Μελέτη νανοδομημένων λεπτών υμενίων με μεθόδους μικροσκοπίας
Loading...
Date
2026-07-07
Authors
Λύτρα, Ελένη
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η παρούσα διπλωματική εργασία εστιάζει στη μελέτη νανοδομημένων μαγνητικών λεπτών υμενίων που παρασκευάζονται με τεχνικές φυσικής εναπόθεσης ατμών και χαρακτηρίζονται μορφολογικά μέσω Μικροσκοπίας Ατομικής Δύναμης (Atomic Force Microscopy – AFM) καθώς και με ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (Scanning Electron Microscopy – SEM ). Κεντρικός στόχος της έρευνας είναι η εις βάθος διερεύνηση της μορφολογίας των υμενίων, η ποσοτικοποίηση των νανοδομών που αναπτύσσονται στην επιφάνειά τους και η σύνδεση αυτών των μορφολογικών χαρακτηριστικών με τις συνθήκες εναπόθεσης και τις φυσικές ιδιότητες του υλικού .Η παρασκευή των υμενίων πραγματοποιείται με τη μέθοδο της καθοδικής ιοντοβολής (sputtering), μία τεχνική φυσικής εναπόθεσης ατμών (Physical Vapor Deposition – PVD). Η μέθοδος αυτή επιτρέπει τον ακριβή έλεγχο του πάχους, της σύνθεσης και της ενεργειακής κατάστασης των εναποτιθέμενων ατόμων, οδηγώντας σε υψηλής ποιότητας υμένια. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στη χρήση της παραλλαγής Glancing Angle Deposition (GLAD), κατά την οποία η εναπόθεση γίνεται υπό μεγάλη γωνία πρόσπτωσης, οδηγώντας σε σχηματισμό νανοδομημένων επιφανειών τύπου νανοκολώνων (nanocolumns) μέσω φαινομένων σκίασης (atomic shadowing). Η Μικροσκοπία Ατομικής Δύναμης (AFM) αποτελεί το κύριο και καθοριστικό εργαλείο χαρακτηρισμού της παρούσας μελέτης. Η τεχνική αυτή επιτρέπει την απεικόνιση της επιφάνειας με χωρική ανάλυση σε επίπεδο μερικών νανομέτρων, μέσω της ανίχνευσης των δυνάμεων αλληλεπίδρασης μεταξύ μιας μικροσκοπικής ακίδας και του δείγματος. Η σωστή λειτουργία του μικροσκοπίου, η επιλογή κατάλληλης ακίδας, ο έλεγχος των παραμέτρων σάρωσης (ταχύτητα, περιοχή, ρυθμός γραμμών) και κυρίως η σωστή επεξεργασία και ανάλυση των εικόνων της μικροσκοπίας αποτελούν κρίσιμα στάδια για την αξιόπιστη εξαγωγή επιστημονικών συμπερασμάτων. Η εργασία δίνει ιδιαίτερη έμφαση στην ορθή ποσοτική και ποιοτική ανάλυση των εικόνων του μικροσκοπίου, η οποία επιτρέπει τον ακριβή προσδιορισμό παραμέτρων όπως η μέση ή RMS τραχύτητα (Ra, Rq), η χωρική συσχέτιση της επιφάνειας (autocorrelation length), η πυκνότητα και διάταξη των νανοδομών, καθώς και η στατιστική κατανομή ύψους και η ομοιογένεια της επιφάνειας. Για τον σκοπό αυτό, αξιοποιούνται σύγχρονες μεθοδολογίες επεξεργασίας δεδομένων , που εξασφαλίζουν την εξαγωγή αξιόπιστων μορφολογικών δεικτών και την αποφυγή παρασιτικών μετρήσεων (artifacts). Μέσα από αυτή τη διαδικασία επιτυγχάνεται συστηματική σύνδεση της μορφολογίας με τις συνθήες εναπόθεσης και τη φυσική συμπεριφορά των υμενίων. Στο πλαίσιο της μελέτης εξετάζονται μαγνητικά λεπτά υμένια, τα οποία παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον λόγω των εφαρμογών τους σε μαγνητικά υλικά υψηλής ανισοτροπίας ή σε φωτοκαταλυτικές επιφάνειες με ιδιότητες αυτοκαθαρισμού. Η σύγκριση διαφορετικών μεθόδων εναπόθεσης και θερμικής κατεργασίας, σε συνδυασμό με την αναλυτική αξιολόγηση των δεδομένων, επιτρέπει την κατανόηση των μηχανισμών ανάπτυξης νανοδομών και την πρόβλεψη της συμπεριφοράς τους σε λειτουργικές συνθήκες.
Description
Keywords
Μικροσκοπία ατομικής δύναμης, Νανοδομημένα μαγνητικά λεπτά υμένια