شکل (۶-۲۴) الف) نمودار پالس­های ولتاژ طراحی شده جهت انباشت ۱۱۵
شکل (۶-۲۵) الگوی پراش XRD حاصل از قالب آلومینای آندیک متخلخل انباشته
با Zn به روش انباشت الکتروشیمیایی پالسی. ۱۱۵
عنوان صفحه
شکل (۶-۲۶) تصاویر SEM حاصل از یک نمونه الکتروانباشت پالسی درون قالب
آلومینای آندیک متخلخل بعد از آماده ­سازی نمونه جهت تصویر برداری ۱۱۶
شکل (۶-۲۷) یک نمونه­ Sn بصورت کامل و یک نیم قطعه از قالب انباشت شده
که بر روی لامل چسبانده شده و AL آن­ها حل گردیده و آماده­ی تهیه­
الگوی XRD هستند. ۱۱۷
شکل (۶-۲۸) تصویر XRD حاصل از قالب آلومینای آندیک متخلخل انباشته با
نانوسیم­های Zn بعد از اکسایش در دمای c300⁰ به مدت حدود ۴۰ ساعت. ۱۱۹
شکل (۶-۲۹) تصویر XRD حاصل از قالب آلومینای متخلخل انباشته با نانوسیم­های
Sn بعد از اکسایش در دمای c550⁰ به مدت حدود ۴۰ ساعت ۱۱۹
شکل (۶-۳۰) قالب آلومینای آندیک متخلخل انباشته با روی در حین انحلال در
محلول NaOH 25% 121
شکل (۶-۳۱) قالب آلومینای آندیک متخلخل پر شده با روی به روش انباشت
الکتروشیمیایی پالسی. ۱۲۳
شکل (۶-۳۲) نمونه­های تهیه شده جهت اندازه ­گیری مقاومت، که روی آن­ها
توسط چسب نقره سیم­های نازک مسی چسبانده شده و سپس با چسب مایع
پوشش داده شده ­اند. ۱۲۴
شکل (۶-۳۳) طرحی از سطح لانه زنبوری آلومینای آندایز شده ۱۲۶
فصل اول
مقدمه
۱-۱- مقدمه­ای بر نانوتکنولوژی
یکی از موفقیت­های بزرگ علمی و صنعتی این قرن معرفی و توسعه نانو مواد و نانو تکنولوژی است. در زمان حاضر تحقیقات وسیعی خصوصاً در بعد صنعتی بصورت کلی یا جزئی به نانو مواد اختصاص داده شده ­اند و تعداد انتشارات شاخه­ های مختلف این علم در حال افزایش است . اصطلاح نانوتکنولوژی در سال ۱۹۷۴ بوسیله­ی محقق ژاپنی نوریو تانیگوچی به منظور مهندسی در مقیاس طول کمتر از میکرومتر ایجاد شد . بعدها ابداع میکروسکوپ الکترونی و انواع آن، توانایی دید مواد در مقیاس نانو را به ما داد .
کوچکترین ابعاد در فناوری نانوساختارهای یک بعدی به کوچکی nm5/1 رسیده است. انگیزه­ کاهش بیشتر اندازه، افزایش سطح تماس اجزا، کاهش قیمت و افزایش کارایی است .
نانوساختارها شامل ساختارهای محدود شده در یک­ بعد مانند نانوفیلم­ها، در دو بعد مانند نانولوله­ها، نانوسیم­ها و نانومیله­ها و در سه بعد مانند نانونقاط یا نقاط کوانتمی می­باشند، که در فصل دوم بیشتر راجع به آن­ها توضیح خواهیم داد.
اصطلاح “کشیدگی”^[۱] بعنوان طول تقسیم شده بر عرض یک جامد تعریف شده است.
اصطلاح “نانونقطه”^[۲] بطور کلی به جسمی با کشیدگی برابر ۱ اشاره دارد. یک"نانومیله”^[۳] جسمی با کشیدگی بین ۱ تا ۲۰ با دیمانسیونی کوچک از مقیاس nm100-10 می­باشد.
یک “نانوسیم”^[۴] جسمی با کشیدگی بزرگتر از ۲۰ با دیمانسیون nm100-10 است .
نانوسیم­ها در دو بعد محدود و تنها در یک بعد گسترش یافته­اند، بنابراین هدایت الکتریکی آنها از مواد کپه­ای^[۵] نظیرشان متفاوت خواهد بود.

در نانوسیم­ها هدایت الکتریکی هم از طریق هدایت کپه­ای و هم از طریق پدیده ­های کوانتمی مانند فرایند تونل­زنی صورت می­گیرد. همچنین بخاطر چگالی حالت­های الکترونی زیاد نانوسیم­ها، گاف انرژی وابسته به قطر، پراکندگی سطحی الکترون و فوتون­ها و انرژی مقید تحریکی افزایش یافته، همچنین نسبت سطح به حجم بالا و نسبت طول به قطر بزررگ، نانوسیم­های فلزی و نیمه­هادی خواص الکتریکی، مغناطیسی، اپتیکی، ترمودینامیکی و شیمیایی منحصر به فردی را در مقایسه با سیم­های با مقیاس ماکروسکوپی نظیرشان نشان می­ دهند .
۱-۲- روش­های ساخت آرایه­ای از نانوسیم­ها
بطور کلی دو روش جهت ساخت نانوسیم­ها بصورت آرایه­ای وجود دارد :
الف) روش­های متکی به لیتوگرافی که دقت نانوسیم­های ساخته شده در این روش بسیار بالاست، ولی از طرف دیگر هزینه­ ساخت نیز زیاد می­باشد.
ب) قالب­سازی که در این روش قالب­های حفره­دار جهت انباشت مواد و ساخت نانوسیم، با روش­های مختلفی ساخته می­شوند. مثل قالب­های کوپلیمری، قالب­های ساخته شده توسط سونش یونی میکا یا پلاستیک و قالب­های ساخته شده توسط آندایز آلومینیوم که روش مورد علاقه­ ما در ساخت نانوسیم­ها در این تحقیق می­باشد.
پرکردن قالب آلومینای حفره­دار توسط مواد دلخواه یکی از تکنیک­های ساده و کم­ هزینه می­باشد، که طی آن یک آرایه­ی منظم از نانوسیم­ها با مواد مختلف را می­توان تولید نمود. اکسید آلومینای آندیک با ساختار حفره­ای، بوسیله­ی آندایز آلومینوم تولید می­ شود .
ساخت نانوسیم­ها در دو مرحله انجام می شود: مرحله­ اول ساخت قالب حفره­دار و آماده نمودن آن برای انباشت ماده و مرحله­ دوم پرنمودن حفره­ها .
۱-۳- ساخت قالب­های حفره­دار
ایجاد حفره­ها در یک ساختار شش­گوشی منظم درون فیلم آلومینای آندیک، مراحل مختلفی دارد که بصورت کلی به شرح زیر است:
آماده ­سازی بستر پیش از آندایز که به آلومینیوم ۹۹۹/۹۹ % با ضخامتی تا mm1 نیاز داریم.
به این منظور به کارهایی نظیر تمیز نمودن سطح از چربی و کثیفی­ها با امواج صوتی، صیقلی نمودن سطح با الکتروانباشت و شستشوی آن با آب دوبار مقطر نیاز است.
آندایزآلومینیوم که برای بدست آوردن قالب اکسید آلومینای حفره­دار تحت شرایط زیر انجام می­ شود:
فرایند آندایز در سلول الکتروشیمیایی که نمونه بعنوان الکترود آند و آلومینیوم معمولی بعنوان کاتد استفاده می­ شود، انجام می­گیرد. برای الکترولیت مورد استفاده معمولاً از اسیدهای سولفوریک، اکسالیک، فسفریک و به ندرت کرمیک استفاده می­گردد .
آندایز معمولاً تحت پتانسیل ثابت بین v200-20 و در دماهای پایین بین صفر تا ۲۰ درجه­ سانتیگراد انجام شده و برای جلوگیری از گرم شدن نمونه، محلول اسیدی بشدت هم زده می­ شود تا همچنین رشد همگن اکسید متخلخل صورت گیرد .
۱-۴- پرکردن حفره­ها به روش الکتروانباشت شیمیایی
سه روش جهت انباشت مواد مختلف داخل آلومینای حفره­دار وجود دارد، که شامل انباشت بوسیله­ی ولتاژ مستقیم، متناوب و پالسی می­باشد.
الف) انباشت مستقیم که در این روش انباشت بدون نازک­سازی لایه­ی سدی بوده و آلومینیوم و لایه­ی سدی برداشته شده، سپس یک لایه­ی رسانا بر روی حفره­های باز کشیده می­ شود و انباشت با ولتاژ مستقیم انجام می­گیرد.
ب) انباشت تناوبی با نازک­سازی لایه­ی سدی، بطوری که کف حفره­ها به فلز آلومینیوم نزدیک می­ شود، انجام می­­گیرد، که ولتاژ انباشت متناوب می­باشد. زیرا لایه­ی سدی بعنوان خازن الکترولیتی نشست­دار و یکسوکننده عمل می­ کند.
پ) در انباشت بوسیله­ی ولتاژ پالسی، به غیر از دو نیمه­ی کاتدی و آندی در پتانسیل­های موجی اعمال شده، یک مدت زمان تاخیر هم در نظر گرفته می­ شود که در این مدت پتانسیل قطع می­باشد و یون­ها بدرون حفره­ها نفوذ می­نمایند، که در نتیجه ساختار یکنواخت­تری حاصل می­گردد .