تغييرات خصوصيات سطح لايه نازك اكسيد مس ناشي از كاشت يون نيتروژن

Variation of surface properties of copper oxide thin films by nitrogen ion implantation

در اين پژوهش، به بررسي اثر كاشت يون نيتروژن بر ساختار كريستالي و سطحي فيلم نازك اكسيد مس پرداخته شده است. بدين منظور لايه نازك به ضخامت nm 150 به روش كندوپاش از جنس اكسيد مس بر زير لايه سيليكون لايه­ نشاني شد. سپس، عمل كاشت يون نيتروژن با استفاده از شتاب دهنده الكترواستاتيك با انرژي keV 50 به مدت3 ثانيه و با شار 1014× 2 ذره بر سانتي­متر مربع انجام شد. جريان اندازه­ گيري در اين آزمايش با استفاده از دستگاه نمايه­ سنج و براش آن به تابع گاوسي در حد چند ميلي ­آمپر به دست آمد. از نتايج آناليزهاي حاصل از XRD مشاهده شد كه تعداد قله­­ ها و ساختار بلوري تغيير كرده است. نتايج آناليز SEM به هم ريختن ساختار سطحي بر اثر كاشت را نشان مي­ دهد و همچنين، از اندازه­ گيري پارامترهاي ناهمواري AFM مشخص شد كه لايه نازك اكسيد مس پس از كاشت يون يكنواخت­ تر شده و ناهمواري يا زمختي آن كاهش پيدا كرده است. با اندازه­گيري گاف انرژي اكسيد مس مشخص شد كه پس از كاشت يون مقدار آن از eV 2/26 به eV 2/34 افزايش پيدا كرده است كه مي­ توان براي ساخت انواع حسگرها گاف انرژي آنرا تغيير داد.

In this research, the effect of nitrogen ion implantation on the crystalline and surface structure of copper oxide thin film has been investigated. For this purpose, a thin film with a thickness of 150 nm was deposited on the silicon substrate by copper oxide sputtering method. Then, the nitrogen ion implantation was performed using an electrostatic accelerator with 50 keV energy for 3 seconds with a fluence of 2×1014 particles per square centimeter. The measured current in this experiment was obtained using a profile device and its fitting to a Gaussian function in the range of several milliamperes. From the results of XRD analyzes, it was observed that the number of peaks and the crystal structure have changed. The results of SEM analysis show that the surface structure is defected due to implantation and the measurement of AFM roughness parameters showed that the thin layer of copper oxide became more uniform after ion implantation and its roughness or stiffness is decreased. By measuring the energy gap of copper oxide, it was found that after ion implantation, its value increased from 2.26 eV to 2.34 eV, which can be tuned to make different types of sensors.