اس مطالعے میں، ہم نے RF سپٹرنگ اور RF-PECVD کے ساتھ جمع ہونے کے دوران مائکرو کاربن ذرائع میں ترکیب شدہ Cu/Ni نینو پارٹیکلز کی تحقیقات کی، نیز Cu/Ni نینو پارٹیکلز کا استعمال کرتے ہوئے CO گیس کا پتہ لگانے کے لیے مقامی سطح پر پلازمون گونج کی۔ ذرات کی مورفولوجی۔ تصویری پروسیسنگ اور فریکٹل/ملٹی فریکٹل تجزیہ تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے 3D ایٹمک فورس مائیکرو گرافس کا تجزیہ کرکے سطحی شکل کا مطالعہ کیا گیا۔ اعداد و شمار کا تجزیہ MountainsMap® Premium سافٹ ویئر کا استعمال کرتے ہوئے تغیر (ANOVA) کے دو طرفہ تجزیہ اور کم از کم اہم فرق ٹیسٹ کے ساتھ کیا گیا۔ سطح کے نانو اسٹرکچر میں مقامی اور عالمی مخصوص تقسیم ہوتی ہے۔ تجرباتی اور مصنوعی ردرفورڈ بیک سکیٹرنگ سپیکٹرا نے نینو پارٹیکلز کے معیار کی تصدیق کی۔ اس کے بعد تازہ تیار کردہ نمونوں کو کاربن ڈائی آکسائیڈ چمنی کے سامنے لایا گیا اور مقامی سطح کے پلازمون گونج کے طریقہ کار کا استعمال کرتے ہوئے گیس سینسر کے طور پر ان کے استعمال کی چھان بین کی گئی۔ تانبے کی تہہ کے اوپر نکل کی تہہ کے اضافے نے شکل اور گیس کی کھوج دونوں لحاظ سے دلچسپ نتائج دکھائے۔ رتھر فورڈ بیک سکیٹرنگ سپیکٹروسکوپی اور سپیکٹروسکوپک تجزیہ کے ساتھ پتلی فلم کی سطح کے ٹاپوگرافی کے جدید سٹیریو تجزیہ کا امتزاج اس میدان میں منفرد ہے۔
پچھلی چند دہائیوں میں تیز ہوا کی آلودگی، خاص طور پر تیزی سے صنعت کاری کی وجہ سے، نے محققین کو گیسوں کا پتہ لگانے کی اہمیت کے بارے میں مزید جاننے کے لیے اکسایا ہے۔ دھاتی نینو پارٹیکلز (NPs) کو گیس سینسرز 1,2,3,4 کے لیے امید افزا مواد دکھایا گیا ہے یہاں تک کہ مقامی سطح کے پلازمون گونج (LSPR) کی صلاحیت رکھنے والی پتلی دھاتی فلموں کے مقابلے میں، جو ایک ایسا مادہ ہے جو مضبوط اور مضبوطی سے محدود برقی مقناطیسی کے ساتھ گونجتا ہے۔ فیلڈز 5,6,7,8۔ ایک سستی، کم زہریلی، اور ورسٹائل ٹرانزیشن میٹل کے طور پر، سائنسدانوں اور صنعتوں، خاص طور پر سینسر بنانے والے9 کی طرف سے تانبے کو ایک اہم عنصر سمجھا جاتا ہے۔ دوسری طرف، نکل ٹرانزیشن میٹل کیٹالسٹ دوسرے اتپریرک 10 سے بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کرتے ہیں۔ نانوسکل پر Cu/Ni کا معروف اطلاق انہیں اور بھی اہم بناتا ہے، خاص طور پر کیونکہ ان کی ساختی خصوصیات فیوژن 11,12 کے بعد تبدیل نہیں ہوتی ہیں۔
جبکہ دھاتی نینو پارٹیکلز اور ڈائی الیکٹرک میڈیم کے ساتھ ان کے انٹرفیس مقامی سطح کے پلازمون گونج میں نمایاں تبدیلیوں کی نمائش کرتے ہیں، اس طرح انہیں گیس کی کھوج کے لیے عمارت کے بلاکس کے طور پر استعمال کیا گیا ہے۔ جب جذب سپیکٹرم تبدیل ہوتا ہے، تو اس کا مطلب ہے کہ گونج والی طول موج اور/یا جذب کی چوٹی کی شدت اور/یا FWHM کے تین عوامل 1، 2، 3، 4 تک تبدیل ہو سکتے ہیں۔ نانو ساختی سطحوں پر، جو براہ راست ذرہ کے سائز سے متعلق ہیں، مقامی سطح پر نینو پارٹیکلز میں پلازمون گونج، پتلی فلموں کے بجائے، شناخت کے لیے ایک موثر عنصر ہے۔ سالماتی جذب 14، جیسا کہ Ruiz et al نے بھی اشارہ کیا ہے۔ باریک ذرات اور پتہ لگانے کی کارکردگی کے درمیان تعلق کو ظاہر کیا۔
CO گیس کی نظری کھوج کے بارے میں، ادب میں کچھ جامع مواد جیسے AuCo3O416، Au-CuO17 اور Au-YSZ18 کی اطلاع دی گئی ہے۔ ہم سونے کے بارے میں سوچ سکتے ہیں کہ دھاتی آکسائیڈز کے ساتھ مجموعی طور پر مرکب کی سطح پر کیمیائی طور پر جذب ہونے والے گیس کے مالیکیولز کا پتہ لگانے کے لیے، لیکن سینسر کا بنیادی مسئلہ کمرے کے درجہ حرارت پر ان کا رد عمل ہے، جس کی وجہ سے وہ ناقابل رسائی ہیں۔
پچھلی چند دہائیوں کے دوران، اٹامک فورس مائیکروسکوپی (AFM) کو ہائی نانوسکل ریزولوشن 19,20,21,22 پر سہ جہتی سطح کی مائکرو مورفولوجی کی خصوصیت کے لیے ایک جدید تکنیک کے طور پر استعمال کیا گیا ہے۔ اس کے علاوہ، سٹیریو، فریکٹل/ملٹی فریکٹل تجزیہ23,24,25,26، پاور اسپیکٹرل ڈینسٹی (PSD)27 اور Minkowski28 فنکشنل پتلی فلموں کی سطحی ٹپوگرافی کی خصوصیت کے لیے جدید ترین ٹولز ہیں۔
اس مطالعے میں، مقامی سطح کے پلازمون گونج (LSPR) جذب کی بنیاد پر، acetylene (C2H2) Cu/Ni NP ٹریس کو CO گیس سینسر کے طور پر استعمال کرنے کے لیے کمرے کے درجہ حرارت پر جمع کیا گیا تھا۔ Rutherford backscatter spectroscopy (RBS) کا استعمال AFM امیجز سے کمپوزیشن اور مورفولوجی کا تجزیہ کرنے کے لیے کیا گیا تھا، اور MountainsMap® Premium سافٹ ویئر کا استعمال کرتے ہوئے 3D ٹپوگرافک نقشوں پر کارروائی کی گئی تھی تاکہ سطح کے آئسوٹروپی اور سطحی مائیکرو ٹیکسچرز کے تمام اضافی مائکرو مورفولوجیکل پیرامیٹرز کا مطالعہ کیا جا سکے۔ دوسری طرف، نئے سائنسی نتائج ظاہر کیے گئے ہیں جو صنعتی عمل پر لاگو کیے جا سکتے ہیں اور کیمیائی گیس کی کھوج (CO) کے لیے درخواستوں میں بہت دلچسپی رکھتے ہیں۔ ادب پہلی بار اس نینو پارٹیکل کی ترکیب، خصوصیت اور اطلاق کی رپورٹ کرتا ہے۔
Cu/Ni نینو پارٹیکلز کی ایک پتلی فلم 13.56 میگاہرٹز پاور سپلائی کے ساتھ RF سپٹرنگ اور RF-PECVD کو-ڈپوزیشن کے ذریعے تیار کی گئی تھی۔ یہ طریقہ ایک ری ایکٹر پر مبنی ہے جس میں مختلف مواد اور سائز کے دو الیکٹروڈ ہیں۔ سب سے چھوٹا ایک توانائی بخش الیکٹروڈ کے طور پر دھات ہے، اور بڑا ایک دوسرے سے 5 سینٹی میٹر کے فاصلے پر سٹینلیس سٹیل کے چیمبر کے ذریعے گراؤنڈ کیا جاتا ہے۔ SiO 2 سبسٹریٹ اور Cu ٹارگٹ کو چیمبر میں رکھیں، پھر چیمبر کو کمرے کے درجہ حرارت پر بیس پریشر کے طور پر 103 N/m 2 پر خالی کریں، چیمبر میں ایسیٹیلین گیس داخل کریں، اور پھر محیطی دباؤ پر دباؤ ڈالیں۔ اس مرحلے میں ایسٹیلین گیس کے استعمال کی دو اہم وجوہات ہیں: پہلی، یہ پلازما کی پیداوار کے لیے ایک کیریئر گیس کا کام کرتی ہے، اور دوسری، کاربن کی ٹریس مقدار میں نینو پارٹیکلز کی تیاری کے لیے۔ جمع کرنے کا عمل بالترتیب 3.5 N/m2 اور 80 W کے ابتدائی گیس پریشر اور RF پاور پر 30 منٹ تک کیا گیا۔ پھر خلا کو توڑیں اور ہدف کو نی میں تبدیل کریں۔ جمع کرنے کے عمل کو بالترتیب 2.5 N/m2 اور 150 W کے ابتدائی گیس پریشر اور RF پاور پر دہرایا گیا۔ آخر میں، ایک ایسٹیلین ماحول میں جمع تانبے اور نکل نینو پارٹیکلز تانبے/نکل نانو اسٹرکچرز بناتے ہیں۔ نمونے کی تیاری اور شناخت کنندگان کے لیے جدول 1 دیکھیں۔
تازہ تیار کردہ نمونوں کی 3D تصاویر 1 μm × 1 μm مربع اسکین ایریا میں نینو میٹر ملٹی موڈ ایٹمک فورس مائکروسکوپ (ڈیجیٹل انسٹرومنٹس، سانتا باربرا، CA) کا استعمال کرتے ہوئے غیر رابطہ موڈ میں 10-20 μm/min کی سکیننگ رفتار سے ریکارڈ کی گئیں۔ . کے ساتھ۔ MountainsMap® Premium سافٹ ویئر کو 3D AFM ٹپوگرافک نقشوں پر کارروائی کرنے کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔ ISO 25178-2:2012 29,30,31 کے مطابق، کئی مورفولوجیکل پیرامیٹرز کو دستاویزی شکل دی گئی ہے اور ان پر بحث کی گئی ہے، اونچائی، بنیادی، حجم، کردار، فنکشن، اسپیس اور مجموعہ کی وضاحت کی گئی ہے۔
تازہ تیار کردہ نمونوں کی موٹائی اور ساخت کا اندازہ ہائی انرجی رتھر فورڈ بیک سکیٹرنگ سپیکٹروسکوپی (RBS) کا استعمال کرتے ہوئے MeV کے حکم پر لگایا گیا۔ گیس کی جانچ کے معاملے میں، LSPR سپیکٹروسکوپی کا استعمال UV-Vis سپیکٹرو میٹر کا استعمال کرتے ہوئے طول موج کی حد میں 350 سے 850 nm تک کیا گیا تھا، جبکہ ایک نمائندہ نمونہ بند سٹینلیس سٹیل کیویٹ میں تھا جس کا قطر 5.2 سینٹی میٹر اور اونچائی 13.8 سینٹی میٹر تھی۔ 99.9% CO گیس کے بہاؤ کی خالصیت پر (Arian Gas Co. IRSQ معیار کے مطابق، 1.6 سے 16 l/h 180 سیکنڈ اور 600 سیکنڈز کے لیے)۔ یہ قدم کمرے کے درجہ حرارت، محیطی نمی 19% اور فیوم ہڈ پر کیا گیا تھا۔
رودر فورڈ بیک سکیٹرنگ سپیکٹروسکوپی بطور آئن سکیٹرنگ تکنیک کا استعمال پتلی فلموں کی ساخت کا تجزیہ کرنے کے لیے کیا جائے گا۔ یہ انوکھا طریقہ حوالہ معیار کے استعمال کے بغیر مقدار کو درست کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ RBS تجزیہ نمونے پر MeV کے حکم پر اعلی توانائیوں (He2+ آئنوں، یعنی الفا پارٹیکلز) کی پیمائش کرتا ہے اور ایک دیئے گئے زاویے پر پیچھے بکھرے ہوئے He2+ آئنوں کو۔ SIMNRA کوڈ سیدھی لائنوں اور منحنی خطوط کی ماڈلنگ میں کارآمد ہے، اور تجرباتی RBS سپیکٹرا سے اس کی مطابقت تیار کردہ نمونوں کے معیار کو ظاہر کرتی ہے۔ Cu/Ni NP نمونے کا RBS سپیکٹرم شکل 1 میں دکھایا گیا ہے، جہاں سرخ لکیر تجرباتی RBS سپیکٹرم ہے، اور نیلی لکیر SIMNRA پروگرام کی تخروپن ہے، یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ دو سپیکٹرل لائنیں اچھی ہیں۔ معاہدہ نمونے میں عناصر کی شناخت کے لیے 1985 keV کی توانائی کے ساتھ ایک واقعہ بیم استعمال کیا گیا تھا۔ اوپری تہہ کی موٹائی تقریباً 40 1E15Atom/cm2 ہے جس میں 86% Ni، 0.10% O2، 0.02% C اور 0.02% Fe ہوتا ہے۔ Fe اسپٹرنگ کے دوران Ni ٹارگٹ میں نجاست سے وابستہ ہے۔ زیر زمین Cu اور Ni کی چوٹیاں بالترتیب 1500 keV پر نظر آتی ہیں، اور C اور O2 کی چوٹیاں بالترتیب 426 keV اور 582 keV پر دکھائی دیتی ہیں۔ Na، Si، اور Fe کے مراحل بالترتیب 870 keV، 983 keV، 1340 keV، اور 1823 keV ہیں۔
Cu اور Cu/Ni NP فلم کی سطحوں کی مربع 3D ٹپوگرافک AFM تصاویر انجیر میں دکھائی گئی ہیں۔ 2. اس کے علاوہ، ہر تصویر میں پیش کردہ 2D ٹپوگرافی سے پتہ چلتا ہے کہ فلم کی سطح پر مشاہدہ کیے گئے NPs کروی شکلوں میں یکجا ہو جاتے ہیں، اور یہ شکل گوڈسلاہی اور Armand32 اور Armand et al.33 کے بیان کردہ جیسا ہی ہے۔ تاہم، ہمارے Cu NPs جمع نہیں تھے، اور صرف Cu پر مشتمل نمونے میں کھردری چوٹیوں (تصویر 2a) سے زیادہ باریک چوٹیوں کے ساتھ نمایاں طور پر ہموار سطح دکھائی گئی۔ اس کے برعکس، CuNi15 اور CuNi20 نمونوں پر کھلی چوٹیوں میں واضح کروی شکل اور زیادہ شدت ہوتی ہے، جیسا کہ تصویر 2a اور b میں اونچائی کے تناسب سے دکھایا گیا ہے۔ فلم مورفولوجی میں ظاہری تبدیلی اس بات کی نشاندہی کرتی ہے کہ سطح پر مختلف ٹپوگرافیکل مقامی ڈھانچے ہیں، جو نکل جمع ہونے کے وقت سے متاثر ہوتے ہیں۔
Cu (a)، CuNi15 (b)، اور CuNi20 (c) پتلی فلموں کی AFM تصاویر۔ مناسب 2D نقشے، بلندی کی تقسیم اور ایبٹ فائر اسٹون کے منحنی خطوط ہر تصویر میں سرایت کیے گئے ہیں۔
نینو پارٹیکلز کے اوسط اناج کے سائز کا اندازہ گاؤسی فٹ کا استعمال کرتے ہوئے 100 نینو پارٹیکلز کی پیمائش کرکے حاصل کردہ قطر کی تقسیم کے ہسٹوگرام سے لگایا گیا جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ Cu اور CuNi15 میں ایک ہی اوسط اناج کے سائز (27.7 اور 28.8 nm) ہیں، جبکہ CuNi20 میں چھوٹے دانے ہیں (23.2 nm)، جو کہ Godselahi et al کی رپورٹ کردہ قدر کے قریب ہے۔ 34 (تقریباً 24 این ایم)۔ دائمی نظاموں میں، مقامی سطح کے پلازمون گونج کی چوٹیاں اناج کے سائز میں تبدیلی کے ساتھ بدل سکتی ہیں۔ اس سلسلے میں، ہم یہ نتیجہ اخذ کر سکتے ہیں کہ لمبا نی جمع کرنے کا وقت ہمارے سسٹم کی Cu/Ni پتلی فلموں کی سطحی پلازمونک خصوصیات کو متاثر کرتا ہے۔
AFM ٹپوگرافی سے حاصل کردہ (a) Cu، (b) CuNi15، اور (c) CuNi20 پتلی فلموں کی پارٹیکل سائز کی تقسیم۔
بلک مورفولوجی پتلی فلموں میں ٹپوگرافک ڈھانچے کی مقامی ترتیب میں بھی اہم کردار ادا کرتی ہے۔ جدول 2 میں AFM نقشے سے وابستہ اونچائی پر مبنی ٹپوگرافک پیرامیٹرز کی فہرست دی گئی ہے، جنہیں اوسط کھردری (Sa)، skewness (Ssk)، اور kurtosis (Sku) کی وقتی اقدار سے بیان کیا جا سکتا ہے۔ Sa کی قدریں بالترتیب 1.12 (Cu)، 3.17 (CuNi15) اور 5.34 nm (CuNi20) ہیں، جو اس بات کی تصدیق کرتی ہیں کہ فلمیں نی جمع کرنے کے وقت میں اضافے کے ساتھ مزید سخت ہو جاتی ہیں۔ ان اقدار کا موازنہ ان سے کیا جا سکتا ہے جو پہلے Arman et al.33 (1–4 nm)، Godselahi et al.34 (1–1.05 nm) اور Zelu et al.36 (1.91–6.32 nm) کے ذریعے رپورٹ کیے گئے تھے، جہاں اسی طرح Cu/Ni NPs کی فلموں کو جمع کرنے کے لئے ان طریقوں کا استعمال کرتے ہوئے اسپٹرنگ کی گئی تھی۔ تاہم، Ghosh et al.37 نے Cu/Ni ملٹی لیئرز کو الیکٹروڈپوزیشن کے ذریعے جمع کیا اور زیادہ کھردری اقدار کی اطلاع دی، بظاہر 13.8 سے 36 nm کی حد میں۔ واضح رہے کہ جمع کرنے کے مختلف طریقوں سے سطح کی تشکیل کے حرکیات میں فرق مختلف مقامی نمونوں کے ساتھ سطحوں کی تشکیل کا باعث بن سکتا ہے۔ اس کے باوجود، یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ RF-PECVD طریقہ Cu/Ni NPs کی فلمیں حاصل کرنے کے لیے موثر ہے جس کی کھردری 6.32 nm سے زیادہ نہ ہو۔
جہاں تک اونچائی کے پروفائل کا تعلق ہے، اعلیٰ ترتیب والے شماریاتی لمحات Ssk اور Sku بالترتیب اونچائی کی تقسیم کی غیر متناسب اور نارملٹی سے متعلق ہیں۔ تمام Ssk قدریں مثبت ہیں (Ssk > 0)، ایک لمبی دائیں ٹیل38 کی نشاندہی کرتی ہے، جس کی تصدیق انسیٹ 2 میں اونچائی کی تقسیم کے پلاٹ سے کی جا سکتی ہے۔ ، یہ ظاہر کرتا ہے کہ وکر اونچائی کی تقسیم گاوسی بیل منحنی خطوط سے کم فلیٹ ہے۔ اونچائی کی تقسیم کے پلاٹ میں سرخ لکیر Abbott-Firestone 40 منحنی خطوط ہے، اعداد و شمار کی عام تقسیم کا جائزہ لینے کے لیے ایک موزوں شماریاتی طریقہ۔ یہ لائن اونچائی کے ہسٹوگرام سے زیادہ مجموعی رقم سے حاصل کی گئی ہے، جہاں سب سے اونچی چوٹی اور گہری گرت کا تعلق ان کی کم از کم (0%) اور زیادہ سے زیادہ (100%) اقدار سے ہے۔ ایبٹ-فائرسٹون کے یہ منحنی خطوط y-محور پر ایک ہموار S-شکل رکھتے ہیں اور تمام صورتوں میں سب سے کھردری اور شدید ترین چوٹی سے شروع ہونے والے ڈھکے ہوئے علاقے کے اوپر سے گزرنے والے مواد کے فیصد میں ترقی پسند اضافہ دکھاتے ہیں۔ یہ سطح کی مقامی ساخت کی تصدیق کرتا ہے، جو بنیادی طور پر نکل جمع ہونے کے وقت سے متاثر ہوتا ہے۔
جدول 3 AFM امیجز سے حاصل کردہ ہر سطح سے وابستہ مخصوص ISO مورفولوجی پیرامیٹرز کی فہرست دیتا ہے۔ یہ بات مشہور ہے کہ ایریا ٹو میٹریل ریشو (Smr) اور کاؤنٹر ایریا ٹو میٹریل ریشو (Smc) سطح کے فنکشنل پیرامیٹرز ہیں 29۔ مثال کے طور پر، ہمارے نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ سطح کے درمیانی طیارے کے اوپر کا علاقہ تمام فلموں میں مکمل طور پر چوٹی پر ہے (Smr = 100%)۔ تاہم، Smr کی اقدار خطہ 41 کے بیئرنگ ایریا گتانک کی مختلف بلندیوں سے حاصل کی جاتی ہیں، کیونکہ پیرامیٹر Smc جانا جاتا ہے۔ Smc کے رویے کی وضاحت Cu → CuNi20 سے کھردرے پن میں اضافے سے ہوتی ہے، جہاں یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ CuNi20 کے لیے حاصل کی گئی سب سے زیادہ کھردری قدر Smc ~ 13 nm دیتی ہے، جبکہ Cu کی قدر تقریباً 8 nm ہے۔
بلینڈنگ پیرامیٹرز RMS گریڈینٹ (Sdq) اور ڈیولپڈ انٹرفیس ایریا ریشو (Sdr) ٹیکسچر فلیٹنس اور پیچیدگی سے متعلق پیرامیٹرز ہیں۔ Cu → CuNi20 سے، Sdq کی قدریں 7 سے 21 تک ہوتی ہیں، جس سے ظاہر ہوتا ہے کہ فلموں میں ٹپوگرافک بے قاعدگیوں میں اضافہ ہوتا ہے جب Ni تہہ 20 منٹ کے لیے جمع کی جاتی ہے۔ واضح رہے کہ CuNi20 کی سطح Cu کی سطح کی طرح چپٹی نہیں ہے۔ اس کے علاوہ، یہ پایا گیا کہ سطح کے مائیکرو ٹیکسچر کی پیچیدگی سے وابستہ پیرامیٹر Sdr کی قدر Cu → CuNi20 سے بڑھ جاتی ہے۔ Kamble et al.42 کی ایک تحقیق کے مطابق، Sdr میں اضافے کے ساتھ سطح کے مائیکرو ٹیکسچر کی پیچیدگی بڑھ جاتی ہے، جس سے ظاہر ہوتا ہے کہ CuNi20 (Sdr = 945%) Cu فلموں (Sdr = 229%) کے مقابلے میں زیادہ پیچیدہ سطحی مائیکرو ساخت رکھتا ہے۔ . درحقیقت، ساخت کی خوردبینی پیچیدگی میں تبدیلی کھردری چوٹیوں کی تقسیم اور شکل میں کلیدی کردار ادا کرتی ہے، جس کا مشاہدہ چوٹی کی کثافت (Spd) اور ریاضی کا مطلب چوٹی گھماؤ (Spc) کے خصوصیت کے پیرامیٹرز سے کیا جا سکتا ہے۔ اس سلسلے میں، Cu → CuNi20 سے Spd بڑھتا ہے، جو اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ چوٹیاں Ni تہہ کی بڑھتی ہوئی موٹائی کے ساتھ زیادہ گھنے منظم ہیں۔ اس کے علاوہ، Cu → CuNi20 سے Spc بھی بڑھتا ہے، جس سے ظاہر ہوتا ہے کہ Cu نمونے کی سطح کی چوٹی کی شکل زیادہ گول ہے (Spc = 612)، جبکہ CuNi20 کی شکل زیادہ تیز ہے (Spc = 925)۔
ہر فلم کا کھردرا پروفائل سطح کے چوٹی، بنیادی اور گرت والے علاقوں میں الگ الگ مقامی نمونوں کو بھی دکھاتا ہے۔ کور کی اونچائی (Sk)، گھٹتی ہوئی چوٹی (Spk) (کور کے اوپر)، اور گرت (Svk) (کور کے نیچے) 31,43 پیرامیٹر ہیں جو سطح کے طیارہ پر کھڑے ہیں30 اور Cu → CuNi20 سے بڑھتے ہیں۔ سطح کی کھردری نمایاں اضافہ . اسی طرح، چوٹی مواد (Vmp)، بنیادی مواد (Vmc)، trough void (Vvv)، اور core void حجم (Vvc)31 ایک ہی رجحان کو ظاہر کرتے ہیں جیسا کہ Cu → CuNi20 سے تمام اقدار میں اضافہ ہوتا ہے۔ یہ طرز عمل اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ CuNi20 کی سطح دوسرے نمونوں کے مقابلے میں زیادہ مائع رکھ سکتی ہے، جو کہ مثبت ہے، یہ تجویز کرتا ہے کہ اس سطح کو سمیر کرنا آسان ہے۔ لہذا، یہ واضح رہے کہ جیسے جیسے نکل کی تہہ کی موٹائی CuNi15 → CuNi20 سے بڑھتی ہے، ٹپوگرافک پروفائل میں تبدیلیاں اعلیٰ ترتیب کے مورفولوجیکل پیرامیٹرز میں ہونے والی تبدیلیوں سے پیچھے رہ جاتی ہیں، جس سے سطح کے مائیکرو ٹیکسچر اور فلم کے مقامی پیٹرن متاثر ہوتے ہیں۔
کمرشل MountainsMap45 سافٹ ویئر کا استعمال کرتے ہوئے AFM ٹپوگرافک نقشہ بنا کر فلم کی سطح کی خوردبینی ساخت کا ایک معیاری اندازہ حاصل کیا گیا۔ رینڈرنگ کو شکل 4 میں دکھایا گیا ہے، جو سطح کے حوالے سے ایک نمائندہ نالی اور قطبی پلاٹ دکھاتا ہے۔ جدول 4 سلاٹ اور جگہ کے اختیارات کی فہرست دیتا ہے۔ نالیوں کی تصاویر سے پتہ چلتا ہے کہ نمونے پر چینلز کے اسی طرح کے نظام کا غلبہ ہے جس میں نالیوں کی واضح یکسانیت ہے۔ تاہم، زیادہ سے زیادہ نالی کی گہرائی (MDF) اور اوسط نالی کی گہرائی (MDEF) دونوں کے پیرامیٹرز Cu سے CuNi20 تک بڑھتے ہیں، جو CuNi20 کی چکنا پن کی صلاحیت کے بارے میں پچھلے مشاہدات کی تصدیق کرتے ہیں۔ واضح رہے کہ Cu (Fig. 4a) اور CuNi15 (تصویر 4b) کے نمونوں میں عملی طور پر ایک ہی رنگ کے پیمانے ہیں، جو اس بات کی نشاندہی کرتے ہیں کہ کیو فلم کی سطح کے مائیکرو ٹیکسچر میں نی فلم کو 15 کے لیے جمع کرنے کے بعد نمایاں تبدیلیاں نہیں آئیں۔ منٹ اس کے برعکس، CuNi20 نمونہ (تصویر 4c) مختلف رنگوں کے پیمانوں کے ساتھ جھریوں کی نمائش کرتا ہے، جو اس کی اعلیٰ MDF اور MDEF قدروں سے متعلق ہے۔
Cu (a)، CuNi15 (b)، اور CuNi20 (c) فلموں کے مائیکرو ٹیکسچرز کی نالیوں اور سطح کی آئسوٹروپی۔
تصویر میں قطبی خاکہ۔ 4 یہ بھی ظاہر کرتا ہے کہ سطح مائکرو ٹیکسچر مختلف ہے۔ یہ قابل ذکر ہے کہ نی پرت کے جمع ہونے سے مقامی پیٹرن میں نمایاں تبدیلی آتی ہے۔ نمونوں کی حسابی مائیکرو ٹیکسچرل آئسوٹروپی 48٪ (Cu)، 80٪ (CuNi15)، اور 81٪ (CuNi20) تھی۔ یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ نی پرت کا جمع ہونا زیادہ آئسوٹروپک مائیکرو ٹیکسچر کی تشکیل میں معاون ہوتا ہے، جبکہ سنگل لیئر کیو فلم میں زیادہ انیسوٹروپک سطح کا مائکرو ٹیکسچر ہوتا ہے۔ اس کے علاوہ، CuNi15 اور CuNi20 کی غالب مقامی تعددیں Cu نمونوں کے مقابلے ان کی بڑی خودکار تعلق کی لمبائی (Sal) 44 کی وجہ سے کم ہیں۔ یہ ان نمونوں (Std = 2.5 ° اور Std = 3.5 °) کے ذریعہ دکھائے گئے اسی طرح کے اناج کی واقفیت کے ساتھ بھی ملایا گیا ہے، جبکہ Cu نمونے (Std = 121 °) کے لئے ایک بہت بڑی قدر ریکارڈ کی گئی تھی۔ ان نتائج کی بنیاد پر، تمام فلمیں مختلف مورفولوجی، ٹپوگرافک پروفائلز، اور کھردری کی وجہ سے طویل فاصلے کے مقامی تغیرات کی نمائش کرتی ہیں۔ اس طرح، یہ نتائج ظاہر کرتے ہیں کہ Ni پرت جمع کرنے کا وقت CuNi bimetallic sputtered سطحوں کی تشکیل میں اہم کردار ادا کرتا ہے۔
کمرے کے درجہ حرارت اور مختلف CO گیس کے بہاؤ پر ہوا میں Cu/Ni NPs کے LSPR رویے کا مطالعہ کرنے کے لیے، UV-Vis جذب سپیکٹرا 350–800 nm کی طول موج کی حد میں لاگو کیا گیا، جیسا کہ CuNi15 اور CuNi20 کے لیے شکل 5 میں دکھایا گیا ہے۔ مختلف CO گیس کے بہاؤ کی کثافتوں کو متعارف کروانے سے، مؤثر LSPR CuNi15 چوٹی وسیع تر ہو جائے گی، جذب مضبوط ہو جائے گا، اور چوٹی ہوا کے بہاؤ میں 597.5 nm سے 16 L/h 606.0 nm ہو جائے گی۔ CO بہاؤ 180 سیکنڈز، 606.5 nm، CO بہاؤ 16 l/h 600 سیکنڈز کے لیے۔ دوسری طرف، CuNi20 ایک مختلف طرز عمل کی نمائش کرتا ہے، لہذا CO گیس کے بہاؤ میں اضافے کے نتیجے میں LSPR چوٹی طول موج کی پوزیشن (بلیو شفٹ) میں ہوا کے بہاؤ میں 600.0 nm سے 589.5 nm تک 16 l/h CO بہاؤ میں 180 s تک کمی واقع ہوتی ہے۔ . 589.1 nm پر 600 سیکنڈ کے لیے 16 l/h CO بہاؤ۔ جیسا کہ CuNi15 کے ساتھ، ہم CuNi20 کے لیے ایک وسیع چوٹی اور بڑھتی ہوئی جذب کی شدت دیکھ سکتے ہیں۔ یہ اندازہ لگایا جا سکتا ہے کہ Cu پر Ni تہہ کی موٹائی میں اضافے کے ساتھ ساتھ CuNi15 کی بجائے CuNi20 نینو پارٹیکلز کے سائز اور تعداد میں اضافے کے ساتھ، Cu اور Ni ذرات ایک دوسرے کے قریب آتے ہیں، الیکٹرونک oscillations کے طول و عرض میں اضافہ ہوتا ہے۔ ، اور، اس کے نتیجے میں، تعدد میں اضافہ ہوتا ہے۔ جس کا مطلب ہے: طول موج کم ہوتی ہے، نیلی شفٹ ہوتی ہے۔
پوسٹ ٹائم: اگست 16-2023