Ανάπτυξη επιστρώσεων ZnO με τη μέθοδο φωτοαποδόμησης με παλμικό λέιζερ.Φασματοσκοπική μελέτη της δυναμικήςτου πλάσματος

 
Το τεκμήριο παρέχεται από τον φορέα :
Πανεπιστήμιο Κρήτης
Αποθετήριο :
E-Locus Ιδρυματικό Καταθετήριο
δείτε την πρωτότυπη σελίδα τεκμηρίου
στον ιστότοπο του αποθετηρίου του φορέα για περισσότερες πληροφορίες και για να δείτε όλα τα ψηφιακά αρχεία του τεκμηρίου*
κοινοποιήστε το τεκμήριο




2005 (EL)
Ανάπτυξη επιστρώσεων ZnO με τη μέθοδο φωτοαποδόμησης με παλμικό λέιζερ.Φασματοσκοπική μελέτη της δυναμικήςτου πλάσματος

Κλίνη, Αργυρώ
Klini, Argiro

Άγγλος, Δημήτριος

Οι πρώτες εργασίες που αναφέρουν τη χρήση ακτινοβολίας λέιζερ για την απομάκρυνση υλικού από ένα στερεό ή υγρό στόχο εμφανίζονται με την ανακάλυψη των λέιζερ ruby, τη δεκαετία του ΄60. Από τότε η κατεργασία υλικών με χρήση λέιζερ αποτελεί ένα ευρύ ερευνητικό πεδίο με εφαρμογές στην ιατρική, στη βιομηχανία αλλά και στην ανάπτυξη υλικών και χημική ανάλυση. Η σύζευξη της ακτινοβολίας με την ύλη καθιστά το λέιζερ ένα χρήσιμο εργαλείο για την επιφανειακή ανόπτηση ή σκλήρυνση, φωτοαποδόμηση, μικρομηχανική και χάραξη επιφανειών. Η ανάπτυξη λεπτών επιστρώσεων υλικών με χρήση παλμικών πηγών λέιζερ (Pulsed Laser Deposition- PLD), εμπίπτει στο πεδίο επιφανειακών κατεργασιών και χρησιμοποιείται για την ανάπτυξη διατάξεων που αφορούν σε τομείς όπως η μικροηλεκτρονική και η οπτοηλεκτρονική καθώς και σε εφαρμογές στη μηχανολογία και στη τεχνολογία αισθητήρων. Η τεχνική PLD βασίζεται στη δημιουργία πλάσματος (το οποίο περιλαμβάνει ιονισμένη ύλη και συσσωματώματα) κατά την απορρόφηση ακτινοβολίας λέιζερ από ένα υλικό-στόχο και στην εναπόθεση του με μορφή επιστρώσεως σε κατάλληλο υπόστρωμα που βρίσκεται πλησίον του στόχου. Η ανάπτυξη και η ποιότητα των επιστρώσεων καθορίζεται από μια σειρά παραμέτρων όπως το είδος και η θερμοκρασία του υποστρώματος καθώς επίσης η κινητική ενέργεια των συστατικών του πλάσματος, η οποία εξαρτάται από το μήκος κύματος διέγερσης, τη διάρκεια παλμού, την πυκνότητα ενέργειας και την πίεση του περιβάλλοντος αερίου. Στη παρούσα εργασία εφαρμόστηκε η μέθοδος PLD για την ανάπτυξη λεπτών επιστρώσεων oξείδιου του ψευδαργύρου (ZnO), χρησιμοποιώντας λέιζερ υπεριώδους εκπομπής με βραχεία (ns) και υπερβραχεία (fs) διάρκεια παλμού. Μελετήθηκε η επίδραση της θερμοκρασίας του υποστρώματος, της πίεσης του περιβάλλοντος αερίου και της διάρκειας παλμού του λέιζερ στην ποιότητα των εναποθέσεων. Παράλληλα με το χαρακτηρισμό των παραγόμενων επικαλύψεων (όσον αφορά στην κρυσταλλική δομή, μορφολογία και οπτικές ιδιότητες), εφαρμόστηκε η μέθοδος της φασματοσκοπίας οπτικής εκπομπής για την παρακολούθηση του φαινομένου της αποδόμησης με λέιζερ και την εξαγωγή πληροφοριών για τη σύσταση και την κινητική ενέργεια των σωματιδίων του πλάσματος. Επιχειρείται έτσι η σύνδεση των χαρακτηριστικών του πλάσματος με τις ιδιότητες των επιστρώσεων, με τελικό στόχο τη βελτιστοποίηση της ποιότητας των επιστρώσεων και τον έλεγχο της διεργασίας. (EL)
A comparative study was carried out on the growth of ZnO thin films by UV pulsedlaser deposition (PLD) using 35 nanosecond and 450 femtosecond pulses at 248 nm from an excimer laser system. Hot-pressed, high purity ZnO was employed as a target. The thin films were grown on Si(100) wafer or quartz plate substrates. Different experimental parameters were examined including substrate temperature, oxygen ambient pressure and laser energy density at the target. At optimum conditions the films grown, exhibited high optical transmittance and a preferential orientation along the c-axis, both with nanosecond and femtosecond irradiation. However, those produced with the ultra-short laser pulses are composed of smaller dimension crystallites, with higher angular distribution on the substrate and higher roughness, suggesting different film growth mechanism. This was investigated by studying the plume dynamics of the ejected material accompanying laser ablation of the ZnO targets, by means of spatially- and timeresolved optical emission spectroscopy in order to obtain information on the nature of the ejected species and the distribution of their propagation velocities. Employing irradiation conditions, typically used in the deposition experiments, emission lines assigned to electronically excited Zn* were observed in the case of nanosecond pulses while additional lines attributable to Zn+* were recorded in femtosecond ablation. The electronically excited species Zn* and Zn+*, are considered to arise as a result of recombination of electrons with nascent ablation species, carrying an extra positive charge that is, Zn+ and Zn+2 respectively. By monitoring the evolution of the emission of Zn* and Zn+* it was calculated that the mean propagation velocity for the Zn+ along the surface normal is ~10 kms-1 (kinetic energy of few tens of eV) in both nanosecond and femtosecond ablation plume. The propagation velocity of Zn+2, evident only in the femtosecond ablation plume is of the order of 33 kms-1 (kinetic energy of few hundredths of eV). Such high energy species in the ablation plume are likely to be responsible for the inferior quality of the ZnO films produced by femtosecond PLD as their impact on the film surface could lead to non-uniform crystallite growth. (EN)

text
Τύπος Εργασίας--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης

Pulsed Laser Deposition
Optical Emission Spectroscopy
ZnO

Πανεπιστήμιο Κρήτης (EL)
University of Crete (EN)

Ελληνική γλώσσα

2005-04-01


Σχολή/Τμήμα--Σχολή Θετικών και Τεχνολογικών Επιστημών--Τμήμα Χημείας--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης



*Η εύρυθμη και αδιάλειπτη λειτουργία των διαδικτυακών διευθύνσεων των συλλογών (ψηφιακό αρχείο, καρτέλα τεκμηρίου στο αποθετήριο) είναι αποκλειστική ευθύνη των αντίστοιχων Φορέων περιεχομένου.