नानोसाइज्ड Cu/Ni डबल लेयरहरूमा सुधारिएको माइक्रोस्ट्रक्चर, मोर्फोलजी, र CO ग्यास सेन्सरहरूको गुणहरू

यस अध्ययनमा, हामीले आरएफ स्पटरिंग र आरएफ-पीईसीवीडी द्वारा सह-डिपोजिसनको क्रममा माइक्रोकार्बन स्रोतहरूमा संश्लेषित Cu/Ni न्यानो कणहरू, साथै Cu/Ni न्यानो कणहरू प्रयोग गरेर CO ग्यास पत्ता लगाउनको लागि स्थानीयकृत सतह प्लाज्मोन अनुनादको अनुसन्धान गर्यौं। कणहरूको आकृति विज्ञान। 3D परमाणु बल माइक्रोग्राफहरू छवि प्रशोधन र भग्न/मल्टिफ्राक्टल विश्लेषण प्रविधिहरू प्रयोग गरेर विश्लेषण गरेर सतह आकार विज्ञान अध्ययन गरिएको थियो। सांख्यिकीय विश्लेषण MountainsMap® Premium सफ्टवेयर प्रयोग गरी दुई-तर्फी विश्लेषण (ANOVA) र कम महत्त्वपूर्ण भिन्नता परीक्षणको साथ गरिएको थियो। सतह नैनोस्ट्रक्चरको स्थानीय र विश्वव्यापी विशिष्ट वितरण छ। प्रयोगात्मक र सिमुलेटेड रदरफोर्ड ब्याकस्केटरिङ स्पेक्ट्राले नैनोकणहरूको गुणस्तर पुष्टि गर्‍यो। भर्खरै तयार गरिएका नमूनाहरूलाई त्यसपछि कार्बन डाइअक्साइड चिम्नीमा पर्दाफास गरियो र ग्यास सेन्सरको रूपमा तिनीहरूको प्रयोग स्थानीयकृत सतह प्लाज्मोन अनुनादको विधि प्रयोग गरी अनुसन्धान गरियो। तामाको तहको माथि निकेल तह थप्दा मोर्फोलोजी र ग्यास पत्ता लगाउने सन्दर्भमा रोचक नतिजाहरू देखा पर्‍यो। रदरफोर्ड ब्याकस्केटरिङ स्पेक्ट्रोस्कोपी र स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषणको साथ पातलो फिल्म सतह टोपोग्राफीको उन्नत स्टेरियो विश्लेषणको संयोजन यस क्षेत्रमा अद्वितीय छ।
विगत केही दशकहरूमा द्रुत वायु प्रदूषण, विशेष गरी द्रुत औद्योगिकीकरणको कारणले, अनुसन्धानकर्ताहरूलाई ग्यासहरू पत्ता लगाउने महत्त्वको बारेमा थप जान्न प्रेरित गरेको छ। मेटल न्यानो पार्टिकल्स (NPs) लाई ग्यास सेन्सरहरू 1,2,3,4 को लागि आशाजनक सामग्री देखाइएको छ जबसम्म स्थानीयकृत सतह प्लाज्मोन अनुनाद (LSPR) को सक्षम पातलो धातु फिल्महरूको तुलनामा, जुन बलियो र कडा रूपमा सीमित विद्युत चुम्बकीय संग प्रतिध्वनित गर्ने पदार्थ हो। क्षेत्रहरू 5,6,7,8। एक सस्तो, कम-विषाक्त, र बहुमुखी संक्रमण धातुको रूपमा, वैज्ञानिकहरू र उद्योगहरू, विशेष गरी सेन्सर निर्माताहरू द्वारा तामालाई महत्त्वपूर्ण तत्व मानिन्छ। अर्कोतर्फ, निकल संक्रमण धातु उत्प्रेरकहरूले अन्य उत्प्रेरकहरू भन्दा राम्रो प्रदर्शन गर्दछ। न्यानोस्केलमा Cu/Ni को प्रख्यात अनुप्रयोगले तिनीहरूलाई अझ महत्त्वपूर्ण बनाउँछ, विशेष गरी किनभने तिनीहरूको संरचनात्मक गुणहरू फ्यूजन 11,12 पछि परिवर्तन हुँदैनन्।
जबकि धातु नानोकणहरू र डाइलेक्ट्रिक माध्यमको साथ तिनीहरूको इन्टरफेसहरूले स्थानीयकृत सतह प्लाज्मोन अनुनादहरूमा महत्त्वपूर्ण परिवर्तनहरू प्रदर्शन गर्दछ, तिनीहरू यसरी ग्यास पत्ता लगाउनका लागि निर्माण ब्लकहरूको रूपमा प्रयोग गरिएको छ13। जब अवशोषण स्पेक्ट्रम परिवर्तन हुन्छ, यसको मतलब यो हो कि अनुनाद तरंगदैर्ध्य र/वा अवशोषण शिखर तीव्रता र/वा FWHM को तीन कारकहरू 1, 2, 3, 4 द्वारा परिवर्तन हुन सक्छ। नैनोस्ट्रक्चर्ड सतहहरूमा, जुन प्रत्यक्ष रूपमा कण आकार, स्थानीयकृत सतहसँग सम्बन्धित छन्। पातलो फिल्महरूमा भन्दा न्यानो कणहरूमा प्लाज्मोन अनुनाद, पहिचानको लागि एक प्रभावकारी कारक हो। आणविक अवशोषण14, रुइज एट अल द्वारा पनि औंल्याए अनुसार। सूक्ष्म कणहरू र पत्ता लगाउने दक्षता 15 बीचको सम्बन्ध देखाइयो।
CO ग्यासको अप्टिकल पत्ता लगाउने सन्दर्भमा, केही कम्पोजिट सामग्रीहरू जस्तै AuCo3O416, Au-CuO17 र Au-YSZ18 लाई साहित्यमा रिपोर्ट गरिएको छ। कम्पोजिटको सतहमा रासायनिक रूपमा अवशोषित ग्यासका अणुहरू पत्ता लगाउन धातु अक्साइडसँग मिलेर बनेको सुनलाई हामी सुनको रूपमा सोच्न सक्छौं, तर सेन्सरहरूको मुख्य समस्या कोठाको तापक्रममा तिनीहरूको प्रतिक्रिया हो, तिनीहरूलाई पहुँचयोग्य बनाउँदै।
विगत केही दशकहरूमा, परमाणु बल माइक्रोस्कोपी (AFM) उच्च नानोस्केल रिजोल्युसन 19,20,21,22 मा त्रि-आयामी सतह माइक्रोमोर्फोलोजी विशेषता गर्न एक उन्नत प्रविधिको रूपमा प्रयोग गरिएको छ। थप रूपमा, स्टेरियो, फ्र्याक्टल/मल्टिफ्राक्टल विश्लेषण23,24,25,26, पावर स्पेक्ट्रल डेन्सिटी (PSD)27 र Minkowski28 फंक्शनलहरू पातलो फिल्महरूको सतह टोपोग्राफीको विशेषताका लागि अत्याधुनिक उपकरणहरू हुन्।
यस अध्ययनमा, स्थानीयकृत सतह प्लाज्मोन रेजोनान्स (LSPR) अवशोषणमा आधारित, एसिटिलीन (C2H2) Cu/Ni NP ट्रेसहरू CO ग्यास सेन्सरहरूको रूपमा प्रयोगको लागि कोठाको तापक्रममा जम्मा गरियो। रदरफोर्ड ब्याकस्क्याटर स्पेक्ट्रोस्कोपी (RBS) AFM छविहरूबाट संरचना र आकारविज्ञान विश्लेषण गर्न प्रयोग गरिएको थियो, र 3D टोपोग्राफिक नक्साहरू MountainsMap® Premium सफ्टवेयर प्रयोग गरेर सतह आइसोट्रोपी र सतह माइक्रोटेक्स्चरको सबै अतिरिक्त माइक्रोमोर्फोलॉजिकल प्यारामिटरहरू अध्ययन गर्न प्रयोग गरियो। अर्कोतर्फ, नयाँ वैज्ञानिक नतिजाहरू प्रदर्शन गरिएका छन् जुन औद्योगिक प्रक्रियाहरूमा लागू गर्न सकिन्छ र रासायनिक ग्यास पत्ता लगाउने (CO) को लागी आवेदनहरूमा ठूलो रुचि छ। साहित्यले पहिलो पटक यस न्यानो पार्टिकलको संश्लेषण, विशेषता र प्रयोगको रिपोर्ट गर्दछ।
Cu/Ni nanoparticles को पातलो फिल्म RF sputtering र RF-PECVD को-डिपोजिसन 13.56 MHz पावर सप्लाई द्वारा तयार गरिएको थियो। विधि विभिन्न सामग्री र आकार को दुई इलेक्ट्रोड संग एक रिएक्टर मा आधारित छ। सानो एक ऊर्जावान इलेक्ट्रोडको रूपमा धातु हो, र ठूलो एक अर्कोबाट 5 सेन्टिमिटरको दूरीमा स्टेनलेस स्टीलको च्याम्बर मार्फत ग्राउन्ड गरिएको छ। SiO 2 सब्सट्रेट र Cu लक्ष्य चेम्बरमा राख्नुहोस्, त्यसपछि कोठाको तापक्रममा बेस प्रेसरको रूपमा चेम्बरलाई 103 N/m 2 मा खाली गर्नुहोस्, चेम्बरमा एसिटिलीन ग्यास घुसाउनुहोस्, र त्यसपछि एम्बियन्ट प्रेसरमा दबाब दिनुहोस्। यस चरणमा एसिटिलीन ग्यास प्रयोग गर्नुको दुई मुख्य कारणहरू छन्: पहिलो, यसले प्लाज्मा उत्पादनको लागि वाहक ग्यासको रूपमा काम गर्दछ, र दोस्रो, कार्बनको ट्रेस मात्रामा न्यानो कणहरूको तयारीको लागि। डिपोजिसन प्रक्रिया 30 मिनेटको लागि प्रारम्भिक ग्यास दबाब र 3.5 N/m2 र 80 W को RF पावरमा क्रमशः गरिएको थियो। त्यसपछि भ्याकुम तोड्नुहोस् र लक्ष्यलाई Ni मा परिवर्तन गर्नुहोस्। डिपोजिसन प्रक्रिया क्रमशः 2.5 N/m2 र 150 W को प्रारम्भिक ग्यास दबाव र RF पावरमा दोहोर्याइएको थियो। अन्तमा, एसिटिलीन वायुमण्डलमा जम्मा गरिएका तामा र निकल न्यानोकणहरूले तामा/निकल नानोस्ट्रक्चरहरू बनाउँछन्। नमूना तयारी र पहिचानकर्ताहरूको लागि तालिका 1 हेर्नुहोस्।
भर्खरै तयार गरिएका नमूनाहरूको 3D छविहरू 1 μm × 1 μm वर्ग स्क्यान क्षेत्रमा 10-20 μm/min को स्क्यानिङ गतिमा गैर-सम्पर्क मोडमा नैनोमिटर मल्टीमोड परमाणु बल माइक्रोस्कोप (डिजिटल उपकरण, सान्टा बारबरा, CA) प्रयोग गरेर रेकर्ड गरियो। । संग। MountainsMap® Premium सफ्टवेयर 3D AFM टोपोग्राफिक नक्साहरू प्रशोधन गर्न प्रयोग गरिएको थियो। ISO 25178-2:2012 29,30,31 अनुसार, धेरै रूपात्मक मापदण्डहरू दस्तावेज र छलफल गरिन्छ, उचाइ, कोर, भोल्युम, वर्ण, प्रकार्य, ठाउँ र संयोजन परिभाषित गरिन्छ।
भर्खरै तयार गरिएका नमूनाहरूको मोटाई र संरचना उच्च-ऊर्जा रदरफोर्ड ब्याकस्केटरिङ स्पेक्ट्रोस्कोपी (RBS) को प्रयोग गरेर MeV को अर्डरमा अनुमान गरिएको थियो। ग्यास जाँचको मामलामा, LSPR स्पेक्ट्रोस्कोपी 350 देखि 850 nm सम्मको तरंग दैर्ध्य दायरामा UV-Vis स्पेक्ट्रोमिटर प्रयोग गरी प्रयोग गरिएको थियो, जबकि एक प्रतिनिधि नमूना 5.2 सेन्टिमिटरको व्यास र 13.8 सेन्टिमिटरको उचाइको साथ बन्द स्टेनलेस स्टील क्युभेटमा थियो। 99.9% CO ग्यास प्रवाह दरको शुद्धतामा (Arian Gas Co. IRSQ मानक अनुसार, 1.6 देखि 16 l/h 180 सेकेन्ड र 600 सेकेन्डको लागि)। यो चरण कोठाको तापक्रम, परिवेशको आर्द्रता 19% र फ्युम हुडमा गरिएको थियो।
रदरफोर्ड ब्याकस्केटरिङ स्पेक्ट्रोस्कोपीलाई आयन स्क्याटरिङ प्रविधिको रूपमा पातलो फिल्महरूको संरचनाको विश्लेषण गर्न प्रयोग गरिनेछ। यो अनौठो विधिले सन्दर्भ मानकको प्रयोग बिना मात्रा निर्धारण गर्न अनुमति दिन्छ। RBS विश्लेषणले नमूनामा MeV ​​को क्रममा उच्च ऊर्जा (He2+ आयनहरू, अर्थात् अल्फा कणहरू) मापन गर्दछ र दिइएको कोणमा He2+ आयनहरू ब्याकस्क्याटर गरिएको छ। SIMNRA कोड सीधा रेखाहरू र कर्भहरू मोडेल गर्न उपयोगी छ, र प्रयोगात्मक RBS स्पेक्ट्रासँग यसको पत्राचारले तयार नमूनाहरूको गुणस्तर देखाउँछ। Cu/Ni NP नमूनाको RBS स्पेक्ट्रम चित्र 1 मा देखाइएको छ, जहाँ रातो रेखा प्रयोगात्मक RBS स्पेक्ट्रम हो, र निलो रेखा SIMNRA कार्यक्रमको सिमुलेशन हो, यो देख्न सकिन्छ कि दुई वर्णक्रम रेखाहरू राम्रो छन्। सम्झौता। 1985 keV को ऊर्जा संग एक घटना बीम नमूना मा तत्वहरू पहिचान गर्न प्रयोग गरिएको थियो। माथिल्लो तहको मोटाई लगभग 40 1E15Atom/cm2 छ जसमा 86% Ni, 0.10% O2, 0.02% C र 0.02% Fe हुन्छ। फे स्पटरिङको समयमा नि लक्ष्यमा अशुद्धतासँग सम्बन्धित छ। अन्तर्निहित Cu र Ni को चुचुराहरू क्रमशः 1500 keV मा देखिन्छन्, र C र O2 को चुचुराहरू क्रमशः 426 keV र 582 keV मा देखिन्छन्। Na, Si, र Fe चरणहरू क्रमशः 870 keV, 983 keV, 1340 keV, र 1823 keV छन्।
Cu र Cu/Ni NP फिल्म सतहहरूको स्क्वायर 3D टोपोग्राफिक AFM छविहरू चित्रमा देखाइएको छ। 2. थप रूपमा, प्रत्येक चित्रमा प्रस्तुत गरिएको 2D टोपोग्राफीले फिल्मको सतहमा देखिएका NPs गोलाकार आकारहरूमा मिल्छ भनी देखाउँछ, र यो आकारविज्ञान Godselahi र Armand32 र Armand et al.33 द्वारा वर्णन गरिएको जस्तै छ। यद्यपि, हाम्रो Cu NPs एकत्रित थिएनन्, र केवल Cu समावेश गरिएको नमूनाले नराम्रो (चित्र 2a) भन्दा राम्रो चुचुराहरूको साथ उल्लेखनीय रूपमा चिल्लो सतह देखायो। यसको विपरित, CuNi15 र CuNi20 नमूनाहरूमा खुला चुचुराहरूमा स्पष्ट गोलाकार आकार र उच्च तीव्रता छ, जसलाई चित्र 2a र b मा उचाइ अनुपातले देखाइएको छ। फिल्म मोर्फोलोजीमा स्पष्ट परिवर्तनले संकेत गर्दछ कि सतहमा विभिन्न स्थलाकृतिक स्थानिक संरचनाहरू छन्, जुन निकल जम्मा गर्ने समयबाट प्रभावित हुन्छन्।
Cu (a), CuNi15 (b), र CuNi20 (c) पातलो फिल्महरूको AFM छविहरू। उपयुक्त 2D नक्सा, एलिभेसन वितरण र एबट फायरस्टोन कर्भहरू प्रत्येक छविमा इम्बेड गरिएका छन्।
FIG मा देखाइए अनुसार 100 न्यानोकणहरू गौसियन फिट प्रयोग गरेर प्राप्त गरिएको व्यास वितरण हिस्टोग्रामबाट न्यानोकणहरूको औसत दाना आकार अनुमान गरिएको थियो। यो देख्न सकिन्छ कि Cu र CuNi15 सँग समान औसत दाना आकारहरू छन् (27.7 र 28.8 nm), जबकि CuNi20 मा साना दानाहरू छन् (23.2 nm), जुन Godselahi et al द्वारा रिपोर्ट गरिएको मूल्यको नजिक छ। ३४ (लगभग २४ एनएम)। बाईमेटलिक प्रणालीहरूमा, स्थानीयकृत सतह प्लाज्मोन अनुनादको चुचुराहरू अनाजको आकारमा परिवर्तनको साथ परिवर्तन हुन सक्छ35। यस सन्दर्भमा, हामी निष्कर्षमा पुग्न सक्छौं कि लामो Ni डिपोजिसन समयले हाम्रो प्रणालीको Cu/Ni पातलो फिल्महरूको सतह प्लाज्मोनिक गुणहरूलाई असर गर्छ।
(a) Cu, (b) CuNi15, र (c) AFM टोपोग्राफीबाट प्राप्त CuNi20 पातलो फिल्महरूको कण आकार वितरण।
पातलो फिल्महरूमा टोपोग्राफिक संरचनाहरूको स्थानिक कन्फिगरेसनमा बल्क मोर्फोलोजीले पनि महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ। तालिका 2 ले AFM नक्सासँग सम्बन्धित उचाइ-आधारित टोपोग्राफिक प्यारामिटरहरू सूचीबद्ध गर्दछ, जसलाई औसत रफनेस (Sa), skewness (Ssk), र kurtosis (Sku) को समय मानहरूद्वारा वर्णन गर्न सकिन्छ। Sa मानहरू क्रमशः 1.12 (Cu), 3.17 (CuNi15) र 5.34 nm (CuNi20) छन्, जसले नि डिपोजिसन समय बढ्दै जाँदा चलचित्रहरू झन् नराम्रो हुने कुरा पुष्टि गर्दछ। यी मानहरू पहिले अरमान et al.33 (1–4 nm), Godselahi et al.34 (1–1.05 nm) र Zelu et al.36 (1.91–6.32 nm) द्वारा रिपोर्ट गरिएकासँग तुलना गर्न सकिन्छ, जहाँ समान Cu/Ni NPs को फिल्महरू जम्मा गर्न यी विधिहरू प्रयोग गरेर स्पटरिङ प्रदर्शन गरिएको थियो। यद्यपि, घोष एट अल.३७ ले इलेक्ट्रोडपोजिसनद्वारा Cu/Ni मल्टिलेयरहरू जम्मा गरे र स्पष्ट रूपमा 13.8 देखि 36 nm को दायरामा उच्च रफ मानहरू रिपोर्ट गरे। यो ध्यान दिनु पर्छ कि विभिन्न निक्षेप विधिहरु द्वारा सतह गठन को गतिविज्ञान मा भिन्नता विभिन्न स्थानिय ढाँचा संग सतहहरु को गठन को नेतृत्व गर्न सक्छ। यद्यपि, यो देख्न सकिन्छ कि RF-PECVD विधि 6.32 nm भन्दा बढी नराम्रोपन भएको Cu/Ni NPs को फिल्महरू प्राप्त गर्न प्रभावकारी छ।
उचाइ प्रोफाइलको लागि, उच्च-क्रमको सांख्यिकीय क्षणहरू Ssk र Sku क्रमशः उचाइ वितरणको असममिति र सामान्यतासँग सम्बन्धित छन्। सबै Ssk मानहरू सकारात्मक छन् (Ssk > 0), लामो दायाँ पुच्छर ३८ को सङ्केत गर्दै, जसलाई इन्सेट २ मा उचाइ वितरण प्लटद्वारा पुष्टि गर्न सकिन्छ। साथै, सबै उचाइ प्रोफाइलहरू तीव्र चुचुरो ३९ (Sku > ३) द्वारा हावी थिए। , वक्र उचाइ वितरण गौसियन बेल वक्र भन्दा कम समतल छ भनेर देखाउँछ। उचाइ वितरण प्लटमा रातो रेखा Abbott-Firestone 40 कर्भ हो, डेटाको सामान्य वितरणको मूल्याङ्कन गर्नको लागि उपयुक्त सांख्यिकीय विधि। यो रेखा उचाइ हिस्टोग्राममा संचयी योगबाट प्राप्त गरिएको छ, जहाँ उच्चतम चुचुरो र गहिरो ट्रफ तिनीहरूको न्यूनतम (0%) र अधिकतम (100%) मानहरूसँग सम्बन्धित छन्। यी एबट-फायरस्टोन कर्भहरूको y-अक्षमा एक चिल्लो S-आकार छ र सबै अवस्थाहरूमा कभर गरिएको क्षेत्र पार गरिएको सामग्रीको प्रतिशतमा प्रगतिशील बृद्धि देखाउँदछ, सबैभन्दा खराब र सबैभन्दा तीव्र चुचुरोबाट सुरु हुन्छ। यसले सतहको स्थानिय संरचनालाई पुष्टि गर्छ, जुन मुख्यतया निकल जम्मा हुने समयबाट प्रभावित हुन्छ।
तालिका 3 ले AFM छविहरूबाट प्राप्त प्रत्येक सतहसँग सम्बन्धित विशिष्ट ISO मोर्फोलजी प्यारामिटरहरू सूचीबद्ध गर्दछ। यो राम्रोसँग थाहा छ कि क्षेत्र वस्तु अनुपात (Smr) र काउन्टर क्षेत्र देखि सामग्री अनुपात (Smc) सतह कार्यात्मक मापदण्डहरू हुन्। उदाहरणका लागि, हाम्रा परिणामहरूले देखाउँछन् कि सतहको मध्यवर्ती समतल माथिको क्षेत्र सबै फिल्महरूमा पूर्ण रूपमा उचाइमा छ (Smr = 100%)। यद्यपि, Smr को मानहरू भू-भागको असर क्षेत्र गुणांकको विभिन्न उचाइहरूबाट प्राप्त गरिन्छ, किनकि Smc मापदण्ड ज्ञात छ। Smc को व्यवहार Cu → CuNi20 बाट नरमपनमा भएको वृद्धिद्वारा व्याख्या गरिएको छ, जहाँ यो देख्न सकिन्छ कि CuNi20 को लागि प्राप्त गरिएको उच्चतम खुरपना मानले Smc ~ 13 nm दिन्छ, जबकि Cu को लागि मान लगभग 8 nm हो।
मिश्रण प्यारामिटरहरू RMS ग्रेडियन्ट (Sdq) र विकसित इन्टरफेस क्षेत्र अनुपात (Sdr) बनावट फ्लैटनेस र जटिलतासँग सम्बन्धित प्यारामिटरहरू हुन्। Cu → CuNi20 बाट, Sdq मानहरू 7 देखि 21 सम्मका हुन्छन्, जसले चलचित्रहरूमा टोपोग्राफिक अनियमितताहरू बढ्छ जब Ni लेयर २० मिनेटको लागि जम्मा हुन्छ। यो ध्यान दिनु पर्छ कि CuNi20 को सतह Cu को जस्तै समतल छैन। थप रूपमा, यो फेला पर्‍यो कि प्यारामिटर Sdr को मान, सतह माइक्रोटेक्सचरको जटिलतासँग सम्बन्धित, Cu → CuNi20 बाट बढ्छ। Kamble et al.42 द्वारा गरिएको अध्ययन अनुसार, Sdr बढ्दै जाँदा सतहको सूक्ष्म बनावटको जटिलता बढ्दै जान्छ, यसले CuNi20 (Sdr = 945%) मा Cu चलचित्रहरू (Sdr = 229%) को तुलनामा अधिक जटिल सतह सूक्ष्म संरचना भएको संकेत गर्छ। । वास्तवमा, बनावटको माइक्रोस्कोपिक जटिलतामा परिवर्तनले कुनै न कुनै चोटीहरूको वितरण र आकारमा मुख्य भूमिका खेल्छ, जुन शिखर घनत्व (Spd) र अंकगणितीय अर्थ शिखर वक्रता (Spc) को विशेषता प्यारामिटरहरूबाट अवलोकन गर्न सकिन्छ। यस सन्दर्भमा, Cu → CuNi20 बाट Spd बढ्छ, यसले नि लेयर मोटाई बढ्दै गर्दा चुचुराहरू थप सघन रूपमा संगठित छन् भन्ने सङ्केत गर्छ। थप रूपमा, CuNi20 बाट Spc पनि बढ्छ, यसले Cu नमूनाको सतहको शिखर आकार बढी गोलाकार (Spc = 612) भएको संकेत गर्दछ, जबकि CuNi20 को तीखो छ (Spc = 925)।
प्रत्येक चलचित्रको कुनै न कुनै प्रोफाइलले सतहको शिखर, कोर, र ट्रफ क्षेत्रहरूमा फरक स्थानिय ढाँचाहरू पनि देखाउँछ। कोर को उचाइ (Sk), घट्दै शिखर (Spk) (कोर माथि), र ट्रफ (Svk) (कोर तल) 31,43 मापदण्डहरू सतह समतलमा लम्बाइ मापन गरिन्छ30 र Cu → CuNi20 बाट बढेको कारण सतह खुरदना महत्वपूर्ण वृद्धि। त्यस्तै, शिखर सामग्री (Vmp), कोर सामग्री (Vmc), ट्रफ शून्य (Vvv), र कोर शून्य भोल्युम (Vvc) 31 ले सबै मानहरू Cu → CuNi20 बाट बढेको समान प्रवृत्ति देखाउँदछ। यो व्यवहारले CuNi20 सतहले अन्य नमूनाहरू भन्दा बढी तरल पदार्थ समात्न सक्छ भन्ने संकेत गर्छ, जुन सकारात्मक छ, जसले यो सतहलाई स्मियर गर्न सजिलो छ भनेर सुझाव दिन्छ। त्यसकारण, यो ध्यान दिनु पर्छ कि निकल तहको मोटाई CuNi15 → CuNi20 बाट बढ्दै जाँदा, टोपोग्राफिक प्रोफाइलमा परिवर्तनहरू उच्च-अर्डर मोर्फोलॉजिकल प्यारामिटरहरूमा परिवर्तनहरू भन्दा पछाडि पर्छन्, जसले सतहको माइक्रोटेक्स्चर र फिल्मको स्थानिय ढाँचालाई असर गर्छ।
व्यावसायिक MountainsMap45 सफ्टवेयर प्रयोग गरेर AFM टोपोग्राफिक नक्सा निर्माण गरेर फिल्म सतहको माइक्रोस्कोपिक बनावटको गुणात्मक मूल्याङ्कन प्राप्त गरिएको थियो। रेन्डरिङ चित्र 4 मा देखाइएको छ, जसले सतहको सन्दर्भमा एक प्रतिनिधि नाली र ध्रुवीय प्लट देखाउँछ। तालिका 4 ले स्लट र ठाउँ विकल्पहरू सूचीबद्ध गर्दछ। ग्रुभ्सका तस्बिरहरूले देखाउँछन् कि नमूनामा ग्रूभ्सको स्पष्ट एकरूपताको साथ च्यानलहरूको समान प्रणालीले प्रभुत्व जमाएको छ। यद्यपि, दुबै अधिकतम ग्रूभ डेप्थ (MDF) र औसत ग्रूभ डेप्थ (MDEF) को प्यारामिटरहरू Cu बाट CuNi20 मा बढ्छ, CuNi20 को लुब्रिसिटी क्षमताको बारेमा अघिल्लो अवलोकनहरू पुष्टि गर्दछ। यो ध्यान दिनुपर्छ कि Cu (Fig. 4a) र CuNi15 (Fig. 4b) नमूनाहरूमा व्यावहारिक रूपमा समान रङ स्केलहरू छन्, जसले 15 को लागि Ni फिल्म जम्मा गरिसकेपछि Cu फिल्म सतहको माइक्रोटेक्स्चरले महत्त्वपूर्ण परिवर्तनहरू पार गरेको छैन भनेर संकेत गर्दछ। मिनेट यसको विपरित, CuNi20 नमूना (चित्र 4c) ले विभिन्न रङ स्केलहरूसँग झुर्रीहरू प्रदर्शन गर्दछ, जुन यसको उच्च MDF र MDEF मानहरूसँग सम्बन्धित छ।
Cu (a), CuNi15 (b), र CuNi20 (c) फिल्महरूको माइक्रोटेक्स्चरको ग्रूभहरू र सतह आइसोट्रोपी।
चित्रमा ध्रुवीय रेखाचित्र। 4 ले पनि सतह माइक्रोटेक्सचर फरक छ भनेर देखाउँछ। यो उल्लेखनीय छ कि नी तहको निक्षेपले स्थानिय ढाँचामा महत्त्वपूर्ण परिवर्तन गर्दछ। नमूनाहरूको गणना गरिएको microtextural isotropy 48% (Cu), 80% (CuNi15), र 81% (CuNi20) थियो। यो देख्न सकिन्छ कि नी तहको निक्षेपले अधिक आइसोट्रोपिक माइक्रोटेक्स्चरको गठनमा योगदान पुर्‍याउँछ, जबकि एकल तह Cu फिल्ममा अधिक एनिसोट्रोपिक सतह माइक्रोटेक्स्चर हुन्छ। थप रूपमा, CuNi15 र CuNi20 को प्रमुख स्थानिय फ्रिक्वेन्सीहरू Cu नमूनाहरूको तुलनामा तिनीहरूको ठूलो स्वत: सहसंबंध लम्बाइ (Sal) 44 को कारण कम छन्। यो यी नमूनाहरू (Std = 2.5° र Std = 3.5°) द्वारा प्रदर्शन गरिएको समान अनाज अभिविन्याससँग पनि जोडिएको छ, जबकि Cu नमूना (Std = 121°) को लागि धेरै ठूलो मान रेकर्ड गरिएको थियो। यी नतिजाहरूको आधारमा, सबै चलचित्रहरूले विभिन्न आकारविज्ञान, टोपोग्राफिक प्रोफाइलहरू, र नरमपनका कारण लामो-दायराको स्थानिय भिन्नताहरू प्रदर्शन गर्छन्। यसैले, यी परिणामहरूले देखाउँछन् कि Ni लेयर डिपोजिसन समयले CuNi bimetallic sputtered सतहहरूको गठनमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ।
कोठाको तापक्रम र विभिन्न CO ग्यास प्रवाहहरूमा हावामा Cu/Ni NPs को LSPR व्यवहार अध्ययन गर्न, UV-Vis अवशोषण स्पेक्ट्रा 350-800 nm को तरंगदैर्ध्य दायरामा लागू गरियो, जस्तै CuNi15 र CuNi20 को लागि चित्र 5 मा देखाइएको छ। विभिन्न CO ग्यास प्रवाह घनत्वहरू परिचय गरेर, प्रभावकारी LSPR CuNi15 शिखर फराकिलो हुनेछ, अवशोषण बलियो हुनेछ, र शिखर 597.5 nm वायु प्रवाहमा 16 L/h 606.0 nm बाट उच्च तरंग लम्बाइमा (redshift) परिवर्तन हुनेछ। 180 सेकेन्डका लागि CO प्रवाह, 606.5 nm, CO प्रवाह 16 l/h 600 सेकेन्डका लागि। अर्कोतर्फ, CuNi20 ले फरक व्यवहार देखाउँछ, त्यसैले CO ग्यास प्रवाहमा भएको वृद्धिले LSPR शिखर तरंग लम्बाइको स्थिति (ब्लुशिफ्ट) हावा प्रवाहमा 600.0 nm बाट 16 l/h CO प्रवाहमा 180 s को लागि 589.5 nm मा घटाउँछ। । 16 l/h CO प्रवाह 600 सेकेन्डको लागि 589.1 nm मा। CuNi15 को रूपमा, हामी CuNi20 को लागि फराकिलो शिखर र बढेको अवशोषण तीव्रता देख्न सक्छौं। यो अनुमान गर्न सकिन्छ कि Cu मा Ni तहको मोटाई बढ्दै जाँदा, साथै CuNi15 को सट्टा CuNi20 न्यानो कणहरूको आकार र संख्यामा वृद्धिसँगै, Cu र Ni कणहरू एक अर्कामा पुग्छन्, इलेक्ट्रोनिक दोलनहरूको आयाम बढ्छ। , र, फलस्वरूप, आवृत्ति बढ्छ। जसको अर्थ: तरंग दैर्ध्य घट्छ, नीलो शिफ्ट हुन्छ।