Наноұнтақтарды қондыру әдісі д. Т. Тулегенова

Қазіргі кездегі нанотехнологияны микротехнологиялармен салыстыра отырып, оны нанометр өлшемдерімен есептелетін технология деп ұғынуға болады. Яғни, бұл жарық толқынының ұзындығынан жүздеген есе қысқа болып келетін өте ұсақ өлшем және оны тек атомның көлемімен ғана салыстыруға болады. Сондықтан, микроөлшемнен (10^-6) наноөлшемге (10^-9) көшкенде бұл сандық емес, сапалық көрсеткішке айналады да заттан жекелеген атомдарға ауысуды білдіреді.

Нанотехнологияны дамыту үш бағытта жүргізілуі мүмкін: молекулалар мен атомдардың мөлшерімен ғана салыстыруға болатын белсенді элементтері бар электронды схемалар (ауқымды схемаларды қоса алғанда) жасау; наномашиналар, яғни мөлшері молекуладай ғана тетіктер мен роботтар жасау; тікелей атомдармен және молекулалармен жұмыс істей отырып, қажет нәрселерді солардың өзінен жасау. Қазіргі кезде осы үш бағыт бойынша да жұмыстартар жүргізілуде. Тұңғыш наноэлектронды элементтер осыдан он жылдай уақыт бұрын жасалды. Мамандардың бағалауы бойынша, ғасырымыздың бас кезінде-ақ наноэлектронды чиптер, мәселен, сыйымдылығы ондаған гигабайтқа дейін жететін есте сақтау микросхемаларын жасау қолға алынбақ.

Қазірдің өзінде өнеркәсіптің кейбір салаларында материалдар мен өнімдердің сапасына атомдық деңгейде нанотехнологиялық бақылау жасау қалыпты жәйт болып отыр. DVD – дискілер - оның нақты мысалы болып табылады. Матрицаларына нанотехнологиялық бақылау жасалмаса, оларды шығару да мүмкін емес. Нанотехнологияның арқасында ерекше физикалық-химиялық қасиетке ие, сапалық тұрғыдан мүлдем жаңа материалдар шағыру жөнінен іс жүзінде ұшы-қиырсыз көкжиек ашылып, шексіз мүмкіндіктерге қол жеткізілмек. Қазір біз жекелеген атомдарды қалағанымызша қолдана аламыз, бірақ олардан нақты қажетті нәрсе жасау әзірше мүмкін болмай тұр /1/.

Нанокристалдық ұнтақтарды ыстық немесе суық жұқа бетке қондыру арқылы әртүрлі мақсаттағы қаптамалар, жұқа қабаттар және т.б. нанокристалдық материалдардың шексіз қабаттарын алуға болады. Бұл әдіс нанобөлшектердің түзілу процесі суытылған беттің айналасындағы инертті газ көлемінде жүруімен сиаптталатын газофазалық әдістен, бөлшектерінің түзілуі керекті нығыздау жұмыстарын қажет етпейтін, процесінің жұқа қабаттың бетінде жүруімен ерекшеленеді.

Жұқа бетке қондыру әдісінің булануды, плазманы, коллоидты ерітінділерді пайдаланатын және т.б. әдістері бар /1/.

Булану әдісінде металл немесе басқа үлгі вакуумда, азотты немесе оттекті атмосфераға буландырылып, үлгілердің буы немесе пайда болған қосылыстар жұқа бетке конденсацияландырылады. Ал беттегі кристалиттердің өлшемдерін булану жылдамдығы мен төселінетін беттің температурасын өзгерту арқылы басқаруға болады. Бұл әдіс көбінесе металдардың нанокристалдық үлгілерін алуда қолданылады /2-3/.

Бұл жұмыс жоғарғы температуралы асқын өткізгіш материал иттрий керамикасын алудың нанотехнологиялық әдістерінің кейбір түрлерін және осы саладағы жасалынып жатқан ғылыми жұмыстардың соңғы жетістіктерін, зерттеу әдістерінің жаңа түрлерін қарастырады.

Зерттеу жұмысында жоғарғы температуралы асқын өткізгіш иттрий керамикасының жұқа қабаты вакуумдық әмбебап қондырғысында электронды-сәулелік қондыру әдісі арқылы алынды.

Қондырғы жұқа қабырғамен екі бөлікке бөлінген. Бір бөлігінде электромагнитті клапандары бар вакуумдық жүйе, вакуумдық жүйелі автоматты басқару және вакуумды тексеру түрлендіргішері, пъезоэлектрлік құрылғы және аргон толтырылған баллон орналасқан. Ал екінші бөлігінде құрылғыларды қоректендіретін қоректену блогы, жеке буланғыштардың қыздырғыш трансформаторлары орналасқан. Жөңдеу жұмыстарына, профилактикалық жұмыстардың жеңілдігі үшін артқы және қабырғаларындағы қалқандар алынатындай етіп орналасқан. Құрылғыларды басқаратын жеңіл алынатын платалар жинақталып бір кассетада жинақталған. Барлық қоректену блоктары, басқару пульті, баспалы платалары бар кассета жұмыс арқылы кабельдер және сымдармен байланысады.

Объектілерді дайындау операциялары 1,3 10 Па қалдық қысымда жұмыс көлемінде жүргізіледі. Мұндай қысымды алу классикалық вакуумдық жүйеде дайындалған. Ол жүйе: алғашқы вакуумдық сорғыш механикалық насостан және жоғары вакуумды алатын парлы-майлы насостан тұрады.

Ұнтақтарды қабаттарға қондыруды бастамас бұрын қондырғының төменгі жағына шынының жұқа қабаты қойылды. Булану процесі тұрақтанған кезде 35 секунт ішінде қабықша қондырылып, берілген қалыңдыққа дейінгі қабаттарды алу мақсатында иттрий керамикасының ұнтақтарын ситалл қабықшаға қондыру жұмыстары жүргізілді. Нәтижесінде вакуумдық жағдайда ситаллдың жұқа қабықшасында кристалданған иттрий керамикасының нанокристалдық қабаты алынды. Қабаттардағы түйіршіктердің орташа көлемдері 100-150 шамасында болды.

Вакуумдық жүйе автоматы режимде де, тікелей басқарумен де жұмыс істей алады. Лазерді іске қосып, ілгіш айнасының жағдайын өзгерте отырып, сәулені вакуумдық камераға терезе арқылы енгізу керек.

Сәуле горизонталь оське перпендикуляр жатқан призманың бірінші айнасына бағытталады. Егер сәуле оптикалық енгізу терезесінің ортасынан өтетін болса, жоғарыда айтқанымыз жеткілікті дәлдікпен орындалады.

Егер куәгерден шағылған лазер сәулесі айналу кезінде фотодиодтың кірістегі линзалар шегінен шықпайтын болса, интерференциялық бақылаудың оптиакалық жүйесі жеткілікті дәлдікпен түзетіледі.

Қондырылған қабаттың қалыңдығын оны бетке қондырғаннан кейін немесе буландырғыштан затқа дейінгі аралықта заттың бұрылу бұрышынан буландырғышқа және буландыратын материалдың массасы мен тығыздығын есептеу арқылы анықтауға болады.

Есептеуді келесі формула бойынша жүргізуге болады:

, (1)

Мұндағы M – буланатын материалдың жалпы массасы;

Т – қондырылған қабаттың қалыңдығы;

- заттың буландырғышқа бұрылу бұрышы;

буландырылатын заттың тығыздығы ;

R – буландырғыштан затқа дейінгі арақашықтық.

Берілген формуланы пайдалану арқылы бетке қонған қабаттың қалыңдығын анықтауға арналаған тәуелділік графигін де тұрғызуға болады.

Әрбір зат үшін жеке- жеке график тұрғызылады. Градуирлеуші қисықтың қалыңдығының сәйкестік нүктелерін индикаторлы приборға ауыстыруға және бұл приборды кейін де пайдалана беруге болады.

Жұмыста сонымен қоса (1) теңдеу бойынша анықталынатын қабықша қалыңдығын есептеудің оңай жолдары қарастырылды.

Әдебиеттер

1.Т.Г.Ланская., И.А.Меркулов., Ф.А. Чудновский. «Физика твердого тела».1976.

2.Андриевский Р.А. Порошковое материаловедение (М.: Метеллургия, 1991).

3.Hoefler H. J., Hahn H., Averback R.S. Defect and Diffusion Forum 75(1)99(1991).


НАНОҰНТАҚТАРДЫ ҚОНДЫРУ ӘДІСІ
Тіркеу формасы
Тегі , аты-жөні Тулегенова Дарина Тулешовна
Мекеме, лауазымы І. Жансүгіров атындағы ЖМУ, студент
Мекен – жайы Талдықорған қаласы, Жансүгіров көшесі 187 а
Телефон (код). т. 22-17-79, 8 701 7594626

E-mail univer@ vuz – zhgu. kz

Секция 4, Жаратылыстық ғылымдар