ترجمه فصل های 4 و 5 "Ordered Porous Nanostructures and Applications"
هر فصل 10 هزار تومان
فصل 4
مشکل شدید تشکیل منافذ در نیم رساناهای گروه III–V در ساختارهای متخلخل همگن، نشان دهنده ی تمایل قوی هسته ناهمگن اولیه می باشد. تنها برخی تلاش ها برای آماده سازی ساختارهای متخلخل شبه یکنواخت در مواد گروه III–V تاکنون انجام شده است. همان گونه که در بالا ذکر شد، تاکیزاوا و همکاران اش یک ساختار متخلخل ستون مانند را بر روی جهت (111)A InP با استفاده از لیتوگرافی پرتوافکنی ساختند، اما ساختار به دست آمده تاکنون همچون آنهایی که بوسیله ی لیتوگرافی Si بدست آمدند، یکسان نبود. اخیراً تیگینیانو و همکارانش نشان دادند که قرار دادن 5 MeV Kr+ در بستر های n-GaP به ما اجازه می دهد تا تراکم نقص سطحی را و در نتیجه هسته را صرف نظر از مقدار اولیه اندازه گیری شده در رشد کریستال، را کنترل کنیم.
4-1-2 چرا تخلخل مواد گروه III–V
اگرچه تعداد انتشاراتی که به ترکیبات گروه III–V اختصاص داده شده از آنچه به تخلخل Si است، کمتر است، اخیرا برخی ویژگی ها و خواص مهم از ساختارهای متخلخل گروه III–V گزارش شده است. به طور ویژه، یافته های جدید زیر شایان توجه است:
- افزایش شدید و تند در شدت پرتو افکنی فوتونی (فوتولومیننس) (PL) در نزدیکی لبه باند در پیوند کردن به طور آندی GaP همراه با ظهور پدیده نورافشانی جسمی در معرض قرارگرفتن اشعه ماورای بنفش و آبی همراه است.
- پاسخ نوری به شدت افزایش یافته در طول دوره ای شکل گیری منافذ در الکترودهای GaP بوسیله ی پیوند کردن آندی در محلول اسید سولفوریک مشاهده شده است.
- شواهدی برای birefringence در منافذ InP با طول موج های مناسب برای سیستم های ارتباط نوری یافت شده است.
- تخلخل ناشی از اصلاح طیف فوتون در GaP ، GaAs و InP مشاهده شده است.
- تولید هارمونیک دوم بسیار کارآمد نوری (SHG) در غشای متخلخل شکاف GaP مشاهده شده است.
از این رو، ترکیبات متخلخل نیمه رساناها می تواند مزایای بالقوه ای را برای دستگاه های کاربردی ارائه می کند. علاوه بر امکانات ذاتی و درونی در تغییر ترکیبات شیمیایی، انتقال نیمه رساناها از ابتدایی به ترکیبات مستلزم یک اصلاح کریستالوگرافی بزرگ می باشد. اگرچه به طور کلی اتصالات سه وجهی sp3 بین اتم ها نگه داشته می شود.، شبکه به طور مرکز تقارنی از عنصر ستون IV نوع الماس (لوزی شکل) به یک شبکه بدون مرکز تقارن از نوع آسفالریت برای مشتق کردن ترکیبات باینری IB–VII, II–VI و III–V تبدیل می شود. این امر راهی را برای خواص فیزیکی جدید خاص به گریز از مرکز این مواد قطبی باز می کند. برای مثال، ما سطوحی مرتبط با مد و حالات ارتعاشی در طیف سنجی (RS) پرتو رامان خود بخودی از ترکیبات متخلخل گروه III–V را مشاهده می کنیم. پیش بینی شده است این حالات از ویژگی Fr¨ohlich هر زمانی که طول موج تابش تصادمی بیشتر از متوسط اندازه کریستال ها بشود، رخ دهد. در ارتباط با تمایلات قوی در کوچک سازی بیشتر الکترون های مدرن، واضح است که ویژگی های بسیاری از عناصر در مدارات اپتوالکتریکی (الکتریکی نوری) با تحریک کردن سطح اداره و انجام می شود. بررسی کردن ارتعاشات سطحی برای درک کردن جذب- دفع، انتشار، ثبات نانوساختارها، فیزیک فاز انتقال در ابعاد کاهش یافته ، بسیار مهم می باشد.
شکل 13.4 : داده های گرفته شده از نمونه InP با n2 = 3 × 1017cm−3 آندی شده در چگالی جریان j = 100 mA/cm2 . (a) نوسانات ولتاژ، (b) تصور SEM و (c) برش مقعطی از تصاویر SEM گرفته شده از نمونه ی InP با n2 = 3 × 1017cm−3 آندی شده تحت شرایط نوسانات ولتاژ دامنه کوچک.
در آغاز واکنش، (پیوند در مجاورت سطح اولیه) گونه های حل شونده ی بسیار اکسیداسیون شونده ای برای انحلال در دسترس می باشد در حالی که در عمق تعداد گونه های حل شونده اکسیدی بوسیله ی فرایندهای کاهش نفوذ و انتشار فراهم می آیند و در نتیجه سرعت انحلال رو به پایین می رود.
هنگامی که نمونه های n-InP آندی شده با سطوح دوپه و تغلیظ کردن بیشتر، n2 = 3 × 1017 cm−3، نوسانات ولتاژ نیز مشاهده می شود، همان گونه که در شکل 13.4a نشان داده شده است. دامنه نوسانات به طور چشمگیری در طول دوره زمانی آندی کردن متغیر می باشد. نوسانات ولتاژ دامنه بالا (منطقه I در شکل 13.4a) را می توان به یک ترسیم همزمان از قطر منافذ تلفیق نمود.
پس از شکل گیری NL، آندی کردن بیشتر تحت همان شرایط، به نفع انتشار منافذ عمودی بر سطح اولیه (شکل 16.4a) ، یعنی در امتداد خطول جریان، می باشد. از یک بزرگنمایی تصویر می توان مشاهده کرد که اکنون در واقع نوسانات قطر وجود ندارد (غایب است) و دیواره های منافذ صاف می باشد (شکل 16.4c) . ما بر این باوریم که تعاملات بین منافذ بوسیله ی منطقه فضای بار و شارژ همان گونه که در بالا توضیح داده شد، و همچنین کیفیت بلوری بالای نمونه های ما، و دقت کنترل کامپیوتری شرایط پیوندی، فاکتورها و عوامل اساسی است که منجر به یکنواختی در توزیع منافذ مشاهده شده می شود. علاوه بر این، دیدی از بالای SEM گرفته شده از نمونه ها پس از حذف و رفع کردن NL ، توزیع فضایی ای از منافذ نظم یافته را نشان می دهد (شکل 16.4b).
فصل 5
Ordered Porous Nanostructures
and Applications
Microporous
Honeycomb-Structured
Polymer Films
غشای پلیمری ساخته شده به صورت لانه زنبوری با تخلخل میکرو سایز
شکل گیری به کمک آب غشاهای مزوپور منظم در
مقالات متعدد 9- 14 توصیف شده است. در این مورد، غشاهای منظم بوسیله ی تراکم بخار
آب بر روی لایه محلول پلیمر مایع و توسط تبخیر متعاقب حلال از محلول پلیمر شکل
داده می شود. اخیرا، ما یک روش آماده سازی ای را توسعه داده ایم که
شکل گیری غشاها را با سلول های شش ضلعی شکل به طور مساوی همراه با قطری در حدود 
را
مجاز می کند. در آثار فوق، ما به همراه جزئیات تکنولوژی اینکه چگونه غشاهای مزوپور
را از پلیمرهای مختلف بدست آوریم را توصیف کرده ایم. به طور همزمان، برخی تلاش ها
برای تفسیر مکانیزم خود سازمانی الگو دهی را بوسیله ی فرآیندهای ترمودینامیکی در
حال انجام است که بین قطرات آب بر روی سطح حلال پلیمر مایع اتفاق می افتد. ما
پیشنهاد کرده ایم که ثبات قطرات آب بر روی سطح آب برای تشکیل ساختار منظم ضروری می
باشد. در ادامه مهمترین پارامترهای ثبات مورد بحث قرار می گیرد که می تواند رشد
متراکم قطرات آب را بر روی لایه حلال پلیمری مایع و تعاملات خودشان بین یکدیگر را
تحت تاثیر قرار دهد.
4.5 مدلی برای شگل گیری ساختارهای لانه زنبوری شکل در غشاهای پلیمری
هنگامی که ماده مایع در یک رابط مایع – هوا قرار می گیرد، ممکن است بر غشای نازک گسترش یابد. این زمانی اتفاق می افتد که یک مایع با کشش سطحی کم بر روی یک کشش سطحی قرار داده می شود. ما یک گسترش ضریب مثبت برای تمامی محلول های پلیمری در امیل استات و در اکسیلن داریم. ما پیشنهاد کرده ایم که اندازه لایه محلول پلیمر اکسیلن نازک بر روی سطح آب با گذشت زمان کاهش یابد. دومی را به شرح زیر و در ادامه توضیح می دهیم.
در موردی که بخار آب شروع به تحت تاثیر قرار دادن لایه نیتروسلولوز نه تا 60 ثانیه پس از گسترش آن بر روی سطح آب خنک شده می کند، غشای نازک پلیمری به تدریج در همان ضمن شروع به خشک شدن می کند. به عبارت دیگر، تبخیر امیل استات خارج از لایه پلیمری در طول دوره زمان سپری شده از 60 ثانیه می کند به افزایش غلظت پلیمر درون غشای پلیمری می انجامد. در نتیجه، فاصله بین قطرات مجاور بخار آب که بر روی سطح مایع از لایه پلیمری افزایش می یابد، را تسریع می کند
تکنیک آماده سازی به صورت تجربی و آزمایشگاهی ای توصیف شده است که می تواند و قادر است ساختار شبکه ای مزوسکوپی پلیمری ای را با اشکال مختلفی از سلول تولید کند: یک قطره از محلول پلیمر اولیه بر روی سطح آب خنک شده پخش می گردد، و بخار آب با غشای نازک پلیمر نتیجه شده واکنش نشان می دهد. بدنبال فرآیندهای خودسازمانی قطرات رسوب کننده از بخار آب بر روی لایه پلیمری، کشیده شدن قطرات بعدی آب، و پس از تبخیر محلول، اصل غشای پلیمری ناهمگن به یک الگوی شبکه شش ضلعی ادامه می یابد. این نشان می دهد که اندازه سلول شش ضلعی پایه با قطر قطرات بخار آب مورد استفاده د طول آماده سازی، تعیین می شود. فرض می شود که ثبات قطرات آب بر روی سطح مایع برای تشکیل ساختار منظم ضروری است.
