الأغشية الرقيقة .. وطرق تحضيرها

1- المقدمة :
إن الأغشية الرقيقة المحضرة من طبقة أو عدة طبقات من الذرات على سطوح زجاجية أو معدنية أو بلاستيكية لايتعدى سمكها أحياناً مايكرون واحداً ، سواء أكانت تلك الأغشية المحضرة مشوبة أم غسر مشوبة ، وفي حالة الحاجة إلى أغشية شفافة محضرة بدرجة حرارة عالية عندها تستخدم السطوح الزجاجية ( الشرائح الزجاجية) .
بدلاً من السطوح البلاستيكية والمعدنية.
ولمعرفة إمكانية إستخدام أغشية رقيقة محضرة بطريقة الترسيب الكيميائي الحراري .. لابد من دراسة الخواص الفيزيائية زالكيميائية للمادة .
إن إستخدام الخلايا الشمسية في العديد من التطبيقات لتوليدالطاقة الكهربائية حظي بإستخدام الباحثين في العالم مما دفعهم إلى تطوير الخلايا الشمسية للحصول على طاقة فجوة مناسبة لأشباه الموصلات لكي تدخل في صناعة تلك الخلايا على شكل أغشية رقيقة .. فظهرت أنواع عديدة من الخلايا مثل GaAs ، Cu2s ، Bi2o3 .
لقد إهتم الباحثون في معرفة العوامل المؤثرة على الخلايا الشمسية مثل شدة الضوء ودرجة الحرارة وإمتصاصية الأغشية المستخدمة وطاقة الفجوة وتأثير الشوائب على الصفات الضوئية والكهربائية لتلك الأغشية.
إن هذا النوع من البحوث يعد من المواضيع المهمة في فيزياء الحالة الصلبة.

2- طرق تحضير الأغشية الرقيقة
................................... ...
1- طريقة التبخير الحراري في الفراغ
Thermal Evaporation In Vacuum

2- طريقة الترذيذ
Sputtering Method

3- الطرق الكيميائية
Chemical Methods

أ- طريقة الترسيب الكهربائي ( أغشية الكاثود )
Electrolic Deposition -Cathodic films
ب-طريقة الترسيب الكهربائي ( أغشية الأنود)
Electrolic Deposition -Anodic films
ج- طريقة الترسيب الكيميائي الحراري
Chemical Spray Pyrolysis

ولكوني من الباحثين في هذه الطريقة سأتطرق إلى مميزاتها .

مميزات طريقة الترسيب الكيميائي الحراري
1- يتم تحضير هذه الأغشية في ظروف إعتيادية
2-بساطة الأحهزة المستخدمة عند التحضير
3- غنها طريقة جيدة للحصول على اغشية مزيج مادتين أو أكثر وبنسب مختلفة
4-يجب أن تكون درجة الحرارة مناسبة لإكتمال النماء البلوري على السطوح الزجاجية
5-يمكن الحصول على أغشية ذات مساحات سطحية كبيرة
6-إن هذه التقنية أفضل لتحضير أغشية دات إنعكاسية قليلة للإستخدام في الخلايا الشمسية من تقنية التبخير في الفراغ
لقد أظهرت هذه الطريقة كفاءة عالية في تحضير العديد من أغشية أكاسيد المعادن مثل أكاسيد كل من الحديد والنحاس والبزموث والسليكون

وللموضوع بقية..إن شاء الله

شكرا اخى الكريم على هذا المقال وكنت اتمنى ان نتعاون لكى نقوم بعمل شئ مفيد فى هذا المجال حيث انا ايضا ادرس الدكتوراه فى الاغشيه الرقيقه ولى بعض المقالات فى هذا الموقع عن تجهيز الاغشيه الرقيه بواسطه ال dc magnetron sputtering وايضا مقالات اخرى تفيد هذا المجال وسوف اقوم باذن الله تعالى بكتابه مقالات اخرى فى هذا المجال وكنت اريد المساعده والتنسيق معى لانى مشغول جدا وعندى افكار وهى
1- DC magnetron sputtering
2- reactive sputtering
3- pressure gaugs
4- pressure pumps
-----------------

إنه مقال جيد ومفيد عن الاغشيه الرقيقه .
شكرا لك اخي الفااضل ..:)

إقتباس:
المشاركة الأصلية بواسطة د.محمد فتحى http://www.hazemsakeek.com/vb/images...s/viewpost.gif
شكرا اخى الكريم على هذا المقال وكنت اتمنى ان نتعاون لكى نقوم بعمل شئ مفيد فى هذا المجال حيث انا ايضا ادرس الدكتوراه فى الاغشيه الرقيقه ولى بعض المقالات فى هذا الموقع عن تجهيز الاغشيه الرقيه بواسطه ال dc magnetron sputtering وايضا مقالات اخرى تفيد هذا المجال وسوف اقوم باذن الله تعالى بكتابه مقالات اخرى فى هذا المجال وكنت اريد المساعده والتنسيق معى لانى مشغول جدا وعندى افكار وهى

1- DC magnetron sputtering
2- reactive sputtering
3- pressure gaugs
4- pressure pumps

-----------------
السلام عليكم ..
الله يوفقكم دكتور في مسيرتكم العلمية..ليس لي مقدرتكم في هذا المجال ما شاء الله عليك ولكن..
سأتسلسل إن شاء الله من الألف إلى الياء في موضوع الأغشية الرقيقة..
.وساتطر ق إلى الطلاء تحت ضغوط واطئة ( بالفاكيوم)
وسأتطرق لطريقة الترسيب الكيميائي الحراري(طريقة الرش)
ثم أتطرق للصفات الضوئية للأغشية الرقيقة..ويستمر المشوار

وأعذرني على بساطة المعلومات ..لعدم تمكنني من تدريس هذه المادة..طيلة عملي بالجامعة 15 سنة ...وإن شاء الله نستفاد من مقالاتكم العلمية المتميزة.. وشكراً..

الأخ العزيز حسن جابر
السلام عليكم......
يمكنني المساعده في هذا المجال لخبرتي المتواضعه فيه وأنا حاضر للمساعده في اي جانب تحتاجونه مع تحياتي وتمنياتي بالموفقيه.

طرائق تحضير

الأغشية الرقيقة

الطرائق الكيمياوية

chemical methods

الطرائق الفيزيائية

physical methods

الترذيذ

sputtering

التبخير الحراري

Thermal evaporation

الترسيب اللاكهربائي

Electro less process

الترسيب الكهربائي

Electrode-positing

ترسيب البخار الكيميائي

Chemical vapor deposition (CVD)

التبخير باليزر

Laser evaporate-ion

التسخين بالمقاومة

Resistive heating

التسخين بالترددات

الراديوية

التبخير بالوميض

Flash evaporation

التسخين بالحزمة الالكترونية

Electron bombardment heating

التبخير بالقوس

Arc evaporation

الترذيذ تحت ضغط واطئ

Low-presser Sputtering

D.C. Sputtering

الترذيذ بالحزمة الايونية

Lon beam Sputtering

R.F. Sputtering

اكسدة الانود

Anodic oxidation

الترسيب بالتحليل

Electrolytic

deposition

الرش الكيميائي الحراري

pyrolysis

تقنية التغطيس

Dip technique

الله يوفقك أخي الحبيب السيد الخياط على مشاركتكم وأنا جداً سعيد بهذه المشاركة...
نعم أخي لو بالإمكان أن تتطرق لمواضيع عن الأغشية خاصة بكم لتضاف إلى رصيدكم حول أحد الطرق التي طرحتها ونفتح حلقة حوار لكي يستفاد الجميع .. وليكن الحوار من الألف إلى الياء في تلك الطريقة لتعم الفائدة على الجميع وشكراً لمشاركتكم ..وأنا في إنتظار موضوعكم الأول عن أحد الطرق في الأغشية الرقيقة ...وشكراً

أحب أن أوضح للأعضاء أن خبرتي في طريقة الترسيب الكيميائي الحراري ..للأغشية الرقيقة ..والماجستير في اللغة العربية من كلية التربية الجامعة المستنصرية ..في هذا المجال قبل 15 سنة حيث كانت الدراسة باللغة العربيةولم أطور نفسي في هذا المجال لإنشغالي بتدريس عدد من التخصصات الفيزيائية في الكلية وباللغة العربية خارج العراق ولست متمكن في اللغة الانجليزية ولا أجيد اللغة الفرنسية ..
لذلك مشاركاتي سوف تكون باللغة العربية ..وأعذرو ني لخبرتي المحدودة في الأغشية ..رغم أني عملت على الإستفادة من الجانب العملي للأغشية الرقيقة ..في إحدى شركات العراق لطلاء المواد البلاستيكية بالمعادن بطريقة الفاكيوم وأعطتني خبرة لا بأس بها... أما كبحوث في الأغشية الرقيقة فلا أمتلك بحثاً في هذا المجال

طريقة الرش الكيميائي الحراري:

تحضر الأغشية بهذه الطريقة من خلال رش محلول أملاح المادة المراد تحضير الغشاء منها على قواعد ساخنة وبدرجة حرارة معينه تعتمد على نوع المادة المستعملة حيث تتم عملية التحلل الحراري ( Thermal decomposition) للمركبات الصلبه المتكونة على سطح القاعدة الساخنة لتعطي نواتج مستقره كيميائياً .
تعد طريقة الرش الكيميائي الحراري من الطرائق المهمة والفعالة في تحضير الأغشية الرقيقة المستخدمة في الكثير من التطبيقات الصناعية كصناعة الخلايا الشمسية والكواشف ومن مميزات هذه ألطريقه :
K اقتصادية نظراً لقلة تكاليف الأجهزة المستخدمة في تحضير الأغشية حيث لاتحتاج إلى أجهزة معقدة للتحضير مثل أنظمة التفريغ التي تستخدم في طريقتين الترذيذ والتبخير .
K إمكانية تحضير أغشية رقيقة المركبات ذات درجات انصهار عالية يصعب تحضيرها بالطرائق الأخرى ملائمة لتحضير اكاسيد وكبريتات هذه المواد .
K يمكن تحضير أغشية رقيقة بمساحات اكبر مما توفر الطرائق الأخرى .
K يمكن تحضير أغشية من مزج مادتين أو أكثر لها درجات انصهار مختلفة مثل (pbs.zns).
K الأغشية المحضرة بهذه الطريقة لها استقرارية عالية في صفاتها الفيزيائية مع مرور الزمن .
تتألف منظومة الترسيب بالرش الكيميائي الحراري من عدة أجهزة بسيطة بحيث يتم الاستفادة منها في تحضير أغشية رقيقة على قواعد متنوعة .

أحسنت أخي الحبيب على إيضاحاتكم القيمة ..حول طريقة الترسيب الكيميائي الحراري .. لقد عشت ملاحظاتكم خلال عملي في الماجستير في هذا المجال ..من حيث تحضير الأغشية من مزيج مادتين أو التشويب بمادة أخرى وكيفية تحضير المحاليل الكيميائية وما هو أفضل مذيب لتلك المادة المستخدمة وما هي الدرجة الحرارية المناسبة لتحضير الغشاء الرقيق ... وهو موضوع جداً شيق ...
وسؤالي وهل لديكم صورة لمنظومة الرش المستخدمة يمكن عرضها للأسرة المنتدى وشكراً... وللحديث بقية

الأغشيةالرقيقة: Thin Films

يصف مصطلح الغشاء الرقيق طبقه واحدة او عدة طبقات من ذرات الماده لايتجاوز سمكها المايكرون الواحد.استعملت الأغشية الرقيقة منذ أكثر من نصف قرن في عمل النبائط الالكترونية والفوتو فولتائيه ومختلف التطبيقات البصرية وهي ما زالت تتطور يوميا . حيث أن تقنية الأغشية الرقيقة تعتبر تقنية قديمة لكنها بنفس الوقت تعتبر المفتاح الحالي لتقنية الكثير من المواد وهناك مجلدات عديدة خاصة بالأغشية الرقيقة منها كتيب العالمين (Massiel and Glay) منذ أكثر من ثلاثين سنة .
ومن الخواص الأساسية الأغشية الرقيقة هيالتركيب البلوري للأغشيه ,سمك الأغشية وغيرها من الخصائص والمميزات التي لا تتوفر في المادة بشكلها ألحجمي وتركيب الأغشية يعتمد على تقنية التحضير وتكون على هيئة أغشية عشوائية و متعددة البلورات أو أغشية أحادية البلورة (Single crystal ) كما إن خواصها الكهربائية والبصرية تتغير اعتمادا على البنية البلورية ووجود أو عدم وجود الشوائب وبصوره عامة فأن الأغشية الرقيقة تنتمي إلى الحالة الصلبه لذلك فمن الممكن تقسيم هذه المواد تبعاً لتركيبها البلوري أو لترتيب ذراتها.

طرائق تحضير الأغشية الرقيقة :

تعددت طرائق تحضير الأغشية الرقيقة بزيادة التطور العلمي التكنولوجي وتطورت وتعقدت الأجهزة المستخدمة في تحضيرها وازدادت تبعاً لذلك كلفة التحضير والتي تشكل عائقاً كبيراً أمام الحصول على أغشية رقيقه وبكلف اقتصاديه مقبولة ولكل طريقه من طرائق تحضير الأغشية مميزاته الخاصة بها من حيث الدقة في تحديد السمك وتجانس الغشاء والتي تؤدي الغرض المطلوب ويعطي الشكل الموضح أدناه تصنيفاً لطرائق ترتيب الأغشية الرقيقة وتصنف إلى نوعين : الطرائق الفيزياوية physical method
والطرائق الكيمياويه chemical method - إن إحدى الطرائق التي تم فيها تحضير الأغشية باستخدام المحاليل الكيميائية هي طريقة الرش الكيميائي الحراري والتي تسمى أحيانا بطريقة التحلل الحراري ( pyrolysis )أو الرش الكيميائي الحراري .
طريقة الرش الكيميائي الحراري:

تحضر الأغشية بهذه الطريقة من خلال رش محلول أملاح المادة المراد تحضير الغشاء منها على قواعد ساخنة وبدرجة حرارة معينه تعتمد على نوع المادة المستعملة حيث تتم عملية التحلل الحراري ( Thermal decomposition) للمركبات الصلبه المتكونة على سطح القاعدة الساخنة لتعطي نواتج مستقره كيميائياً .
تعد طريقة الرش الكيميائي الحراري من الطرائق المهمة والفعالة في تحضير الأغشية الرقيقة المستخدمة في الكثير من التطبيقات الصناعية كصناعة الخلايا الشمسية والكواشف ومن مميزات هذه ألطريقه :
K اقتصادية نظراً لقلة تكاليف الأجهزة المستخدمة في تحضير الأغشية حيث لاتحتاج إلى أجهزة معقدة للتحضير مثل أنظمة التفريغ التي تستخدم في طريقتين الترذيذ والتبخير .
K إمكانية تحضير أغشية رقيقة المركبات ذات درجات انصهار عالية يصعب تحضيرها بالطرائق الأخرى ملائمة لتحضير اكاسيد وكبريتات هذه المواد .
K يمكن تحضير أغشية رقيقة بمساحات اكبر مما توفر الطرائق الأخرى .
K يمكن تحضير أغشية من مزج مادتين أو أكثر لها درجات انصهار مختلفة مثل (pbs.zns).
K الأغشية المحضرة بهذه الطريقة لها استقرارية عالية في صفاتها الفيزيائية مع مرور الزمن .
تتألف منظومة الترسيب بالرش الكيميائي الحراري من عدة أجهزة بسيطة بحيث يتم الاستفادة منها في تحضير أغشية رقيقة على قواعد متنوعة .

مع الأعتذار عن التقصير.

السيد الخياط

أعتذر عن التكرار الذي حصل لضيق الوقت والعجله .
سأكمل تفاصل طريقة الرش الكيميائي الحراري ومكونات الامنظومه وكل التفاصيل في وقت لاحق.

السيد الخياط

صورة
المنظومهhttp://hazemsakeek.com/up/download.php?img=320

من الممكن ان بستعاض عن غاز النتروجين بالهواء الأعتيادي بوضع مضخه للهواء وبضغط متغير للحصول على رذاذ للمحلول وبضغوط مختلفه.

السيد الخياط

سلام أخي
هل تستطيع أن تعطيني المصدر الذي أخذت منه موضعك و شكرا

السلام عليكم ..
العديد من أطاريح الماجستير في الجامعة المستنصرية وجامعة بغداد وليست على الانترنت لكن هناك مجلة دورية عندما كنا طلبة ماجستير قبل 15 سنة بعنوان thin films .... وشكراً على المتابعة وللموضوع بقية إن شاء الله

الأستاذ العزيز حسن جابر السلام عليكم.

يوم امس أضفت موضوع عن تحضير الأغشيه الرقيقه بطريقة الرش الكيميائي الحراري ووجدتها اليوم مرفوعه او محذوفه . استفسر عن السبب مع التقدير

أعتذر لانها موجوده عذرا مره اخرى

مشكوووووور والله يعطيك الف عافيه

بخدمة الأعضاء والنتدى.. وشكراً على المتابعة

السلام عليكم
شكرا شكرا شكرا على المجهودات الجبارة.
موضوع مميز ومفيد وممتع في انتظاركم .
جازاكم الله خيرا .

تسلم ايدك استاذ حسن على هذا الموضوع الشيق ......ننتظر الكثر منكم

بخدمتكم دوماً..أخي الغالي عقيل..أسأل الله أن أكون عند حسن ظنكم دائماً

أشكرك أخي عبد العليم على المتابعة..وبعون الله سنستمر بموضوع طرق تحضير الأغشية الرقيقة ..إن شاء الله

مزيد من التقدم ان شاء الله بس لو في امكانيه وجود صور للاجهزه او فيديو علشان تضح الصوره

اهلا دكتور السيد
موفق ان شاء الله
ياريت بس حضرتك تدينا مثال علي طريقة التحلل الحراري مع رموز محلول الملح ومعادلات تفككه
وجزاكم الله كل خير

السلام عليكم
عاشت ايدك يادكتور على هذه المعلومات المفيده انا بصراحه استخدمت اثناء اجراء البحث الخاص بي طريقه التبخير الحراري في الفراغ باستخدام منظومه ايدوارد لكن حبيت اعرف انسب طريقه لتحديد سمك الغشاء دون اللجوء الى الطريقه الوزنيه وياحبذا تساعدني بشرح بسيط عن طريقه التداخل الضوئي وهل صحيح هناك اسماك لايمكن ان تستخدم لها طريقه التداخل الضوئي؟
مع تحياتي

ارجوا تقديم المساعدة ارغب بمعرفة تركيب ومميزات و خطوات العمل على جهاز cvd بالانجليزي:(88):

الجابر & الخياط

شكرا لكم وزادكم الله من علمه
لي عوده للقرأه
موفقين .

وياليت يتم وضع افلام او مقاطع توضح طريقه التحضير

فاتمنى ن افهم الاغشيه الرقيقه وعلى ايدكم باذن الله

السلام عليكم ورحمة الله
هل من الممكن صناعة المنظومة التي قد وضعت صورة تخطيطية لها محليا وما هو جهاز الرش

السلام عليكم و رحمة الله و بركاته

لدي استفسار حول طريقة تطعيم الاغشية الرقيقة بأكسيد المعادن بتقنية السائل الهلامي
****l oxide thin film deposition by sol gel technique
اذا كان هناك إجابة مبسطة لو بمثال او هناك كتاب يشرح ذلك

نفع الله بكم و بنا انه سميع مجيب

السلام عليكم شباب اتمني اني القي منكم كل المساعدة انا طالب فيزياء بالسنة النهائية واعمل علي بحث عن الاغشية الرقيقة ,(THIN FILMS) وياريت اتعرف ع الدكاترة الموجودين علشان اقدر استفيد وياريت تراسلوني ع الايميل gartogo@gmail

شكرااااااااااااا جزيلااااااااااااااااااااا