ამ კვლევაში ჩვენ გამოვიკვლიეთ Cu/Ni ნანონაწილაკები, რომლებიც სინთეზირებულია მიკრონახშირბადის წყაროებში RF sputtering და RF-PECVD ერთობლივი დეპონირების დროს, ისევე როგორც ლოკალიზებული ზედაპირული პლაზმონის რეზონანსი CO გაზის გამოსავლენად Cu/Ni ნანონაწილაკების გამოყენებით.ნაწილაკების მორფოლოგია.ზედაპირის მორფოლოგია შესწავლილი იყო 3D ატომური ძალის მიკროგრაფების ანალიზით გამოსახულების დამუშავებისა და ფრაქტალური/მულტიფრაქტალური ანალიზის ტექნიკის გამოყენებით.სტატისტიკური ანალიზი ჩატარდა MountainsMap® Premium პროგრამული უზრუნველყოფის გამოყენებით ორმხრივი დისპერსიის ანალიზით (ANOVA) და ნაკლებად მნიშვნელოვანი განსხვავების ტესტით.ზედაპირულ ნანოსტრუქტურებს აქვთ ადგილობრივი და გლობალური სპეციფიკური განაწილება.ექსპერიმენტულმა და იმიტირებულმა რეზერფორდის უკუგაფანტვის სპექტრებმა დაადასტურა ნანონაწილაკების ხარისხი.ახლად მომზადებული ნიმუშები შემდეგ ექვემდებარებოდა ნახშირორჟანგის ბუხარს და მათი გამოყენება გაზის სენსორად იქნა გამოკვლეული ლოკალიზებული ზედაპირის პლაზმონის რეზონანსის მეთოდის გამოყენებით.სპილენძის ფენის თავზე ნიკელის ფენის დამატებამ საინტერესო შედეგები აჩვენა როგორც მორფოლოგიის, ასევე გაზის გამოვლენის თვალსაზრისით.თხელი ფირის ზედაპირის ტოპოგრაფიის მოწინავე სტერეო ანალიზის კომბინაცია რუტერფორდის უკუგაფანტვის სპექტროსკოპიასთან და სპექტროსკოპიულ ანალიზთან უნიკალურია ამ სფეროში.
ჰაერის სწრაფმა დაბინძურებამ ბოლო რამდენიმე ათწლეულის განმავლობაში, განსაკუთრებით სწრაფი ინდუსტრიალიზაციის გამო, მკვლევარებს უბიძგა, მეტი გაეგოთ გაზების გამოვლენის მნიშვნელობის შესახებ.ლითონის ნანონაწილაკები (NPs) პერსპექტიული მასალაა გაზის სენსორებისთვის 1,2,3,4, მაშინაც კი, როდესაც შევადარებთ თხელ მეტალის ფილებს, რომლებსაც შეუძლიათ ლოკალიზებული ზედაპირული პლაზმონის რეზონანსი (LSPR), რაც არის ნივთიერება, რომელიც რეზონირებს ძლიერ და ძლიერ შეზღუდული ელექტრომაგნიტურთან. ველები5,6,7,8.როგორც იაფი, დაბალი ტოქსიკური და მრავალმხრივი გარდამავალი ლითონი, სპილენძი ითვლება მნიშვნელოვან ელემენტად მეცნიერებისა და ინდუსტრიის მიერ, განსაკუთრებით სენსორების მწარმოებლების მიერ9.მეორეს მხრივ, ნიკელის გარდამავალი ლითონის კატალიზატორები უკეთესად მუშაობენ, ვიდრე სხვა კატალიზატორები10.Cu/Ni-ს ცნობილი გამოყენება ნანომასშტაბში მათ კიდევ უფრო მნიშვნელოვანს ხდის, განსაკუთრებით იმიტომ, რომ მათი სტრუქტურული თვისებები არ იცვლება შერწყმის შემდეგ11,12.
მიუხედავად იმისა, რომ ლითონის ნანონაწილაკები და მათი ინტერფეისები დიელექტრიკულ გარემოსთან ავლენენ მნიშვნელოვან ცვლილებებს ლოკალიზებული ზედაპირის პლაზმონის რეზონანსებში, ისინი ამგვარად გამოიყენეს როგორც სამშენებლო ბლოკები გაზის აღმოჩენისთვის13.როდესაც შთანთქმის სპექტრი იცვლება, ეს ნიშნავს, რომ რეზონანსული ტალღის სიგრძის და/ან შთანთქმის პიკის ინტენსივობის სამი ფაქტორი და/ან FWHM შეიძლება შეიცვალოს 1, 2, 3, 4-ით. ნანოსტრუქტურულ ზედაპირებზე, რომლებიც პირდაპირ კავშირშია ნაწილაკების ზომასთან, ლოკალიზებული ზედაპირი პლაზმონის რეზონანსი ნანონაწილაკებში, ვიდრე თხელ ფენებში, ეფექტური ფაქტორია მოლეკულური შთანთქმის იდენტიფიცირებისთვის14, როგორც ეს ასევე აღნიშნა რუიზმა და სხვებმა.აჩვენა კავშირი წვრილ ნაწილაკებსა და გამოვლენის ეფექტურობას შორის15.
CO გაზის ოპტიკურ გამოვლენასთან დაკავშირებით, ლიტერატურაში მოხსენებულია ზოგიერთი კომპოზიციური მასალა, როგორიცაა AuCo3O416, Au-CuO17 და Au-YSZ18.ჩვენ შეგვიძლია ვიფიქროთ ოქროზე, როგორც კეთილშობილ ლითონზე, რომელიც აგრეგირებულია ლითონის ოქსიდებთან, რათა აღმოაჩინოს გაზის მოლეკულები, რომლებიც ქიმიურად შეიწოვება კომპოზიტის ზედაპირზე, მაგრამ სენსორების მთავარი პრობლემა არის მათი რეაქცია ოთახის ტემპერატურაზე, რაც მათ მიუწვდომელს ხდის.
ბოლო რამდენიმე ათწლეულის განმავლობაში, ატომური ძალის მიკროსკოპია (AFM) გამოიყენებოდა, როგორც მოწინავე ტექნიკა სამგანზომილებიანი ზედაპირის მიკრომორფოლოგიის დასახასიათებლად მაღალი ნანომასშტაბის გარჩევადობით19,20,21,22.გარდა ამისა, სტერეო, ფრაქტალური/მულტიფრაქტალური ანალიზი23,24,25,26, სიმძლავრის სპექტრული სიმკვრივის (PSD)27 და Minkowski28 ფუნქციები არის უახლესი ინსტრუმენტები თხელი ფენების ზედაპირის ტოპოგრაფიის დასახასიათებლად.
ამ კვლევაში, ლოკალიზებული ზედაპირული პლაზმონის რეზონანსის (LSPR) შთანთქმის საფუძველზე, აცეტილენის (C2H2) Cu/Ni NP კვალი დეპონირებული იყო ოთახის ტემპერატურაზე CO გაზის სენსორებად გამოსაყენებლად.Rutherford backscatter spectroscopy (RBS) გამოიყენებოდა AFM სურათების შემადგენლობისა და მორფოლოგიის გასაანალიზებლად, ხოლო 3D ტოპოგრაფიული რუქები დამუშავდა MountainsMap® Premium პროგრამული უზრუნველყოფის გამოყენებით ზედაპირის იზოტროპიისა და ზედაპირის მიკროტექსტურების ყველა დამატებითი მიკრომორფოლოგიური პარამეტრის შესასწავლად.მეორე მხრივ, ნაჩვენებია ახალი სამეცნიერო შედეგები, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას სამრეწველო პროცესებში და არის დიდი ინტერესი ქიმიური გაზის გამოვლენის აპლიკაციებში (CO).ლიტერატურა პირველად იუწყება ამ ნანონაწილაკების სინთეზზე, დახასიათებასა და გამოყენებაზე.
თხელი ფილმი Cu/Ni ნანონაწილაკებისგან მომზადდა RF sputtering და RF-PECVD ერთობლივი დეპონირება 13,56 MHz კვების წყაროსთან.მეთოდი ეფუძნება რეაქტორს სხვადასხვა მასალისა და ზომის ორი ელექტროდით.პატარა არის ლითონი, როგორც ენერგიული ელექტროდი, ხოლო უფრო დიდი დამიწებულია უჟანგავი ფოლადის კამერით, ერთმანეთისგან 5 სმ დაშორებით.მოათავსეთ SiO 2 სუბსტრატი და Cu სამიზნე პალატაში, შემდეგ კამერის ევაკუაცია 103 N/m 2-მდე, როგორც ბაზის წნევა ოთახის ტემპერატურაზე, შეიტანეთ აცეტილენის გაზი კამერაში და შემდეგ დააწექით ატმოსფერულ წნევამდე.ამ საფეხურზე აცეტილენის გაზის გამოყენების ორი ძირითადი მიზეზი არსებობს: პირველი, ის ემსახურება როგორც გადამტან გაზს პლაზმის წარმოებისთვის და მეორეც, ნანონაწილაკების მომზადებისთვის ნახშირბადის კვალი რაოდენობით.დეპონირების პროცესი განხორციელდა 30 წუთის განმავლობაში გაზის საწყისი წნევით და RF სიმძლავრით 3.5 N/m2 და 80 W, შესაბამისად.შემდეგ გატეხეთ ვაკუუმი და შეცვალეთ სამიზნე Ni-ზე.დეპონირების პროცესი განმეორდა გაზის საწყისი წნევით და RF სიმძლავრით 2,5 N/m2 და 150 W, შესაბამისად.საბოლოოდ, აცეტილენის ატმოსფეროში დეპონირებული სპილენძისა და ნიკელის ნანონაწილაკები ქმნიან სპილენძის/ნიკელის ნანოსტრუქტურებს.იხილეთ ცხრილი 1 ნიმუშების მომზადებისა და იდენტიფიკატორებისთვის.
ახლად მომზადებული ნიმუშების 3D გამოსახულებები ჩაწერილი იყო 1 μm × 1 μm კვადრატულ სკანირებულ არეალში ნანომეტრის მრავალმოდური ატომური ძალის მიკროსკოპის გამოყენებით (Digital Instruments, Santa Barbara, CA) უკონტაქტო რეჟიმში სკანირების სიჩქარით 10–20 μm/წთ. .თან.MountainsMap® Premium პროგრამული უზრუნველყოფა იქნა გამოყენებული 3D AFM ტოპოგრაფიული რუქების დასამუშავებლად.ISO 25178-2:2012 29,30,31 მიხედვით, რამდენიმე მორფოლოგიური პარამეტრი დოკუმენტირებული და განხილულია, განისაზღვრება სიმაღლე, ბირთვი, მოცულობა, ხასიათი, ფუნქცია, სივრცე და კომბინაცია.
ახლად მომზადებული ნიმუშების სისქე და შემადგენლობა შეფასდა MeV-ის რიგის მიხედვით, მაღალი ენერგიის რეზერფორდის უკუგაფანტვის სპექტროსკოპიის (RBS) გამოყენებით.გაზის გამოკვლევის შემთხვევაში, LSPR სპექტროსკოპია გამოიყენებოდა UV-Vis სპექტრომეტრის გამოყენებით ტალღის სიგრძის დიაპაზონში 350-დან 850 ნმ-მდე, ხოლო წარმომადგენლობითი ნიმუში იყო დახურულ უჟანგავი ფოლადის კუვეტაში, დიამეტრით 5.2 სმ და სიმაღლე 13.8 სმ. CO გაზის 99,9% სისუფთავით (Arian Gas Co. IRSQ სტანდარტის მიხედვით, 1,6-დან 16 ლ/სთ-მდე 180 წამისა და 600 წამის განმავლობაში).ეს ნაბიჯი განხორციელდა ოთახის ტემპერატურაზე, გარემოს ტენიანობაზე 19% და გამწოვზე.
რეზერფორდის უკუგაფანტვის სპექტროსკოპია, როგორც იონების გაფანტვის ტექნიკა გამოყენებული იქნება თხელი ფენების შემადგენლობის გასაანალიზებლად.ეს უნიკალური მეთოდი იძლევა რაოდენობრივ განსაზღვრას საცნობარო სტანდარტის გამოყენების გარეშე.RBS ანალიზი ზომავს მაღალ ენერგიებს (He2+ იონები, ე.ი. ალფა ნაწილაკები) MeV-ის რიგის მიხედვით ნიმუშზე და He2+ იონები უკან მიმოფანტულ მოცემულ კუთხით.SIMNRA კოდი გამოსადეგია სწორი ხაზებისა და მოსახვევების მოდელირებაში და მისი შესაბამისობა ექსპერიმენტულ RBS სპექტრებთან აჩვენებს მომზადებული ნიმუშების ხარისხს.Cu/Ni NP ნიმუშის RBS სპექტრი ნაჩვენებია სურათზე 1, სადაც წითელი ხაზი არის ექსპერიმენტული RBS სპექტრი, ხოლო ლურჯი ხაზი არის SIMNRA პროგრამის სიმულაცია, ჩანს, რომ ორი სპექტრული ხაზი კარგ მდგომარეობაშია. შეთანხმება.ნიმუშში ელემენტების იდენტიფიცირებისთვის გამოყენებული იქნა ინციდენტური სხივი 1985 კევ ენერგიით.ზედა ფენის სისქე არის დაახლოებით 40 1E15Atom/cm2, რომელიც შეიცავს 86% Ni, 0.10% O2, 0.02% C და 0.02% Fe.Fe ასოცირდება მინარევებით Ni სამიზნეზე დაყრის დროს.ფუძემდებლური Cu და Ni მწვერვალები ჩანს 1500 კევ-ზე, შესაბამისად, და C და O2-ის პიკები 426 კევ და 582 კევ-ზე, შესაბამისად.Na, Si და Fe საფეხურები არის 870 keV, 983 keV, 1340 keV და 1823 keV, შესაბამისად.
Cu და Cu/Ni NP ფირის ზედაპირების კვადრატული 3D ტოპოგრაფიული AFM გამოსახულებები ნაჩვენებია ნახ.2. გარდა ამისა, თითოეულ ფიგურაში წარმოდგენილი 2D ტოპოგრაფია გვიჩვენებს, რომ ფირის ზედაპირზე დაკვირვებული NP-ები ერწყმის სფერულ ფორმებს და ეს მორფოლოგია მსგავსია გოდსელჰისა და არმანდის მიერ32 და არმანდი და სხვ.33.თუმცა, ჩვენი Cu NP-ები არ იყო აგლომერირებული და ნიმუში, რომელიც შეიცავს მხოლოდ Cu-ს, აჩვენა მნიშვნელოვნად უფრო გლუვი ზედაპირი უფრო თხელი მწვერვალებით, ვიდრე უფრო უხეში (ნახ. 2a).პირიქით, CuNi15 და CuNi20 ნიმუშებზე ღია მწვერვალებს აქვთ აშკარა სფერული ფორმა და უფრო მაღალი ინტენსივობა, როგორც ნაჩვენებია სიმაღლის თანაფარდობით ნახ. 2a და b.ფირის მორფოლოგიის აშკარა ცვლილება მიუთითებს იმაზე, რომ ზედაპირს აქვს განსხვავებული ტოპოგრაფიული სივრცითი სტრუქტურები, რომლებზეც გავლენას ახდენს ნიკელის დეპონირების დრო.
AFM გამოსახულებები Cu (a), CuNi15 (b) და CuNi20 (c) თხელი ფილმები.შესაბამისი 2D რუკები, სიმაღლის განაწილება და Abbott Firestone-ის მრუდები ჩართულია თითოეულ სურათში.
ნანონაწილაკების საშუალო მარცვლის ზომა შეფასდა დიამეტრის განაწილების ჰისტოგრამიდან, რომელიც მიღებული იყო 100 ნანონაწილაკების გაზომვით გაუსიანი მორგების გამოყენებით, როგორც ნაჩვენებია ნახ.ჩანს, რომ Cu-ს და CuNi15-ს აქვთ იგივე საშუალო მარცვლეულის ზომები (27.7 და 28.8 ნმ), ხოლო CuNi20-ს აქვს უფრო პატარა მარცვლები (23.2 ნმ), რაც ახლოსაა გოდსელჰის და სხვების მიერ მოხსენებულ მნიშვნელობასთან.34 (დაახლოებით 24 ნმ).ბიმეტალურ სისტემებში ლოკალიზებული ზედაპირის პლაზმონის რეზონანსის მწვერვალები შეიძლება შეიცვალოს მარცვლის ზომის ცვლილებით35.ამ მხრივ, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ Ni-ის დეპონირების ხანგრძლივი დრო გავლენას ახდენს ჩვენი სისტემის Cu/Ni თხელი ფენების ზედაპირულ პლაზმურ თვისებებზე.
AFM ტოპოგრაფიიდან მიღებული (ა) Cu, (ბ) CuNi15 და (გ) CuNi20 თხელი ფენების ნაწილაკების ზომის განაწილება.
ნაყარი მორფოლოგია ასევე მნიშვნელოვან როლს ასრულებს თხელ ფენებში ტოპოგრაფიული სტრუქტურების სივრცულ კონფიგურაციაში.ცხრილი 2 ჩამოთვლის სიმაღლეზე დაფუძნებულ ტოპოგრაფიულ პარამეტრებს, რომლებიც დაკავშირებულია AFM რუკასთან, რომელიც შეიძლება აღწერილი იყოს საშუალო უხეშობის (Sa), დახრილობის (Ssk) და კურტოზის (Sku) დროის მნიშვნელობებით.Sa მნიშვნელობები არის 1.12 (Cu), 3.17 (CuNi15) და 5.34 ნმ (CuNi20), შესაბამისად, რაც ადასტურებს, რომ ფილმები უფრო უხეში ხდება Ni-ის დეპონირების დროის გაზრდით.ეს მნიშვნელობები შედარებულია იმ მნიშვნელობებთან, რომლებიც ადრე იყო მოხსენებული Arman et al.33-ის (1-4 ნმ), Godselahi et al.34 (1-1.05 ნმ) და Zelu et al.36-ის (1.91-6.32 ნმ) მიერ, სადაც მსგავსია. ამ მეთოდების გამოყენებით ჩახშობა განხორციელდა Cu/Ni NP-ების ფილმების შესანახად.თუმცა, Ghosh et al.37-მა დეპონირება მოახდინა Cu/Ni მრავალშრიანი ელექტროდეპოზიციით და მოახსენა უფრო მაღალი უხეშობის მნიშვნელობები, როგორც ჩანს, 13.8-დან 36 ნმ-მდე დიაპაზონში.უნდა აღინიშნოს, რომ ზედაპირის ფორმირების კინეტიკაში განსხვავებები დეპონირების სხვადასხვა მეთოდით შეიძლება გამოიწვიოს სხვადასხვა სივრცითი ნიმუშების მქონე ზედაპირების წარმოქმნა.მიუხედავად ამისა, ჩანს, რომ RF-PECVD მეთოდი ეფექტურია Cu/Ni NP-ების ფილმების მისაღებად, რომელთა უხეშობა არაუმეტეს 6,32 ნმ.
რაც შეეხება სიმაღლის პროფილს, უმაღლესი რიგის სტატისტიკური მომენტები Ssk და Sku დაკავშირებულია, შესაბამისად, სიმაღლის განაწილების ასიმეტრიასთან და ნორმალურობასთან.Ssk-ის ყველა მნიშვნელობა დადებითია (Ssk > 0), რაც მიუთითებს გრძელ მარჯვენა კუდზე38, რაც შეიძლება დადასტურდეს სიმაღლის განაწილების დიაგრამით 2-ში. გარდა ამისა, ყველა სიმაღლის პროფილში დომინირებს მკვეთრი მწვერვალი 39 (Sku > 3) გვიჩვენებს, რომ მრუდი სიმაღლის განაწილება ნაკლებად ბრტყელია ვიდრე გაუსის ზარის მრუდი.სიმაღლის განაწილების ნახაზზე წითელი ხაზი არის Abbott-Firestone 40 მრუდი, შესაფერისი სტატისტიკური მეთოდი მონაცემთა ნორმალური განაწილების შესაფასებლად.ეს ხაზი მიიღება სიმაღლის ჰისტოგრამაზე კუმულაციური ჯამიდან, სადაც უმაღლესი მწვერვალი და ღრმა ღარი დაკავშირებულია მათ მინიმალურ (0%) და მაქსიმალურ (100%) მნიშვნელობებთან.Abbott-Firestone-ის ამ მოსახვევებს აქვთ გლუვი S-ფორმა y-ღერძზე და ყველა შემთხვევაში აჩვენებს პროგრესულ ზრდას მასალის გადაკვეთის პროცენტში დაფარულ ფართობზე, დაწყებული ყველაზე უხეში და ყველაზე ინტენსიური მწვერვალიდან.ეს ადასტურებს ზედაპირის სივრცულ სტრუქტურას, რომელზეც ძირითადად გავლენას ახდენს ნიკელის დეპონირების დრო.
ცხრილი 3 ჩამოთვლის ISO-ს სპეციფიკურ მორფოლოგიურ პარამეტრებს, რომლებიც დაკავშირებულია AFM სურათებიდან მიღებულ თითოეულ ზედაპირთან.ცნობილია, რომ ფართობის მასალის თანაფარდობა (Smr) და ფართობის თანაფარდობა მასალის თანაფარდობა (Smc) არის ზედაპირის ფუნქციონალური პარამეტრები29.მაგალითად, ჩვენი შედეგები აჩვენებს, რომ ზედაპირის მედიანური სიბრტყის ზემოთ მდებარე რეგიონი მთლიანად პიკს აღწევს ყველა ფილმში (Smr = 100%).ამასთან, Smr-ის მნიშვნელობები მიიღება რელიეფის ტარების ფართობის კოეფიციენტის სხვადასხვა სიმაღლიდან41, რადგან ცნობილია პარამეტრი Smc.Smc-ის ქცევა აიხსნება უხეშობის ზრდით Cu → CuNi20-დან, სადაც ჩანს, რომ CuNi20-სთვის მიღებული უხეშობის უმაღლესი მნიშვნელობა იძლევა Smc ~ 13 ნმ-ს, ხოლო Cu-ს მნიშვნელობა არის დაახლოებით 8 ნმ.
შერწყმის პარამეტრები RMS გრადიენტი (Sdq) და განვითარებული ინტერფეისის ფართობის თანაფარდობა (Sdr) არის პარამეტრები, რომლებიც დაკავშირებულია ტექსტურის სიბრტყესთან და სირთულესთან.Cu → CuNi20-დან, Sdq მნიშვნელობები მერყეობს 7-დან 21-მდე, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ ფილმებში ტოპოგრაფიული დარღვევები იზრდება Ni ფენის დეპონირებისას 20 წუთის განმავლობაში.უნდა აღინიშნოს, რომ CuNi20-ის ზედაპირი არ არის ისეთი ბრტყელი, როგორც Cu-ის.გარდა ამისა, აღმოჩნდა, რომ Sdr პარამეტრის მნიშვნელობა, რომელიც დაკავშირებულია ზედაპირის მიკროტექსტურის სირთულესთან, იზრდება Cu → CuNi20-დან.Kamble et al.42-ის კვლევის მიხედვით, ზედაპირის მიკროტექსტურის სირთულე იზრდება Sdr-ის მატებასთან ერთად, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ CuNi20 (Sdr = 945%) აქვს უფრო რთული ზედაპირის მიკროსტრუქტურა Cu ფილმებთან შედარებით (Sdr = 229%)..სინამდვილეში, ტექსტურის მიკროსკოპული სირთულის ცვლილება მთავარ როლს თამაშობს უხეში მწვერვალების განაწილებასა და ფორმაში, რაც შეიძლება დაფიქსირდეს პიკური სიმკვრივის (Spd) და არითმეტიკული საშუალო პიკური მრუდის (Spc) დამახასიათებელი პარამეტრებიდან.ამასთან დაკავშირებით, Spd იზრდება Cu → CuNi20-დან, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ მწვერვალები უფრო მჭიდროდ არის ორგანიზებული Ni ფენის სისქის გაზრდით.გარდა ამისა, Spc ასევე იზრდება Cu→CuNi20-დან, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ Cu ნიმუშის ზედაპირის პიკური ფორმა უფრო მომრგვალებულია (Spc = 612), ხოლო CuNi20 - უფრო მკვეთრი (Spc = 925).
თითოეული ფილმის უხეში პროფილი ასევე გვიჩვენებს მკაფიო სივრცის ნიმუშებს ზედაპირის მწვერვალზე, ბირთვსა და ღეროში.ბირთვის სიმაღლე (Sk), კლებადი პიკი (Spk) (ბირთის ზემოთ) და ღარი (Svk) (ბირთის ქვემოთ)31,43 არის პარამეტრები, რომლებიც იზომება ზედაპირის სიბრტყის პერპენდიკულურად30 და იზრდება Cu → CuNi20-დან იმის გამო, რომ ზედაპირის უხეშობა მნიშვნელოვანი ზრდა.ანალოგიურად, პიკური მასალა (Vmp), ბირთვის მასალა (Vmc), ქვედა სიცარიელე (Vvv) და ბირთვის სიცარიელე მოცულობა (Vvc)31 აჩვენებს იგივე ტენდენციას, როგორც ყველა მნიშვნელობა იზრდება Cu → CuNi20-დან.ეს ქცევა მიუთითებს იმაზე, რომ CuNi20 ზედაპირზე უფრო მეტი სითხე იტევს, ვიდრე სხვა ნიმუშები, რაც დადებითია, რაც იმაზე მეტყველებს, რომ ეს ზედაპირი უფრო ადვილია ნაცხი44.აქედან გამომდინარე, უნდა აღინიშნოს, რომ ნიკელის ფენის სისქე იზრდება CuNi15 → CuNi20-დან, ტოპოგრაფიული პროფილის ცვლილებები ჩამორჩება უფრო მაღალი რიგის მორფოლოგიური პარამეტრების ცვლილებას, რაც გავლენას ახდენს ზედაპირის მიკროტექსტურაზე და ფილმის სივრცულ ნიმუშზე.
ფირის ზედაპირის მიკროსკოპული ტექსტურის ხარისხობრივი შეფასება მიღებული იქნა AFM ტოპოგრაფიული რუკის აგებით კომერციული MountainsMap45 პროგრამული უზრუნველყოფის გამოყენებით.გაფორმება ნაჩვენებია სურათზე 4, რომელიც გვიჩვენებს წარმომადგენლობითი ღარი და პოლარული ნაკვეთი ზედაპირის მიმართ.ცხრილში 4 ჩამოთვლილია სლოტისა და სივრცის ვარიანტები.ღარების გამოსახულებები აჩვენებს, რომ ნიმუშში დომინირებს არხების მსგავსი სისტემა ღარების გამოხატული ჰომოგენურობით.თუმცა, ღარების მაქსიმალური სიღრმის (MDF) და საშუალო სიღრმის (MDEF) პარამეტრები იზრდება Cu-დან CuNi20-მდე, რაც ადასტურებს წინა დაკვირვებებს CuNi20-ის საპოხი პოტენციალის შესახებ.უნდა აღინიშნოს, რომ Cu (სურ. 4a) და CuNi15 (ნახ. 4ბ) ნიმუშებს აქვთ პრაქტიკულად ერთი და იგივე ფერის მასშტაბები, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ Cu ფილმის ზედაპირის მიკროტექსტურა არ განიცადა მნიშვნელოვანი ცვლილებები Ni-ის ფირის დეპონირების შემდეგ 15-ის განმავლობაში. წთ.ამის საპირისპიროდ, CuNi20 ნიმუში (ნახ. 4c) აჩენს ნაოჭებს სხვადასხვა ფერის მასშტაბით, რაც დაკავშირებულია მის მაღალ MDF და MDEF მნიშვნელობებთან.
Cu (a), CuNi15 (b) და CuNi20 (c) ფილმების მიკროტექსტურების ღარები და ზედაპირის იზოტროპია.
პოლარული დიაგრამა ნახ.4 ასევე აჩვენებს, რომ ზედაპირის მიკროტექსტურა განსხვავებულია.აღსანიშნავია, რომ Ni ფენის დეპონირება საგრძნობლად ცვლის სივრცულ ნიმუშს.ნიმუშების გამოთვლილი მიკროტექსტურული იზოტროპია იყო 48% (Cu), 80% (CuNi15) და 81% (CuNi20).ჩანს, რომ Ni ფენის დეპონირება ხელს უწყობს უფრო იზოტროპული მიკროტექსტურის ფორმირებას, ხოლო ერთ ფენის Cu ფენას აქვს უფრო ანიზოტროპული ზედაპირის მიკროტექსტურა.გარდა ამისა, CuNi15-ისა და CuNi20-ის დომინანტური სივრცითი სიხშირეები უფრო დაბალია მათი დიდი ავტოკორელაციის სიგრძის (Sal)44 გამო Cu ნიმუშებთან შედარებით.ეს ასევე შერწყმულია ამ ნიმუშების მიერ გამოვლენილ მსგავს მარცვლოვან ორიენტაციასთან (Std = 2.5° და Std = 3.5°), ხოლო ძალიან დიდი მნიშვნელობა დაფიქსირდა Cu ნიმუშისთვის (Std = 121°).ამ შედეგების საფუძველზე, ყველა ფილმი ავლენს შორ მანძილზე სივრცის ცვალებადობას სხვადასხვა მორფოლოგიის, ტოპოგრაფიული პროფილებისა და უხეშობის გამო.ამრიგად, ეს შედეგები აჩვენებს, რომ Ni ფენის დეპონირების დრო მნიშვნელოვან როლს ასრულებს CuNi ბიმეტალური დაფქული ზედაპირების ფორმირებაში.
Cu/Ni NP-ების LSPR ქცევის შესასწავლად ჰაერში ოთახის ტემპერატურაზე და CO გაზის სხვადასხვა ნაკადზე, UV-Vis შთანთქმის სპექტრები იქნა გამოყენებული ტალღის სიგრძის დიაპაზონში 350-800 ნმ, როგორც ეს ნაჩვენებია სურათზე 5 CuNi15 და CuNi20-ისთვის.CO გაზის ნაკადის სხვადასხვა სიმკვრივის შემოღებით, ეფექტური LSPR CuNi15 პიკი გახდება უფრო ფართო, შთანთქმა უფრო ძლიერი და პიკი გადაინაცვლებს (წითელში გადაინაცვლებს) უფრო მაღალ ტალღის სიგრძეზე, ჰაერის ნაკადის 597,5 ნმ-დან 16 ლ/სთ 606,0 ნმ-მდე.CO ნაკადი 180 წამი, 606,5 ნმ, CO ნაკადი 16 ლ/სთ 600 წამი.მეორეს მხრივ, CuNi20 ავლენს განსხვავებულ ქცევას, ამიტომ CO გაზის ნაკადის ზრდა იწვევს LSPR პიკური ტალღის სიგრძის პოზიციის შემცირებას (ლურჯი ცვლა) 600.0 ნმ ჰაერის ნაკადის დროს 589.5 ნმ 16 ლ/სთ CO ნაკადის 180 წამის განმავლობაში. .16 ლ/სთ CO ნაკადი 600 წამის განმავლობაში 589,1 ნმ.ისევე როგორც CuNi15, ჩვენ შეგვიძლია დავინახოთ უფრო ფართო პიკი და გაზრდილი შთანთქმის ინტენსივობა CuNi20-ისთვის.შეიძლება შეფასდეს, რომ Cu-ზე Ni ფენის სისქის მატებასთან ერთად, ასევე CuNi15-ის ნაცვლად CuNi20 ნანონაწილაკების ზომისა და რაოდენობის მატებასთან ერთად, Cu და Ni ნაწილაკები ერთმანეთს უახლოვდებიან, ელექტრონული რხევების ამპლიტუდა იზრდება. , და, შესაბამისად, სიხშირე იზრდება.რაც ნიშნავს: ტალღის სიგრძე მცირდება, ხდება ლურჯი ცვლა.
გამოქვეყნების დრო: აგვისტო-16-2023