اثر میکروکرنش در سیلیکان متخلخل
چکیده
نانوساختارهای سیلیکان متخلخل توسط روش آندی در سلول الکتروشیمیایی با چگالی جریان ثابت بدست آمده است که دارای منافذ و خوردگی ستونی می باشد. بسته به زمان خوردگی، می توان نمونه هایی با اندازه ی منافذ متفاوت بدست آورد. برای مطالعه خواص مکانیکی از جمله تعیین اختلاف پارامتر شبکه ای سیلیکان متخلخل از روش های پراش پرتوی ایکس متفاوت استفاده می شود. طیف پراش ایکس دقت بالا از این نانوساختارها دو قله ی براگ در راستای (400) را نشان می دهند. قله سیلیکان متخلخل نوع p اندکی پهن تر از پیک تک بلور سیلیکان می باشد اما تا حدودی نیز به زاویه های کوچکتر جابه جا شده است. این کرنش بستگی به پارامترهای مختلف دارد که اثر یکی از پارامتر های آندیزاسیون بر روی کرنش در سیلیکان متخلخل می باشد. پارامتر شبکه ی بزرگتر لایه ی سیلیکان متخلخل باعث شکننده بودن، کاهش استحکام شبکه ای و الاستیسیته آن نسبت به زیر لایه ی سیلیکان خواهد شد. از این خاصیت، می توان به عنوان حسگر مواد گازی و بخارات مایعات استفاده نمود. علاوه بر پراش ایکس دقت بالا، طیف سنجی میکرورامان با دقت فضایی یک میکرون برای تعیین تنش و کرنش های صفحه ای در نمونه های سیلیکان متخلخل قرار گرفته روی زیرلایه سیلیکان انجام شده است. شرط به کارگیری طیف سنجی رامان برای تعیین کرنش و تنش داشتن نرمال مد فعال ماده ی مورد بررسی می باشد. از آنجا که سیلیکان دارای مد ارتعاشی رامان است طیف سنجی میکرورامان در تعیین تنش های پسماند در سیلیکان متخلخل به کار رفته است. به دلیل اینکه ضخامت لایه ی متخلخل پایین است دو قله ی نزدیک به هم در طیف رامان مشاهده می شود. قله ی مربوط به مد ارتعاشی سیلیکان در موقعیت 520.5 cm^(-1) قرار دارد و در نزدیکی آن، قله ی مربوط به لایه متخلخل کرنش یافته در موقعیت فرکانس های کمتر نسبت به زیرلایه ی سیلیکان قرار دارد. با استفاده از شبیه سازی شدت دو قله با توزیع لورنسی، موقعیت قله ها بدست می آید. از آنجا که بلور سیلیکان دارای یاخته ی قراردادی مکعبی است با استفاده از معادله ی سکولار ، مقدار کرنش و تنش های صفحه ای را از انتقال های رامان را می توان بدست آورد. برای اینکه قله پراش از صفحات دیگر بلوری در سیلیکان متخلخل را بدست آوریم آن را از زیرلایه ی سیلیکان جدا نموده و با استفاده از طیف سنجی پودری از نمونه های پودری سیلیکان متخلخل، نقص های میکروساختاری را با استفاده از توابع تحلیلی همچون تابع لورنسی، گوسی و ویت برای برازش هر یک از خطوط پراش ایکس انجام شده است. از نمودار های ویلیامسون- هال و تعمیم یافته آن، میکروکرنش و اثر اندازه را برای نمونه های پودری بدست آوردیم.