مطالعه اثر دُز نیتروژن و دمای زیر لایه در تشکیل فاز نیترید نقره

در این تحقیق تشکیل فاز نیترید نقره از طریق کاشت یون نیتروژن روی صفحات نقره مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور صفحاتی به ابعاد 15x15x1mm از نقره خالص توسط یون‏های نیتروژن با انرژی 50kev با دُزهای مختلف بمباران شد. آزمایش بر روی دو سری از نمونه‏ها انجام گرفت. در سری اول کنترلی بر روی دمای نمونه‏ها در هنگام کاشت وجود نداشت و بر اثر برخورد یون‏های پُر انرژی نیتروژن، دمای نمونه‏ها در بیشتر آزمایش‏ها از 250?c هم تجاوز کرد. نتایج حاصل از آنالیز xrd این نمونه‏ها که در ذُزهای بین 1x1017 ions/cm2 تا 2x1018 ions/cm2 بمباران شده بودند تغییر مطلوبی در ساختار کریستال نمونه نقره نشان نداد. از مقایسه طیف xrd نمونه شاهد با نمونه‏های کاشت شده در این سری از آزمایش‏ها، نتیجه گرفته می‏شود که برخورد یون‏های پر انرژی باعث تضعیف صفحه ترجیحی کریستال نقره و نیز کاهش شدت پیک‏ها شده بود که ناشی از آمورف شدن سطح نقره بر اثر کاشت یون می‏باشد. افزایش دمای نمونه در هنگام کاشت باعث افزایش نرخ کندوپاش سیستم ag-n شده و نیتروژن وارد شده در شبکه کریستالی نقره، فرصت تجمع پیدا نمی‏کند. در سری دوم از آزمایش سعی شد با استفاده از خنک‏کننده آبی دمای نمونه کنترل شود در هنگام آزمایش دما بیشتر از 38°c نشد در حالی که بقیه شرایط آزمایش مشابه آزمایش‏های سری اول بود. نتایج بدست آمده از آنالیز xrd نشان می‏دهد که در دُز 1x1018 ions/cm2 قبل از بازپخت تغییر قابل مشاهده‏ای در طیف نقره دیده نمی‎شود ولی با افزایش دُز به مقدار 2x1018 ions/cm2 پیک‏های ضعیفی علاوه بر پیک‏های نقره خام، در طیف xrd نمونه قابل رویت شد که مربوط به فاز آزید نقره تشخیص داده شد. آنالیز xps نمونه های کاشت شده با دُزهای مختلف نشان می‏د‏هد که غلظت نیتروژن در نمونه‏ها با افزایش دز نیتروژن افزایش یافته است و از تجزیه پیک‏های مربوط به نقره در طیف xps نمونه‏ها، تشکیل ترکیبات نیتروژن و نقره در نمونه‏های کاشت شده قابل تشخیص است و با افزایش دز میزان فراوانی این ترکیبات هم افزایش یافته است ولی این ترکیبات به صورت آمورف بوده و در طیف پراش اشعه ایکس به روشنی دیده نمی‏شود. با بازپخت نمونه‏های کاشت شده، فازهای آمورف به فاز کریستالی تبدیل شده و فازهای جدید علاوه بر فاز نقره خام در طیف آنالیز پراش اشعه ایکس دیده شد. این تحقیق نشان داده است که هر چند روش‏های متداول دیگر در مهندسی سطح برای تشکیل فاز نیتریدی فلزات نجیب با مشکلات مواجه‏اند، روش کاشت یون به عنوان یک روش غیر تعادلی در دز مناسب قادر به تشکیل فاز نیتریدی فلزات نجیب (در اینجا نقره) می‏باشد.