ימפּרוווד מיקראָסטרוקטורע, מאָרפאָלאָגי און פּראָפּערטיעס פון CO גאַז סענסאָרס אין נאַנאָסיזעד קו / ני טאָפּל לייַערס

אין דעם לערנען, מיר ינוועסטאַגייטאַד Cu / Ni נאַנאָפּאַרטיקלעס סינטאַסייזד אין מיקראָקאַרבאָן קוואלן בעשאַס קאָ-דעפּאַזישאַן דורך רף ספּאַטערינג און RF-PECVD, ווי געזונט ווי לאָוקאַלייזד ייבערפלאַך פּלאַזמאָן רעזאַנאַנס פֿאַר דיטעקשאַן פון CO גאַז ניצן Cu / Ni נאַנאָפּאַרטיקלעס. מאָרפאָלאָגי פון פּאַרטיקאַלז. ייבערפלאַך מאָרפאָלאָגי איז געלערנט דורך אַנאַלייזינג 3 ד אַטאָמישע קראַפט מיקראָגראַפס ניצן בילד פּראַסעסינג און פראַקטאַל / מולטיפראַקטאַל אַנאַליסיס טעקניקס. סטאַטיסטיש אַנאַליסיס איז געווען דורכגעקאָכט מיט MountainsMap® פּרעמיום ווייכווארג מיט צוויי-וועג אַנאַליסיס פון וועריאַנס (ANOVA) און אַ מינימום באַטייטיק חילוק פּרובירן. ייבערפלאַך נאַנאָסטרוקטורעס האָבן היגע און גלאבאלע ספּעציפיש פאַרשפּרייטונג. די יקספּערמענאַל און סימיאַלייטיד Rutherford באַקסקאַטערינג ספּעקטראַ באשטעטיקט די קוואַליטעט פון די נאַנאָפּאַרטיקלעס. די פריש צוגעגרייט סאַמפּאַלז זענען דעמאָלט יקספּאָוזד צו אַ טשאַד דייאַקסייד קוימען און זייער נוצן ווי אַ גאַז סענסער איז ינוועסטאַגייטאַד מיט די לאָוקאַלייזד ייבערפלאַך פּלאַזמאָן אפקלאנג. די דערצו פון אַ ניקאַל שיכטע אויף שפּיץ פון די קופּער שיכטע האט געוויזן טשיקאַווע רעזולטאַטן ביידע אין טערמינען פון מאָרפאָלאָגי און גאַז דיטעקשאַן. די קאָמבינאַציע פון ​​​​אַוואַנסירטע סטעריאָו אַנאַליסיס פון דין פילם ייבערפלאַך טאַפּאַגראַפי מיט Rutherford באַקקסקאַטטערינג ספּעקטראָסקאָפּי און ספּעקטראָסקאָפּיק אַנאַליסיס איז יינציק אין דעם פעלד.
גיך לופט פאַרפּעסטיקונג אין די לעצטע עטלעכע יאָרצענדלינג, ספּעציעל רעכט צו גיך ינדאַסטריאַליזיישאַן, האט פּראַמפּטיד ריסערטשערז צו לערנען מער וועגן די וויכטיקייט פון דיטעקטינג גאַסאַז. מעטאַל נאַנאָפּאַרטיקלעס (NPs) האָבן שוין געוויזן צו זיין פּראַמאַסינג מאַטעריאַלס פֿאַר גאַז סענסאָרס 1,2,3,4 אפילו ווען קאַמפּערד מיט דין מעטאַל פילמס וואָס זענען ביכולת צו לאָוקאַלייזד ייבערפלאַך פּלאַזמאָן רעזאַנאַנס (LSPR), וואָס איז אַ מאַטעריע וואָס רעזאַנייץ מיט שטאַרק און שטארק לימיטעד ילעקטראָומאַגנעטיק. fields5,6,7,8. ווי אַ ביליק, נידעריק-טאַקסיק און ווערסאַטאַל יבערגאַנג מעטאַל, קופּער איז געהאלטן אַ וויכטיק עלעמענט דורך סייאַנטיס און אינדוסטריע, ספּעציעל סענסער מאַניאַפאַקטשערערז9. אויף די אנדערע האַנט, ניקאַל יבערגאַנג מעטאַל קאַטאַליסץ דורכפירן בעסער ווי אנדערע קאַטאַליסץ10. די געזונט-באקאנט אַפּלאַקיישאַן פון Cu / Ni אין די נאַנאָסקאַלע מאכט זיי אפילו מער וויכטיק, ספּעציעל ווייַל זייער סטראַקטשעראַל פּראָפּערטיעס טאָן ניט טוישן נאָך פוסיאָן11,12.
בשעת מעטאַל נאַנאָפּאַרטיקלעס און זייער ינטערפייסיז מיט די דיעלעקטריק מיטל ווייַזן באַטייַטיק ענדערונגען אין לאָוקאַלייזד ייבערפלאַך פּלאַזמאָן רעסאָנאַנסעס, זיי זענען אַזוי געוויינט ווי בנין בלאַקס פֿאַר גאַז דיטעקשאַן13. ווען די אַבזאָרפּשאַן ספּעקטרום ענדערונגען, דאָס מיטל אַז די דריי סיבות פון רעזאַנאַנט ווייוולענגט און / אָדער אַבזאָרפּשאַן שפּיץ ינטענסיטי און / אָדער FWHM קענען טוישן דורך 1, 2, 3, 4. אויף נאַנאָסטרוקטורעד סערפאַסיז, ​​וואָס זענען גלייַך שייַכות צו פּאַרטאַקאַל גרייס, לאָוקאַלייזד ייבערפלאַך פּלאַזמאָן רעזאַנאַנס אין נאַנאָפּאַרטיקלעס, אלא ווי אין דין פילמס, איז אַ עפעקטיוו פאַקטאָר פֿאַר ידענטיפיינג מאָלעקולאַר אַבזאָרפּשאַן14, ווי אויך אנגעוויזן דורך Ruiz et al. געוויזן די שייכות צווישן פייַן פּאַרטיקאַלז און דיטעקשאַן עפעקטיווקייַט15.
וועגן די אָפּטיש דיטעקשאַן פון CO גאַז, עטלעכע קאַמפּאַזאַט מאַטעריאַלס אַזאַ ווי AuCo3O416, Au-CuO17 און Au-YSZ18 האָבן שוין רעפּאָרטעד אין דער ליטעראַטור. מיר קענען טראַכטן פון גאָלד ווי אַן איידעלע מעטאַל אַגראַגייטאַד מיט מעטאַל אַקסיידז צו דעטעקט גאַז מאַלאַקיולז כעמיש אַדסאָרבעד אויף די ייבערפלאַך פון די קאָמפּאָסיטע, אָבער די הויפּט פּראָבלעם מיט סענסאָרס איז זייער אָפּרוף אין צימער טעמפּעראַטור, מאכן זיי ינאַקסעסאַבאַל.
אין די לעצטע עטלעכע יאָר, אַטאָמישע קראַפט מיקראָסקאָפּי (אַפם) איז געניצט ווי אַ אַוואַנסירטע טעכניק צו קעראַקטערייז דריי-דימענשאַנאַל ייבערפלאַך מיקראָמאָרפאָלאָגי מיט הויך נאַנאָסקאַלע האַכלאָטע 19,20,21,22. אין אַדישאַן, סטעריאָו, פראַקטאַל / מולטיפראַקטאַל אַנאַליסיס 23, 24, 25, 26, מאַכט ספּעקטראַל געדיכטקייַט (PSD) 27 און Minkowski28 פאַנגקשאַנאַליטי זענען מאָדערן מכשירים פֿאַר קעראַקטערייזינג די ייבערפלאַך טאַפּאַגראַפי פון דין פילמס.
אין דעם לערנען, באזירט אויף לאָוקאַלייזד ייבערפלאַך פּלאַזמאָן רעזאַנאַנס (LSPR) אַבזאָרפּשאַן, אַסעטאַלין (C2H2) Cu / Ni NP טראַסעס זענען דאַפּאַזיטיד אין צימער טעמפּעראַטור פֿאַר נוצן ווי CO גאַז סענסאָרס. Rutherford Backscatter ספּעקטראָסקאָפּי (RBS) איז געניצט צו אַנאַלייז זאַץ און מאָרפאָלאָגי פון AFM בילדער, און 3D טאָפּאָגראַפיק מאַפּס זענען פּראַסעסט מיט MountainsMap® פּרעמיום ווייכווארג צו לערנען ייבערפלאַך יסאָטראָפּי און אַלע נאָך מיקראָמאָרפאָלאָגיקאַל פּאַראַמעטערס פון ייבערפלאַך מיקראָטעקטשערז. אויף די אנדערע האַנט, נייַע וויסנשאפטלעכע רעזולטאַטן זענען דעמאַנסטרייטיד וואָס קענען זיין געווענדט צו ינדאַסטרי פּראַסעסאַז און זענען פון גרויס אינטערעס אין אַפּלאַקיישאַנז פֿאַר כעמיש גאַז דיטעקשאַן (CO). די ליטעראַטור ריפּאָרץ פֿאַר די ערשטער מאָל די סינטעז, כאַראַקטעריזיישאַן און אַפּלאַקיישאַן פון דעם נאַנאָפּאַרטיקלע.
א דין פילם פון קו / ני נאַנאָפּאַרטיקלעס איז געווען צוגעגרייט דורך רף ספּאַטערינג און RF-PECVD קאָ-דעפּאַזישאַן מיט אַ 13.56 מהז מאַכט צושטעלן. דער אופֿן איז באזירט אויף אַ רעאַקטאָר מיט צוויי ילעקטראָודז פון פאַרשידענע מאַטעריאַלס און סיזעס. דער קלענערער איינער איז מעטאַל ווי אַ ענערדזשייזד ילעקטראָוד, און די גרעסערע איינער איז גראָונדעד דורך אַ ומבאַפלעקט שטאָל קאַמער אין אַ ווייַטקייט פון 5 סענטימעטער פון יעדער אנדערער. שטעלן די סיאָ 2 סאַבסטרייט און די קו ציל אין די קאַמער, און עוואַקוירן די קאַמער צו 103 ען / מ 2 ווי די באַזע דרוק אין צימער טעמפּעראַטור, באַקענען אַסעטאַלין גאַז אין די קאַמער, און דאַן דרוק צו אַמביאַנט דרוק. עס זענען צוויי הויפּט סיבות פֿאַר די נוצן פון אַסעטילענע גאַז אין דעם שריט: פירסטנס, עס סערוועס ווי אַ טראַנספּאָרט גאַז פֿאַר פּלאַזמע פּראָדוקציע, און צווייטנס, פֿאַר דער צוגרייטונג פון נאַנאָפּאַרטיקלעס אין שפּור אַמאַונץ פון טשאַד. די דעפּאַזישאַן פּראָצעס איז דורכגעקאָכט פֿאַר 30 מינוט ביי אַן ערשט גאַז דרוק און רף מאַכט פון 3.5 ען / מ 2 און 80 וו, ריספּעקטיוולי. דערנאָך ברעכן די וואַקוום און טוישן די ציל צו Ni. די דעפּאַזישאַן פּראָצעס איז ריפּיטיד ביי אַן ערשט גאַז דרוק און רף מאַכט פון 2.5 ען / מ 2 און 150 וו ריספּעקטיוולי. צום סוף, קופּער און ניקאַל נאַנאָפּאַרטיקלעס דאַפּאַזיטיד אין אַ אַסעטאַלין אַטמאָספער פאָרעם קופּער / ניקאַל נאַנאָסטרוקטורעס. זען טאַבלע 1 פֿאַר מוסטער צוגרייטונג און ידענטיפיערס.
3 ד בילדער פון פריש צוגעגרייט סאַמפּאַלז זענען רעקאָרדעד אין אַ 1 μm × 1 μm קוואַדראַט יבערקוקן געגנט מיט אַ נאַנאָמעטער מולטימאָדע אַטאָמישע קראַפט מיקראָסקאָפּ (דיגיטאַל ינסטרומענץ, סאַנטאַ באַרבאַראַ, CA) אין ניט-קאָנטאַקט מאָדע מיט אַ סקאַנינג גיכקייַט פון 10-20 μm / מין. . מיט. MountainsMap® פּרעמיום ווייכווארג איז געניצט צו פּראָצעס די 3D AFM טאָפּאָגראַפיק מאַפּס. לויט ISO 25178-2:2012 29,30,31, עטלעכע מאָרפאַלאַדזשיקאַל פּאַראַמעטערס זענען דאַקיומענטאַד און דיסקאַסט, הייך, האַרץ, באַנד, כאַראַקטער, פונקציע, פּלאַץ און קאָמבינאַציע זענען דיפיינד.
די גרעב און זאַץ פון פרעשלי צוגעגרייט סאַמפּאַלז זענען עסטימאַטעד אין די סדר פון MeV ניצן הויך-ענערגיע Rutherford באַקסקאַטערינג ספּעקטראָסקאָפּי (RBS). אין דעם פאַל פון גאַז פּראָובינג, LSPR ספּעקטראַסקאָפּי איז געניצט מיט אַ UV-Vis ספּעקטראָמעטער אין די ווייוולענגט קייט פון 350 צו 850 נם, בשעת אַ רעפּריזענאַטיוו מוסטער איז געווען אין אַ פארמאכט ומבאַפלעקט שטאָל קווועט מיט אַ דיאַמעטער פון 5.2 סענטימעטער און אַ הייך פון 13.8 סענטימעטער ביי אַ ריינקייַט פון 99.9% CO גאַז לויפן קורס (לויט צו Arian Gas Co. IRSQ נאָרמאַל, 1.6 צו 16 ל / ה פֿאַר 180 סעקונדעס און 600 סעקונדעס). דעם שריט איז דורכגעקאָכט אין צימער טעמפּעראַטור, אַמביאַנט הומידיטי 19% און רויך קאַפּטער.
Rutherford באַקקסקאַטטערינג ספּעקטראָסקאָפּי ווי אַ יאָן צעוואָרפן טעכניק וועט זיין געניצט צו אַנאַלייז די זאַץ פון דין פילמס. דעם יינציק אופֿן אַלאַוז קוואַנטיפיקאַטיאָן אָן די נוצן פון אַ רעפֿערענץ נאָרמאַל. RBS אַנאַליסיס מעסטן הויך ענערגיע (He2+ ייאַנז, ד"ה אַלף פּאַרטיקאַלז) אין די סדר פון MeV אויף די מוסטער און He2+ ייאַנז צוריק צעוואָרפן אין אַ געגעבן ווינקל. די SIMNRA קאָד איז נוציק אין מאָדעלינג גלייַך שורות און קורוועס, און זיין קאָרעספּאָנדענץ צו די יקספּערמענאַל RBS ספּעקטראַ ווייזט די קוואַליטעט פון די צוגעגרייט סאַמפּאַלז. די RBS ספּעקטרום פון די Cu/Ni NP מוסטער איז געוויזן אין פיגורע 1, ווו די רויט שורה איז די יקספּערמענאַל RBS ספּעקטרום, און די בלוי שורה איז די סימיאַליישאַן פון די SIMNRA פּראָגראַם. העסקעם. א אינצידענט שטראַל מיט אַן ענערגיע פון ​​1985 keV איז געניצט צו ידענטיפיצירן די עלעמענטן אין דער מוסטער. די גרעב פון דער אויבערשטער שיכטע איז וועגן 40 1E15Atom/cm2 מיט 86% ני, 0.10% אָ2, 0.02% C און 0.02% פע. פע איז פֿאַרבונדן מיט ימפּיוראַטיז אין די ני ציל בעשאַס ספּאַטערינג. פּיקס פון אַנדערלייינג Cu און Ni זענען קענטיק ביי 1500 keV, ריספּעקטיוולי, און פּיקס פון C און O2 ביי 426 keV און 582 keV, ריספּעקטיוולי. די Na, Si, און Fe סטעפּס זענען 870 keV, 983 keV, 1340 keV, און 1823 keV, ריספּעקטיוולי.
קוואדראט 3 ד טאָפּאָגראַפיק AFM בילדער פון קו און קו / ני נפּ פילם סערפאַסיז זענען געוויזן אין פיגס. 2. אין דערצו, די 2D טאַפּאַגראַפי דערלאנגט אין יעדער פיגור ווייזט אַז די נפּס באמערקט אויף די פילם ייבערפלאַך קאָואַלעסס אין ספעריש שאַפּעס, און די מאָרפאָלאָגי איז ענלעך צו די דיסקרייבד דורך Godselahi און Armand32 און Armand et al.33. אָבער, אונדזער קו נפּס זענען נישט אַגגלאָמערייטיד, און דער מוסטער מיט בלויז קו געוויזן אַ באטייטיק סמודער ייבערפלאַך מיט פיינער פּיקס ווי די ראַפער אָנעס (פיגורע 2אַ). אויף די פאַרקערט, די עפענען פּיקס אויף די CuNi15 און CuNi20 סאַמפּאַלז האָבן אַ קלאָר ווי דער טאָג ספעריש פאָרעם און העכער ינטענסיטי, ווי געוויזן דורך די הייך פאַרהעלטעניש אין Fig. 2a און B. דער קלאָר ענדערונג אין פילם מאָרפאָלאָגי ינדיקייץ אַז די ייבערפלאַך האט פאַרשידענע טאַפּאַגראַפיק ספּיישאַל סטראַקטשערז, וואָס זענען אַפעקטאַד דורך ניקאַל דעפּאַזישאַן צייט.
AFM בילדער פון Cu (a), CuNi15 (b) און CuNi20 (c) דין פילמס. צונעמען 2 ד מאַפּס, הייך דיסטריביושאַנז און Abbott Firestone קורוועס זענען עמבעדיד אין יעדער בילד.
די דורכשניטלעך קערל גרייס פון די נאַנאָפּאַרטיקלעס איז געווען עסטימאַטעד פון די דיאַמעטער פאַרשפּרייטונג כיסטאַגראַם באקומען דורך מעסטן 100 נאַנאָפּאַרטיקלעס ניצן אַ Gaussian פּאַסיק ווי געוויזן אין FIG. עס קענען זיין געזען אַז Cu און CuNi15 האָבן די זעלבע דורכשניטלעך קערל סיזעס (27.7 און 28.8 nm), בשעת CuNi20 האט קלענערער גריינז (23.2 nm), וואָס איז נאָענט צו די ווערט רעפּאָרטעד דורך Godselahi et al. 34 (וועגן 24 נם). אין ביימעטאַל סיסטעמען, די פּיקס פון די לאָוקאַלייזד ייבערפלאַך פּלאַזמאָן רעזאַנאַנס קענען יבעררוק מיט אַ ענדערונג אין די קערל גרייס 35. אין דעם אַכטונג, מיר קענען פאַרענדיקן אַז אַ לאַנג Ni דעפּאַזישאַן צייט אַפעקץ די ייבערפלאַך פּלאַזמאַניק פּראָפּערטיעס פון קו / ני דין פילמס פון אונדזער סיסטעם.
פּאַרטאַקאַל גרייס פאַרשפּרייטונג פון (אַ) Cu, (b) CuNi15 און (C) CuNi20 דין פילמס באקומען פֿון AFM טאַפּאַגראַפי.
פאַרנעם מאָרפאָלאָגי אויך פיעסעס אַ וויכטיק ראָלע אין די ספּיישאַל קאַנפיגיעריישאַן פון טאָפּאָגראַפיק סטראַקטשערז אין דין פילמס. טיש 2 ליסטעד די הייך-באזירט טאָפּאָגראַפיק פּאַראַמעטערס פֿאַרבונדן מיט די AFM מאַפּע, וואָס קענען זיין דיסקרייבד דורך צייט וואַלועס פון דורכשניטלעך ראַפנאַס (Sa), סקעוונעסס (Ssk) און קורטאָסיס (Sku). די סאַ וואַלועס זענען ריספּעקטיוולי 1.12 (Cu), 3.17 (CuNi15) און 5.34 nm (CuNi20), וואָס באַשטעטיקן אַז די פילמס ווערן גראָב מיט ינקריסינג Ni דעפּאַזישאַן צייט. די וואַלועס זענען פאַרגלייַכלעך צו די פריער רעפּאָרטעד דורך Arman et al.33 (1-4 nm), Godselahi et al.34 (1-1.05 nm) און Zelu et al.36 (1.91-6.32 nm) ספּוטערינג איז דורכגעקאָכט מיט די מעטהאָדס צו אַוועקלייגן פילמס פון Cu / Ni NPs. אָבער, Ghosh et al.37 דאַפּאַזיטיד קו / ני מולטילייַערס דורך ילעקטראָודיפּאַזישאַן און געמאלדן העכער ראַפנאַס וואַלועס, משמעות אין די קייט פון 13.8 צו 36 נם. עס זאָל זיין אנגעוויזן אַז דיפעראַנסיז אין די קינעטיק פון ייבערפלאַך פאָרמירונג דורך פאַרשידענע דעפּאַזישאַן מעטהאָדס קענען פירן צו די פאָרמירונג פון סערפאַסיז מיט פאַרשידענע ספּיישאַל פּאַטערנז. פונדעסטוועגן, עס קענען זיין געזען אַז די RF-PECVD אופֿן איז עפעקטיוו פֿאַר באקומען פילמס פון Cu / Ni NPs מיט אַ ראַפנאַס פון ניט מער ווי 6.32 נם.
ווי פֿאַר די הייך פּראָפיל, די העכער-סדר סטאַטיסטיש מאָומאַנץ Ssk און Sku זענען ריספּעקטיוולי שייך צו די אַסיממעטרי און נאָרמאַליטי פון די הייך פאַרשפּרייטונג. אַלע Ssk וואַלועס זענען positive (Ssk> 0), ינדאַקייטינג אַ מער רעכט עק 38, וואָס קענען זיין באשטעטיקט דורך די הייך פאַרשפּרייטונג פּלאַנעווען אין ינסעט 2. אין דערצו, אַלע הייך פּראָופיילז זענען דאַמאַנייטאַד דורך אַ שאַרף שפּיץ 39 (Sku> 3) , דעמאַנסטרייטינג אַז די ויסבייג די הייך פאַרשפּרייטונג איז ווייניקער פלאַך ווי די גאַוססיאַן גלאָק ויסבייג. די רויט שורה אין די הייך פאַרשפּרייטונג פּלאַנעווען איז די Abbott-Firestone 40 ויסבייג, אַ פּאַסיק סטאַטיסטיש אופֿן פֿאַר יוואַליוייטינג די נאָרמאַל פאַרשפּרייטונג פון דאַטן. די שורה איז באקומען פון די קיומיאַלאַטיוו סאַכאַקל איבער די הייך כיסטאַגראַם, ווו די העכסטן שפּיץ און דיפּאַסט קאָרעטע זענען פארבונדן צו זייער מינימום (0%) און מאַקסימום (100%) וואַלועס. די אַבאָט-פירעסטאָנע קורוועס האָבן אַ גלאַט S-פאָרעם אויף די י-אַקס און אין אַלע פאלן ווייַזן אַ פּראָגרעסיוו פאַרגרעסערן אין די פּראָצענט פון מאַטעריאַל קראָסט איבער שטח באדעקט, סטאַרטינג פון די ראַפאַסט און מערסט טיף שפּיץ. דעם קאַנפערמז די ספּיישאַל סטרוקטור פון די ייבערפלאַך, וואָס איז דער הויפּט אַפעקטאַד דורך די ניקאַל דעפּאַזישאַן צייַט.
טיש 3 ליסטעד די ספּעציפיש יסאָ מאָרפאָלאָגי פּאַראַמעטערס פֿאַרבונדן מיט יעדער ייבערפלאַך באקומען פֿון די AFM בילדער. עס איז באַוווסט אַז די שטח צו מאַטעריאַל פאַרהעלטעניש (Smr) און די טאָמבאַנק שטח צו מאַטעריאַל פאַרהעלטעניש (Smc) זענען ייבערפלאַך פאַנגקשאַנאַל פּאַראַמעטערס29. פֿאַר בייַשפּיל, אונדזער רעזולטאַטן ווייַזן אַז די געגנט אויבן די מידיאַן פלאַך פון די ייבערפלאַך איז גאָר שפּיציק אין אַלע פילמס (Smr = 100%). אָבער, די וואַלועס פון Smr זענען באקומען פון פאַרשידענע כייץ פון די שייַכעס קאָואַפישאַנט פון די טעריין 41, ווייַל דער פּאַראַמעטער Smc איז באַוווסט. די נאַטור פון Smc איז דערקלערט דורך די פאַרגרעסערן אין ראַפנאַס פון Cu → CuNi20, ווו עס קענען זיין געזען אַז די העכסטן ראַפנאַס ווערט באקומען פֿאַר CuNi20 גיט Smc ~ 13 nm, בשעת די ווערט פֿאַר Cu איז וועגן 8 nm.
בלענדינג פּאַראַמעטערס RMS גראַדיענט (Sdq) און דעוועלאָפּעד צובינד שטח פאַרהעלטעניש (Sdr) זענען פּאַראַמעטערס שייַכות צו געוועב פלאַטנאַס און קאַמפּלעקסיטי. פֿון Cu → CuNi20, די Sdq וואַלועס קייט פון 7 צו 21, וואָס ינדיקייץ אַז די טאָפּאָגראַפיק ירעגיאַלעראַטיז אין די פילמס פאַרגרעסערן ווען די Ni שיכטע איז דאַפּאַזיטיד פֿאַר 20 מינוט. עס זאָל זיין אנגעוויזן אַז די ייבערפלאַך פון CuNi20 איז נישט ווי פלאַך ווי די פון Cu. אין דערצו, עס איז געפונען אַז די ווערט פון די פּאַראַמעטער Sdr, פֿאַרבונדן מיט די קאַמפּלעקסיטי פון די ייבערפלאַך מיקראָטעקסטורע, ינקריסיז פֿון Cu → CuNi20. לויט אַ לערנען דורך Kamble et al.42, די קאַמפּלעקסיטי פון די ייבערפלאַך מיקראָטעקסטורע ינקריסיז מיט ינקריסינג Sdr, וואָס ינדיקייץ אַז CuNi20 (Sdr = 945%) האט אַ מער קאָמפּליצירט ייבערפלאַך מיקראָסטרוקטורע קאַמפּערד צו Cu פילמס (Sdr = 229%). . אין פאַקט, די ענדערונג אין די מיקראָסקאָפּיק קאַמפּלעקסיטי פון די געוועב פיעסעס אַ שליסל ראָלע אין דער פאַרשפּרייטונג און פאָרעם פון פּראָסט פּיקס, וואָס קענען זיין באמערקט פֿון די כאַראַקטעריסטיש פּאַראַמעטערס פון די שפּיץ געדיכטקייַט (ספּד) און די אַריטמעטיק דורכשניטלעך שפּיץ קערוואַטשער (ספּק). אין דעם אַכטונג, Spd ינקריסיז פון Cu → CuNi20, וואָס ינדיקייץ אַז די פּיקס זענען מער דענסלי אָרגאַניזירט מיט ינקריסינג Ni שיכטע גרעב. אין אַדישאַן, ספּק אויך ינקריסיז פֿון Cu→CuNi20, וואָס ינדיקייץ אַז די שפּיץ פאָרעם פון די ייבערפלאַך פון די Cu מוסטער איז מער ראַונדיד (Spc = 612), בשעת די פון CuNi20 איז שאַרפּער (Spc = 925).
דער פּראָסט פּראָפיל פון יעדער פילם אויך ווייזט פאַרשידענע ספּיישאַל פּאַטערנז אין די שפּיץ, האַרץ און קאָרעטע געגנטן פון די ייבערפלאַך. די הייך פון די האַרץ (Sk), דיקריסינג שפּיץ (Spk) (אויבן די האַרץ), און קאָרעטע (Svk) (אונטער די האַרץ) 31,43 זענען פּאַראַמעטערס געמאסטן פּערפּענדיקולאַר צו די ייבערפלאַך פלאַך 30 און פאַרגרעסערן פֿון Cu → CuNi20 רעכט צו דער ייבערפלאַך ראַפנאַס באַטייטיק פאַרגרעסערן . סימילאַרלי, שפּיץ מאַטעריאַל (Vmp), האַרץ מאַטעריאַל (Vmc), קאָרעטע פּאָסל (Vvv), און האַרץ פּאָסל באַנד (Vvc)31 ווייַזן די זעלבע גאַנג ווי אַלע וואַלועס פאַרגרעסערן פֿון Cu → CuNi20. דער אָפּפירונג ינדיקייץ אַז די CuNi20 ייבערפלאַך קענען האַלטן מער פליסיק ווי אנדערע סאַמפּאַלז, וואָס איז positive, סאַגדזשעסטינג אַז די ייבערפלאַך איז גרינגער צו שמיר 44. דעריבער, עס זאָל זיין אנגעוויזן אַז ווען די גרעב פון די ניקאַל שיכטע ינקריסיז פֿון CuNi15 → CuNi20, די ענדערונגען אין די טאָפּאָגראַפיק פּראָפיל זענען פאַרהאַלטן הינטער די ענדערונגען אין העכער-סדר מאָרפאַלאַדזשיקאַל פּאַראַמעטערס, וואָס ווירקן די ייבערפלאַך מיקראָטעקסטורע און די ספּיישאַל מוסטער פון דעם פילם.
א קוואַליטאַטיווע אַסעסמאַנט פון די מיקראָסקאָפּיק געוועב פון די פילם ייבערפלאַך איז באקומען דורך קאַנסטראַקטינג אַ AFM טאָפּאָגראַפיק מאַפּע ניצן די געשעפט MountainsMap45 ווייכווארג. די רענדערינג איז געוויזן אין פיגורע 4, וואָס ווייזט אַ רעפּריזענאַטיוו נאָרע און אַ פּאָליאַר פּלאַנעווען מיט רעספּעקט צו די ייבערפלאַך. טיש 4 ליסטעד די שפּעלטל און פּלאַץ אָפּציעס. די בילדער פון די גרוווז ווייַזן אַז דער מוסטער איז דאַמאַנייטאַד דורך אַ ענלעך סיסטעם פון טשאַנאַלז מיט אַ פּראַנאַונסט כאָומאַדזשיניאַטי פון די גרוווז. אָבער, די פּאַראַמעטערס פֿאַר ביידע מאַקסימום נאָרע טיפקייַט (MDF) און דורכשניטלעך גראָאָווע טיפקייַט (MDEF) פאַרגרעסערן פון Cu צו CuNi20, קאַנפערמינג פרייַערדיק אַבזערוויישאַנז וועגן די לובריסיטי פּאָטענציעל פון CuNi20. עס זאָל זיין אנגעוויזן אַז די Cu (Fig. 4a) און CuNi15 (Fig. 4b) סאַמפּאַלז האָבן פּראַקטאַקלי די זעלבע קאָליר וואָג, וואָס ינדיקייץ אַז די מיקראָטעקסטורע פון ​​די Cu פילם ייבערפלאַך האט נישט אַנדערגאָו באַטייַטיק ענדערונגען נאָך די ני פילם איז דאַפּאַזיטיד פֿאַר 15. מין. אין קאַנטראַסט, די CuNi20 מוסטער (Fig. 4c) יגזיבאַץ רינגקאַלז מיט פאַרשידענע קאָלירן וואָג, וואָס איז שייַכות צו זייַן העכער MDF און MDEF וואַלועס.
גרוווז און ייבערפלאַך יסאָטראָפּי פון מיקראָטעקטשערז פון Cu (אַ), CuNi15 (ב), און CuNi20 (C) פילמס.
די פּאָליאַר דיאַגראַמע אין Fig. 4 אויך ווייזט אַז די ייבערפלאַך מיקראָטעקסטורע איז אַנדערש. עס איז נאָוטווערדי אַז די דעפּאַזישאַן פון אַ ני שיכטע באטייטיק ענדערונגען די ספּיישאַל מוסטער. די קאַלקיאַלייטיד מיקראָטעקסטוראַל יסאָטראָפּי פון די סאַמפּאַלז איז געווען 48% (Cu), 80% (CuNi15), און 81% (CuNi20). עס קענען זיין געזען אַז די דעפּאַזישאַן פון די ני שיכטע קאַנטריביוץ צו די פאָרמירונג פון אַ מער יסאָטראָפּיק מיקראָטעקסטורע, בשעת די איין שיכטע קו פילם האט אַ מער אַניסאָטראָפּיק ייבערפלאַך מיקראָטעקסטורע. אין אַדישאַן, די דאָמינאַנט ספּיישאַל פריקוואַנסיז פון CuNi15 און CuNi20 זענען נידעריקער רעכט צו זייער גרויס אַוטאָקאָראַליישאַן לענג (סאַל) 44 קאַמפּערד מיט Cu סאַמפּאַלז. דאָס איז אויך קאַמביינד מיט די ענלעך קערל אָריענטירונג יגזיבאַטאַד דורך די סאַמפּאַלז (סטד = 2.5 ° און סטד = 3.5 °), בשעת אַ זייער גרויס ווערט איז רעקאָרדעד פֿאַר די קו מוסטער (סטד = 121 °). באַזירט אויף די רעזולטאטן, אַלע פילמס האָבן לאַנג-קייט ספּיישאַל ווערייישאַנז רעכט צו פאַרשידענע מאָרפאָלאָגי, טאַפּאַגראַפיק פּראָופיילז און ראַפנאַס. אזוי, די רעזולטאַטן באַווייַזן אַז די Ni-שיכטע דעפּאַזישאַן צייַט פיעסעס אַ וויכטיק ראָלע אין דער פאָרמירונג פון CuNi ביימעטאַליק ספּוטערד סערפאַסיז.
צו לערנען די LSPR נאַטור פון Cu / Ni NPs אין לופט אין צימער טעמפּעראַטור און אין פאַרשידענע CO גאַז פלאַקס, UV-Vis אַבזאָרפּשאַן ספּעקטראַ זענען געווענדט אין די ווייוולענגט קייט פון 350-800 nm, ווי געוויזן אין פיגורע 5 פֿאַר CuNi15 און CuNi20. דורך ינטראָודוסינג פאַרשידענע CO גאַז לויפן דענסאַטיז, די עפעקטיוו LSPR CuNi15 שפּיץ וועט ווערן ברייטערער, ​​די אַבזאָרפּשאַן וועט זיין שטארקער, און די שפּיץ וועט יבעררוק (רעדשיפט) צו העכער ווייוולענגטס, פון 597.5 נם אין לופט לויפן צו 16 ל / ה 606.0 nm. CO לויפן פֿאַר 180 סעקונדעס, 606.5 נם, CO לויפן 16 ל / ה פֿאַר 600 סעקונדעס. אויף די אנדערע האַנט, CuNi20 יגזיבאַץ אַ אַנדערש נאַטור, אַזוי אַ פאַרגרעסערן אין CO גאַז לויפן רעזולטאטן אין אַ פאַרקלענערן אין די LSPR שפּיץ ווייוולענגט שטעלע (בלועשיפט) פון 600.0 nm ביי לופט לויפן צו 589.5 nm ביי 16 ל / ה CO לויפן פֿאַר 180 s. . 16 ל / ה CO לויפן פֿאַר 600 סעקונדעס ביי 589.1 נם. ווי מיט CuNi15, מיר קענען זען אַ ברייט שפּיץ און געוואקסן אַבזאָרפּשאַן ינטענסיטי פֿאַר CuNi20. עס קענען זיין עסטימאַטעד אַז מיט אַ פאַרגרעסערן אין די גרעב פון די Ni שיכטע אויף Cu, ווי געזונט ווי מיט אַ פאַרגרעסערן אין די גרייס און נומער פון CuNi20 נאַנאָפּאַרטיקלעס אַנשטאָט פון CuNi15, Cu און Ni פּאַרטיקאַלז צוגאַנג יעדער אנדערער, ​​די אַמפּליטוד פון עלעקטראָניש אַסאַליישאַנז ינקריסיז. , און, דעריבער, די אָפטקייַט ינקריסיז. וואָס מיטל: די ווייוולענגט דיקריסאַז, אַ בלוי יבעררוק אַקערז.