تحضير مستشعر السليكون المسامي لتطبيق استشعار الفراغ
An Investigation of Porous Silicon as a Vacuum Sensor
- الباحث
- نور سلمان داود
- المشرف
- مهدي قاسم زاير - مسلم فاضل جواد
- الجامعة
- الجامعة التكنولوجية
- الكلية / القسم
- قسم العلوم التطبيقية / علوم وتكنولوجيا الليزر
- الشهادة
- ماجستير
- السنة
- 2022
- لغة الرسالة
- انكليزي
- الكلمات المفتاحية
- Porous Silicon; Vacuum Sensor; Electrochemical Etching; Pressure Sensing
الملخص
تم تحضير هيكل السيليكون المسامي (Psi) في هذا المشروع عبر عملية أنودة الكهروكيميائية الضوئية (PEC) . رقائق السيليكون من النوع المانح ذات المقاومة (1042.60) في حمض الهيدروفلوريك (HF) بتركيز 2496 في مدة حفر مختلفة (15,30,45,60,75,and 90 min) ، وكثافة التيار .(20mA/cm?) تم إنجاز التشعيع بواسطة شعاع ليزر الديود بكثافة قدرة 2 /لالا15وطول موجي 81010. تم استخدام انحراف الأشعة السينية (XRD) والمجهر الإلكتروني الماسح (FE-SEM) ومجهر القوة الذرية (AFM) وتقنية قياس الجاذبية لتقييم خصائص المواد. توضح صور FE-SEM أن عرض المسام وعمقه لل Psi يزدادان مع زيادة أوقات النقش ، لكن سمك الجدران بين المسام يتناقص مع زيادة أوقات النقش. مع ظروف الحفر المختلفة ، يتغير شكل المسام من أسطواني إلى شبه كروي. تكشف نتائج حيود الأشعة السينية أن الجانب الهيكلي لطبقات Ps} يظل بلوريًا ، كما هو الحال مع الذروة الموسعة لهياكل Psi عند زيادة وقت النقش من min) 30-75). حجم GIL shill النانوية يتناقص من nm) 84-1.96 .16). تظهر صورة AFM أن قيمة سطح الخشونة ومتوسط الجذر التربيعي تزداد من ( 24.9410 -5.666( و nm) 5.960-30.61) على التوالي مع زيادة أوقات النقش. عندما يزداد وقت الحفر من (30-75min) ، تظهر ذروة أطياف (01)انزياح أزرقًا من 639.8 إلى 625nm في أطياف الانبعاث للعينة المعدة مسبقًا. في هذه الدراسة ، تم فحص الخواص الكهربائية لطبقة 61 المبنية باستخدام الطريقة الكهربائية التي تمثل خصائص المقاومة عند درجة حرارة
Abstract
Porous silicon (Psi) structure has been prepared in this project via a Photo Electrochemical (PEC) anodization process. n-type silicon wafers of resistivity (10Ω.cm) in hydrofluoric acid (HF) of 24% concentration at various etching duration (15, 30, 45, 60, 75, 90 min), and current density (20mA/cm2). Irradiation was accomplished by diode laser beam with a power density of 15W/cm2 and a wavelength of 810 nm. X-ray diffracted (XRD), Field Emission Scanning Electron Microscopy (FE-SEM), Atomic Force Microscopy (AFM), and Gravimetric technique was employed to assess the material characteristics. FE-SEM images demonstrated that the pore width and depth of the porous layer increased with the rising of etching time, but the thickness of the walls between the pores decreased with increasing etching time. With different etching conditions, the pore shape has changed from cylindrical to spherical and rectangular. The X-ray Diffraction results revealed that the structural aspect of Psi layers stays crystalline, as also the peak of Psi structures broadened when etching time increase from 30 to75 min. The size of the nano-crystalline decreases from (16.84 to 1.96 nm). The AFM image showed changing the surface roughness values and root means a square increased from (5.666-24.94nm) and (5.960- 30.61nm), respectively with increasing etching time. The measured values of the porosity of Psi layer using the gravimetric method showed an increase (33 – 87%) with increasing etching time. When the etching time has increased from (30-75 min), the peak of the (PL) spectra exhibit a blue shift from 639.8 nm to 625 nm in the emission spectra of the as-prepared sample. In this study, electrical properties of the constructed Psi layer were investigated using a which electrical approach that represents resistance characteristics at room temperature. The obtained values of resistance increased from 25 to 73 KΩ with increasing etching time and porosity when measured at pressure atmosphere, while was reduced with the increase of vacuum ranges. Because decreases of the air molecules allow the electron charge to pass through the inside pore with increased vacuum value to 10-6 mbar. The response of the Psi enhanced with increasing vacuum and etching time.
طلب نسخة من الملف
الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.