نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده فیزیک، دانشگاه کاشان، کاشان

2 پژوهشکده فیزیک و شتابگرها، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، تهران

چکیده

در این تحقیق نانوسیم‌های آلیاژ CoZn در قالب اکسید آلومینیوم متخلخل توسط تپ جریان متناوب (ac) انباشت شدند. قالب اکسید آلومینیوم از طریق آنودایز نرم دو مرحله‌ای ورقۀ آلومینیوم خالص ساخته شد و ریخت شناسی آن با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی مشخص شد.
به‌ منظور مطالعۀ سیستماتیک نمونۀ ساخته‌شده، از روش‌های غیرمخرب تحلیل با باریکۀ یونی استفاده شد. از بین این روش‌ها تحلیل طیف پس‌پراکندگی رادرفود با برخورد یون‌های پروتون با انرژی keV 2000 و keV 2500 و یون‌های هلیوم با انرژی keV 2500 با ماده انجام شد. تحلیل و بررسی طیف RBS نمونه به همراه شبیه ‌سازی‌های انجام شده با کد SIMNRA، امکان تعیین غلظت، نمایۀ عمقی عناصر موجود در نمونه و تعیین استوکیومتری قالب آلومینا در عمق‌های متفاوت را فراهم کرد. بهترین نتایج به دست آمده مربوط به تحلیل با پروتون keV 2500 است که عمق نانوسیم‌های آلیاژ CoZn را برابر 10 الی 14 میکرومتر به‌دست آورد. همچنین برای صحت ‌سنجی نتایج، از نمونه تصاویر FE-SEM تهیه شد که مؤید همخوانی با نتایج به‌دست آمده از روش RBS است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Synthesis of CoZn nanowire in anodic aluminum templets and their characterization by Rutherford backscattering spectrometry

نویسندگان [English]

  • Mohammad Torkiha 1
  • Zeinab Sadat Imani 1
  • Omid Reza Kakuee 2
  • Mahsa Moazzemi-Ghamsari 1

1 Department of Physics, Faculty of Science, University of Kashan, Kashan, Iran

2 Nuclear Science and Technology Research Institute (NSTRI), Tehran, Iran

چکیده [English]

In this research, the CoZn alloy nanowire arrays were deposited in a porous aluminum oxide template by alternative current pulse electrodeposition. The aluminum oxide template was fabricated through two-step soft anodization of pure aluminum foils and its morphology was determined using a scanning electron microscope.
In order to systematically study the constructed sample, non-destructive ion beam analysis techniques were used. Among these methods, Rutherford backscattering spectrum analysis was performed by interaction of proton ions with energy of 2000 keV and 2500 keV and helium ions with energy of 2500 keV with the sample. Analysis of the RBS spectrum of the sample along with simulations performed by SIMNRA code made it possible to determine the concentration, depth profile of the elements in the sample, and determination of stoichiometry of the alumina template at different depths. The best results are related to a proton with energy 2500 keV, which reported the depth of 10 to 14 μm for CoZn alloy nanowire. Also, for validation of the results, FE-SEM images were prepared from the sample, which confirms the agreement with the results obtained from the RBS method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • ion beam analysis
  • Rutherford backscattering spectroscopy
  • anodic aluminum oxide
  • depth profile of elements
  • CoZn nanowire
  1. K Ishizaki, S Komarneni, and M. Nanko, “Porous Materials: Process technology and applications” 4, Springer science & business media (2013).
  2. R M Metzger, et al., IEEE Transactions on Magnetics 36, 1 (2000) 30.
  3. M Méndez, et al., Crystals 7, 3 (2017) 66.
  4. M A Kashi, A Ramazani, and Z Fallah., Journal of alloys and compounds 509, 35 (2011) 8845.
  5. Z Wu, C Richter, and L Menom., Journal of the Electrochemical Society 154, 1 (2006) E8.
  6. S Pal, et al., Solid state communications 151, 24 (2011) 1994.
  7. A Esmaeili, et al., Journal of Magnetism and Magnetic Materials 397 (2016) 64.
  8. D Crous, et al., Applied Physics Letters 1 (2000) 49.
  9. J M Baik, M Schierhorm, and M Mosokovits., The Journal of Physical Chemistry C 112, 7 (2008) 2252.
  10. M A Kashi, et al., Applied surface science 257, 22 (2011) 9347.
  11. H Pan, et al., The Journal of Physical Chemistry B 109, 8 (2005) 3094.
  12. R C Bird, and J S Williams., “Ion beams for materials analysis”, Elsevier (1990).
  13. F Pászti, and E Szilágyi., Vacuum 50, 3 (1998) 451.
  14. B Bhushan., “Scanning probe microscopy in nanoscience and nanotechnology”., Vol. 2. Springer Science & Business Media (2010).
  15. J Möllmer, et al., Microporous and Mesoporous Materials, 129, 3 (2010)353.
  16. M Torkiha, et al., Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 266, 8 (2008) 1507.
  17. P Prieto, et al., Surface and interface analysis 43, 11 (2011) 1417.
  18. M Hernández-Vélez, et al., Applied Physics A 80, 8 (2005) 1701.
  19. H R Verma., “Atomic and nuclear analytical methods”., Springer (2007).
  20. Z Zheng, et al., Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 118, 1-4 (1996) 214.
  21. F M Gerami, O Kakuee, and S Mohammadi., Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 373 (2016) 80.
  22. H Masuda, and K Fukuda., science 268, 5216 (1995) 1466.
  23. Z Rafati., “The effect of pore diameter and depth on the alloy composition, crystal structure and magnetic properties of CoZn nanowires”., University of Kashan(2013). (in persian)
  24. K Nielsch, et al., Nano letters 2, 7 (2002) 677.
  25. G Meng, et al., Proc Natl Acad Sci U S A 102, 20 (2005) 7074.
  26. M Mayer., “SIMNRA User’s Guide”., Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (2017).

تحت نظارت وف ایرانی