اختبار تقنية جديدة في تحضير أغشية رقيقة من أكسيد الألمنيوم..دراسة علمية في كلية العلوم

حظي أكسيد الألمنيوم في الآونة الاخيرة باهتمام الباحثين نظراً لخصائصه الكهربائية والميكانيكية والضوئية الفريدة، واستخدموه بشكل واسع في عدة تطبيقات مثل طلاءات الحماية، وطبقات عازلة، وطلاءات بصرية وغيرها. ولتنمية أغشية أكسيد الالمنيوم تستخدم طرائق الترسيب الكيميائية من الطور الغازي CVD ، و طرائق sol-gel، وطرائق الترسيب بالحزم الأيونية وغيرها، ونالت تنمية أغشية رقيقة من أكاسيد المعادن عن طريق الأكسدة الحرارية الجافة اهتماماً متزايداً لما لها من تطبيقات في مجال الحفّازات وطلاء السطوح والإلكترونيات الدقيقة مع إمكانية تنمية طبقات رقيقة من أكاسيد المعادن (أقل من 10nm) والتحكم بخواصها الفيزيائية والكيميائية بواسطة فهم الآلية التي تحكم نمو الغشاء وعلاقتها بالتركيب الكيميائي للغشاء الناتج وبنيته المجهرية.

هذا ما تناولته الدراسة العلمية المنجزة في جامعة دمشق_ كلية العلوم _قسم الفيزياء بالتعاون مع هيئة الطاقة الذرية حيث سلطت الضوء على مشكلة التنوع الكبير في الأطوار الانتقالية لأكسيد الألمنيوم التي يرتبط تشكلها بتقنيات الترسيب وشروط عملية الترسيب وهذا ما يخلق تحدياً لتشكيل الطور المرغوب فيه، ويبرز الحاجة الدائمة لاختبار عدد من تقنيات الترسيب وتأثير شروط عملية الترسيب في الطور المتشكل ومن ثمَّ تأثير ذلك كله في الخصائص البنيوية والضوئية والميكانيكية للأغشية المُحضَّرة.


وتهدف الدراسة العلمية التي حملت عنوان "تأثير درجة حرارة التلدين على حافة البلازما في بنية أغشية Al/Al2O3 مُحضَّرة بالأكسدة الحرارية لأغشية رقيقة من الألمنيوم" إلى تحضير أغشية رقيقة من الألمنيوم على ركائز من مواد مختلفة باستخدام تقنية الترذيذ الماغنتروني، ثمَّ معالجة الأغشية الناتجة حرارياً في الهواء تحت شروط مختلفة، بهدف الحصول على أغشية من أكسيد الألمنيوم، ودراسة الخصائص المختلفة للأغشية المحضرة وعلاقتها بشروط عملية الأكسدة الحرارية.


في هذه الدراسة حُضِّرت أغشية رقيقة من أكسيد الألمنيوم على مرحلتين: الأولى تحضير أغشية رقيقة من الألمنيوم بطريقة الترذيذ الماغنتروني بالتيار المستمر (DC-Magnetron Sputtering)، والثانية أكسدة حرارية في الهواء للأغشية المُحضَّرة بغية الحصول على أكسيد الألمنيوم. وتمَّ تحديد عتبة البلازما من خلال القياسات الضوئية (أطياف الانعكاسية) ودراسة تأثير متحولات عملية التحضير عليها.


واستنتجت الدراسة العلمية أن الخصائص البنيوية والضوئية للأغشية المُحضَّرة تعتمد بشكل مباشر على درجة حرارة التلدين. وبينت الدراسة البلورية باستخدام تقنية الانعراج بالأشعة السينية (XRD) أنَّ الدرجة المُثلى للحصول على الطورα  هي 500°C، وبينت دراسة حافة البلازما من أطياف الانعكاسية أنَّ درجات الحرارة 400-500 °C هي الأنسب لتطبيقات البلازمونات السطحية لأنها تحتوي على تركيز عالٍ منها، وإنَّ دراسة العلاقة بين فجوة الطاقة وحافة البلازما سيكون ضرورياً لفهم بنية أغشية Al/Al2O3.


تكمن أهمية هذه الدراسة العلمية في اختبار تقنية بسيطة وجديدة وقليلة التكلفة في تحضير أغشية رقيقة من أكسيد الألمنيوم ودراسة تأثير شروط هذه التقنيات في الخصائص البنيوية والضوئية لأكسيد الألمنيوم، إضافة إلى أن النتائج تشير إلى إمكانية تصنيع هذه المادة محلياً لاستخدامها في التطبيقات المختلفة مما يساهم في توفير القطع الاجنبي.