ‪ SEM‬ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ﺳﻄﺢ ﻣﻘﻄﻊ وﻳﻔﺮ)‪ p-Si(111‬و ﻻﻳﻪ ﻫﺎي ﺗﻬﻴﻪ ﺷﺪه در زاوﻳﻪ ﻫﺎي ﻣﺎﻳﻞ زﻳﺮﻻﻳﻪ ‪75 ،0‬و‪ 85‬درﺟﻪ‬ ‫ﺑﺮ روي )‪p-Si(111‬‬

‫‪www.SID.ir‬‬

‫ﺛﺎﺑﺖ دارﻳﺎﻧﻲ وﺻﺎدق ﺑﻴﮕﻲ ﻧﺎﻧﻮ ذرات ‪ Si‬ﺗﻬﻴﻪ ﺷﺪه ﺑﻪ روش ﺗﺒﺨﻴﺮ ﺑﺎ ﺑﺎرﻳﻜﻪ اﻟﻜﺘﺮوﻧﻲ‪،‬‬

‫‬

‫‬ ‫ ‬

‫ ‬

‫‬

‫ ‬

‫‬

‫ ‬

‫‬

‫‬

‫‬

‫‬

‫‬

‫‬

‫‬

‫ ‬

‫‬ ‫‬

‫‬

‫‬

‫ ‬

‫
‬

‫ازﻣﻌﺎدﻻت‪1‬و‪2‬‬

‫ﻣﻘﺎدﻳﺮ‬

‫ﺑﺮاي ﺛﺎﺑﺖ ﻧﮕﻪ داﺷﺘﻦ ﺟﺮﻳﺎن ورودي ﺑﻪ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻛﻪ ﺑﺎ ﺗﻐﻴﻴﺮ‬

‫ﻋﻤﻞﺗﻜﺮاروﺑﺎاﺳﺘﻔﺎده‬

‫ﻣﻘﺎوﻣﺖ‪ ،‬ﺗﻐﻴﻴﺮ ﻣﻲ ﻛﺮد از ﻣﺪار ﺷﻜﻞ ‪ 5‬اﺳﺘﻔﺎده ﻛﺮدﻳﻢ‪ .‬اﻳﻦ‬

‫و ‪ Rhorizontal‬ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﺷﺪﻧﺪ‪ .‬ﺑﺎ ﺣﻞ ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﻏﻴﺮﺧﻄﻲ‪ 3‬ﺑﻪ‬

‫ﻣﺪار‪ ،‬ﻳﻚ ﻣﺪار ﻣﻮﻟﺪ ﺟﺮﻳﺎن ﺑﻮده و ﻣﺴﺘﻘﻞ از ﻣﻘﺎوﻣﺖ‬

‫وﺳﻴﻠﻪ ﺑﺮﻧﺎﻣﻪ ﻧﻮﺷﺘﻪ ﺷﺪه ﺑﻪ زﺑﺎن ﻓﺮﺗﺮن‪ ،‬ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺳﻄﺤﻲ‬

‫ﻧﻤﻮﻧﻪ)ﻛﻤﺘﺮ از ‪ (10 KΩ‬ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از اﺧﺘﻼف ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ ﻛﻤﺘﺮ از‬

‫ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻫﺎ ﺑﻪ دﺳﺖ آﻣﺪ‪.‬‬

‫‪ 12v‬ﻣﻲ ﺗﻮان ﺟﺮﻳﺎن ﺗﺎ ‪ 10mA‬را ﺑﻪ ﻧﻤﻮﻧﻪ اﻋﻤﺎل ﻛﺮد‪.‬‬

‫ﻣﻘﺎدﻳﺮ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺳﻄﺤﻲ ﺳﻪ ﻧﻤﻮﻧﻪ در ﺑﺎزه ﺟﺮﻳﺎن از ‪ 0/5mA‬ﺗﺎ‬

‫ﺑﺪﻳﻦ ﺗﺮﺗﻴﺐ ﺟﺮﻳﺎن ورودي ﺗﻮﺳﻂ ﻣﻮﻟﺪ ﺗﻨﻈﻴﻢ و وﻟﺘﺎژ دو ﺳﺮ‬

‫‪ 10 mA‬در ﺟﺪول ‪ 1‬داده ﺷﺪه اﺳﺖ‪.‬‬

‫‪Rvertical‬‬

‫ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺧﻮاﻧﺪه ﻣﻲ ﺷﻮد‪ ،‬ﺳﭙﺲ ﺑﺮاي ﻫﺮ ‪ 8‬ﺣﺎﻟﺖ ﺷﻜﻞ ‪ 2‬اﻳﻦ‬

‫‪D‬‬ ‫‪SI‬‬ ‫‪of‬‬

‫ﺷﻜﻞ‪ .5‬اﻟﻒ‪ -‬ﻣﺪار اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﻣﻨﺒﻊ ﺟﺮﻳﺎن]‪ [32‬در ﺷﺮاﻳﻂ ‪Rt