روش بُخار شیمیایی یا CVD در سنتز نانو ذرات کریستال (دکترای نانو _ میکرو الکترونیک)
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
نکته: نانو ذرات کریستال با اســتفاده از روشهای مختلفــی، نظیــر CVD ،تابش لیزر و دشــارژ کــردن تولید و تکثیر میشــوند.روش CVD بهترین گزینه برای تولید صنعتی نانو ذرات کریستال اســت. دلیل این امر، نســبت پایین هزینه به درآمد و همچنین امکان رشــد عمــود ذرات کریستال روی زیر لایه دلخواه است.
در این فرآیند، نانو ذرات کریستال موجود در الکترود منفی تصعید میشــود که دلیل این امر، دمای بالا در فرآیند دشارژ کردن است. از آنجایی که این روش برای اولین بار برای ســنتز نانو ذرات کریستال استفاده شــده، به عنوان رایجترین روش تولید نانو ذرات کریستال شناخته میشود. در این روش، که از هر دو نــوع نانو ذرات کریستال ، تک جداره و چند جداره، بــا طول های تا 50 میکرون حاوی نقص های ساختاری در آن وجود دارد.در فرآیند تابــش لیزر، از لیزر بــرای تبخیر گرافیــت و از یک گاز بی اثــر برای هدایت این بخــارات به داخل مخزن اســتفاده میشــود. نانو ذرات کریستال روی ســطح ســرد رآکتور رشــد میکننــد. ایــن برای تولید نانو ذرات کریستال چند جداره مناســب است. و با اســتفاده از کامپوزیت گرافیتی و ذرات کاتالیســت فلــزی ترکیب کبالت و نیکل( برای سنتز نانو ذرات کریستال) استفاده میشود. بازده این فرآیند 70 درصد بوده و محصول اصلــی آن نانو ذرات کریستال اســت، قطر ایــن نانو ذرات کریستال کامــلاً قابل کنترل بوده و میتوان با تغییر دما قطر نانو ذرات کریستال را به اندازه دلخواه کنترل کرد.از روش CVD با کمک کاتالیســت برای تولید نانو ذرات کریستال استفاده کــرد. در طــول فرآینــد CVD ، یــک لایه از نیکل ، کبالت و ذرات کاتالیســت فلزی، عموماً آهن برای تولید نانو ذرات کریستال اســتفاده میشود. CVD روشــی رایج برای تولید تجاری نانو ذرات کریستال اســت. در این روش، قطر نانو ذرات کریستال با ابعــاد ذرات فلزی ارتباط دارند. با الگودهی زیر لایه ، اســتفاده از عملیات حرارتی و H اچ کــردن پالســمایی کاتالیســت میتوان قطــر نانو ذرات کریستال را کنترل کــرد.
یک کریستال با ترتیب دادن اتم ها و گروه های اتم به الگوهای منظم ، مثلاً در گوشه های یک منشور مکعب یا مستطیل ساخته میشود.آرایش اساسی اتمها که ساختار بلوری را توصیف می کند ، مشخص می شود. به این سلول واحد گفته میشود.کریستال ها باید شارژ متعادل داشته باشند . این بدان معنی است که مقدار بار منفی باید با همان مقدار بار مثبت جبران شود.نانو بلور یک ذره مادی داشتن حداقل یکی از ابعاد کوچکتر از 100 نانومتر، بر اساس نقاط کوانتومی است . (یک نانو ذره) و متشکل از اتم در هر دو تک و یا پلی کریستال آرایش گردیده است. اندازه نانو کریستال ها آنها را از بلور های بزرگتر متمایز می کند .به عنوان مثال ، نانو کریستال های سیلیکون می توانند انتشار نور کارآمد داشته باشند در حالی که سیلیکون فله چنین نیست و ممکن است برای اجزای حافظه استفاده شود. هنگامی که در مواد جامد قرار می گیرد ، نانو کریستال ها ممکن است رفتار ذوب بسیار پیچیده تری نسبت به جامدات معمولی از خود نشان دهند و ممکن است اساس یک کلاس خاص از مواد جامد را تشکیل دهند. آنها می توانند به عنوان سیستم های تک دامنه ای رفتار کنند (حجم داخل سیستم که دارای آرایش اتمی یا مولکولی یکسانی است) که می تواند به توضیح رفتار نمونه های ماکروسکوپی یک ماده مشابه بدون وجود پیچیدگی و ذرات مشابه دیگر کمک کند . نانو کریستال های نیمه هادی با ابعادی کمتر از 10 نانومتر نیز به عنوان نقاط کوانتومی توصیف می شوند .به بلورهایی که ضریب شکست آن در هر سه راستای بلوری آن یکسان باشد، بلورهای همسانگرد می‌گویند. در مقابل بلورهایی که در یک یا دو یا سه راستای خود ضریب شکست متفاوتی داشته باشند بلورهای ناهمسانگرد می گویند.کریستال ها در مقیاس نانو که بسیار مرتب برش خورده هستند ، کاتالیزورهای قدرتمندی برای ایجاد واکنشهای شیمیایی هستند. و شکل غیر معمول کریستال ها باعث می شود که اتم های نانو کریستال ها خود را به روشی ناهموار تنظیم کنند که واکنش پذیری را افزایش دهد.
نتیجه گیری :
نانو ذرات کریستال با اســتفاده از روشهای مختلفــی، نظیــر CVD ،تابش لیزر و دشــارژ کــردن تولید و تکثیر میشــوند.روش CVD بهترین گزینه برای تولید صنعتی نانو ذرات کریستال اســت. دلیل این امر، نســبت پایین هزینه به درآمد و همچنین امکان رشــد عمــود ذرات کریستال روی زیر لایه دلخواه است.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک