ما با استفاده از روش شیمیایی سل - ژل نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید در فاز روتیل را سنتز کردیم. اندازه متوسط نانو ذرات بدست آمده کمتر از 10 نانومتر می‏باشد و ذرات تقریباً تک اندازه می‏باشند. ما با استفاده از این روش شیمیایی، نانو ذراتی با خلوص و همگنی بالا بدست آوردیم و همچنین این روش نیاز به دمای بالایی ندارد و سنتز در دمای اتاق انجام می‏شود و نیاز به تجهیزات زیاد و مواد اولیه گرانقیمت نیست که از مزایای این روش می‏باشد. قله جذب uv برای نمونه سنتز شده در دمای اتاق در طول?موج? 298 نانومتر دیده می??شود. طیف uv نمونه‏ها نشان می‏دهد که آستانه جذب با افزایش دما که افزایش اندازه را در پی دارد به سمت طول‏موج‏های بلندتر جابه‏جا می‏شود و جذب در یک ناحیه‏ی خاص از طول?موج?ها اتفاق می?افتد که نشان می‏دهد ذرات بدست آمده تک اندازه می‏باشند. طیف xrd نمونه‏ها خیلی خوب با فاز روتیل تیتانیوم دی اکسید مطابقت دارد. تصاویر نشان می‏دهند که با افزایش دما، هیچ جابجایی در موقعیت قله‏ها به وجود نیامده است و هیچ تغییر فازی با افزایش دما مشاهده نمی‏کنیم و فقط با افزایش دما قله‏ها تیزتر می‏شوند. این نشان دهنده‏ی این است که نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید دارای پایداری حرارتی بالایی می‏باشند. تصاویر sem نشان می‏دهد که ذرات کروی شکل و اندازه آنها در حد نانومتر است و تصاویر بزرگتر شدن اندازه ذرات را با افزایش دما نشان می‏دهند. تصاویر sem در تطابق خیلی خوبی با الگوی xrd است. با تابش امواج ماورای‏بنفش به حسگرهای ساخته شده با استفاده از نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید، جریان نوری به طور واضح افزایش می‏یابد. حامل‎های بار تولید شده بوسیله پرتوافشانی نور uv در ولتاژهای بالا نقش مهمی را در تعیین جریان بازی می?کنند که باعث بالا ‏بردن جریان می?شوند. یک ارتباط قوی بین بیشترین جریان نوری با شدت نور تابیده شده وجود دارد و با افزایش فاصله لامپ uv از نمونه?ها، جریان شروع به کاهش می?کند. با افزایش دمای بازپخت، حساسیت نسبت به نور uv افزایش می?یابد، زیرا اندازه نانو بلورها افزایش یافته و در نتیجه آن تعداد تونل‏زنیها از یک نانو بلور به نانو بلور دیگر کاهش می?یابد و همچنین با افزایش دمای بازپخت، نانو ذرات بلوری شده و نواقص شبکه?ای و دررفتگیها از بین رفته و انتقال الکترونها راحت‏تر صورت می?گیرد، لذا جریان نوری افزایش می?یابد.

در تحقیق حاضر، لایه‏های نازک اکسید وانادیوم به دو روش تبخیر حرارتی در خلاء و اسپری پایرولیزیز تهیه و خواص الکتروکرومیکی و ترموکرومیکی این لایه‏ها و اثر پارامترهایی چون تغییر ضخامت، تغییر غلظت، دمای بازپخت و دمای زیرلایه بر خواص اپتیکی مورد بررسی قرار گرفته است. طیف عبوری نمونه‏ها در محدوده‏ی uv-vis اندازه‏گیری و گاف انرژی، نوع گذار الکترونی و همچنین ثابت های اپتیکی محاسبه شده اند. به منظور بررسی خواص ترموکرومیکی در نمونه‏ها در دماهای مختلف و در محدوده‏های uv-vis-ir نیز طیف نگاری بعمل آمد و دمای ترموکرومیک در نمونه‏ها تعیین شد. تغییرات عبور اپتیکی در نمونه‏های تهیه شده به روش اسپری در حدود 5%-30% و بسیار چشمگیرتر از نمونه‏های تهیه شده به روش تبخیر بود. اثر تغییر ضخامت بر خواص اپتیکی نمونه‏های تهیه شده به روش تبخیر و اثر تغییر غلظت در نمونه‏های تهیه شده به روش اسپری مورد مقایسه واقع شدند. اثر دمای بازپخت (c°100، c°200، c°300، c°400) و دمای زیرلایه (c°250 و c°400) نیز بر نمونه‏ها بررسی گردید. همچنین، به منظور بررسی خواص الکتروکرومیک در اکسید وانادیوم، لایه‏ی sno2:f روی شیشه به روش اسپری جایگذاری شده و سپس v2o5 به دو روش نام برده بر روی آن نشانده شد. برای پی بردن به وضعیت پایداری نمونه‏ها در اثر ورود و خروج مکرر یون، پاسخ چرخه‏ی ولتامتری پس از تکرار نسبتا زیاد سیکل‏ها بررسی شدند. قابلیت برگشت پذیری در چرخه‏ی ولتامتری (cv)، نشان دهنده‏ی قابلیت مناسب نمونه‏ها جهت بکارگیری آنها در ساخت قطعات الکتروکرومیک (ecd) می‏باشد.

دینامیک گرمایی نانو ذرات پخش شده در یک محیط دی‏الکتریک از دیدگاه فیزیکی بسیار حائز اهمیت است. به منظور بررسی دینامیک گرمایی این مواد تحت تاثیر لیزر پالسی مدلی ارائه می‏گردد که بر اساس تبادل انرژی در اجزائ مختلف محیط می‏باشد در حقیقت سازوکار انتقال انرژی در محیط دی‏الکتریک در تعیین دینامیک محیط بسیار حائز اهمیت است. مواد نانو ترکیبی شامل نانو ذرات فلزات نجیب محصور در یک دی‏الکتریک به علت خواص نوری خطی و غیر خطی منحصر به فردشان که ناشی از پدیده تشدید پلاسمای سطحی است مورد توجه گروه‏های مختلف قرار گرفته‏اند. دمای محیط می‏تواند بر اثر جذب انرژی نورانی تغییر کند. اما هنگامی که مشخصه ابعاد فضایی و زمانی نمونه به ترتیب قابل مقایسه با مسیر آزاد میانگین و زمان واهلش فونون‏ها باشد، مدل‏های کلاسیک انتقال انرژی در محیط که با توجه به معادله پخش فوریه داده می‏شود اعتبارشان را از دست می‏دهند. در این موارد باید از معادله بولتزمن استفاده شود. این معادله فقط برای حالات خاص با هندسه ساده قابل محاسبه است. در این تحقیق یک روش تقریبی دیگر موسوم به تقریب بالستیک- پخش (ballistic- diffusive) مورد استفاده قرار گرفته است. اساس این تقریب بر تقسیم فونون‏ها به دو بخش بالستیکی و پخش استوار است. همچنین بر خلاف تقریب فوریه در این روش برای فونون‏ها یک سرعت محدود در نظر گرفته می‏شود. با استفاده از این رهیافت و رهیافت فوریه، دینامیک گرمایی یک محیط تحت تابش لیزر پالسی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این کار ابتدا یک ذره تنها در نظر گرفته شد و سپس تاثیر ذرات دیگر روی دینامیک گرمایی محیط، با ارائه یک مدل مورد ارزیابی قرار گرفته است. محاسبات انجام شده در این تحقیق نشان داد که دینامیک گرمایی در این دو رهیافت می‏تواند متفاوت باشد. در حقیقت هنگامی که ابعاد مشخصه سیستم کوچکتر یا قابل مقایسه با پویش آزاد فونون‏ها در محیط باشد، دینامیک گرمایی به دست آمده از رهیافت بالستیک- پخش کند تر از مقادیر به دست آمده از رهیافت فوریه می‏باشد. در پایان با استفاده از دمای الکترونی‏ای که از تقریب بالستیک- پخش و فوریه به دست آمد تغییرات تابع دی‏الکتریک برای نانو ذرات نقره محاسبه شده، و سپس با استفاده از نظریه محیط موثر ماکسول- گرنت تغییرات تابع دی‏الکتریک را برای نانو ترکیب نقره محاسبه، و نتایج این دو رهیافت را بایکدیگر مورد مقایسه قرار دادیم.

لایه‏های نازک دی‏اکسید تیتانیوم دارای ضریب شکست و سختی بالا می‏باشند. این لایه‏های نازک برای ساخت لایه‏های ضد بازتاب، فیلترهای نوری و سنسورهای گازی به‏کار می‏روند. مقالات منتشر شده بر این امر اذعان دارند که تهیه‏ی لایه‏های دی اکسید تیتانیوم با کیفیت خوب که قابل تکرار هم باشند مشکل است. لذا با توجه به اهمیت کاربردهای فوق العاده آن، در این پروژه، لایه‏های نازک دی‏اکسید تیتانیوم به روش چرخشی، غوطه‏وری و تبخیر حرارتی تهیه شده است. ابتدا نانوذرات دی‏اکسید تیتانیوم در فاز روتایل با استفاده از مواد اولیه‏ی تری‏کلرید تیتانیوم و محلول هیدروکسید آمونیوم به روش رسوب از نمک فلزی تهیه شد و سپس لایه‏نشانی روی زیرلایه‏های شیشه‏ای انجام شد. برای تهیه‏ی لایه‏های دی‏اکسید تیتانیوم در روش تبخیر حرارتی در خلأ، از این نانوذرات به‏عنوان ماده‏ی اولیه استفاده شد، به‏دلیل این‏که تبخیر مستقیم دی‏اکسید تیتانیوم مشکل است لایه‏نشانی انجام نشد. بنابراین، ابتدا تیتانیوم را به روش تبخیر باریکه الکترون بر روی زیرلایه‏های شیشه‏ای با سرعت تبخیر 2 آنگستروم در ثانیه نشانده و سپس در کوره‏ی استوانه‏ای در دمای ?470 و فشار اکسیژن 25/0لیتر در دقیقه در زمان‏های متفاوت اکسید شد تا لایه‏های دی‏اکسید تیتانیوم تهیه شوند. در این روش نیز پس از طیف‏گیری مشاهده شد لایه‏ی ایجادشده tio می‏باشد. سرانجام به روش تبخیر باریکه الکترون لایه‏های نازک تیتانیوم دی‏اکساید با فشار اکسیژن 4- 10×3/2، دمای زیرلایه ?290 و نرخ تبخیر 2 آنگستروم در ثانیه بر روی زیرلایه‏های شیشه‏ای تهیه شدند. برای مشخصه‏یابی ساختاری، مورفولوژی و نوری از دستگاه‏های xrd، sem و uv- vis استفاده شده است. طیف xrd تشکیل نانوذرات دی‏اکسید تیتانیوم با ساختار روتایل را نشان داد و با کمک فرمول شرر، میانگین اندازه‏ی بلورک‏های حاصل از رسوب از نمک فلزی کمتر از nm 10 تخمین‏زده شد. تصویر sem نشان داد که نانوذرات کروی شکل هستند و به‏خوبی در سطح توزیع شده‏اند. طیف xrd لایه‏های tio2 نشان می‏دهد که لایه‏های تهیه شده در روش تبخیر باریکه الکترون در فاز روتایل می‏باشند.

سلول های خورشیدی cds/cdte از جمله گزینه های مطرح در کاربردهای فتوولتاییک به شمار می آیند.‍cdte که دارای گاف نواری مناسب و ضریب جذب بالایی است، در سلول خورشیدی به عنوان لایه جاذب عمل می کند و به همراه cds پیوندگاه سلول خورشیدی را تشکیل می دهد. در این ژایان نامه، برای تهیه لایه های نازک cdte و cds از روش اسپری پایرولیزیز استفاده شده است. میزان عبور اپتیکی نمونه ها، مقاومت الکتریکی سطحی و ویژگی های ساختاری آن ها مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل قابل مقایسه با نتایجب است که از کارهای دیگران بدست آمده است. fto به عنوان الکترود جلویی در سلول خورشیدی و مس به عنوان الکترود ژشتی مورد استفاده قرار گرفت. در نهایت مشخصه یابی سلول های خورشیدی در شرایط تاریکی و روشنایی( تحت تابش نور خورشید) انجام شد.

در این پِوهش هدف تهیه ی قطعه پیوندی p-n شفاف بوده برای این منظور تک لایه های شفاف نوع n و p بر روی زیر لایه هایی از جنس شیشه های میکروسکوپی تهیه و تعیین مشخصه شدند و سپس قطعه پیوندی تهیه شد.نمونه ی نوع n شفافیت 70? در ناحیه ی مریی و نمونه ی نوع p حدود 68? شفاف بود. برای تهیه قطعه پیوندی ابتدا بر روی زیرلایه ها نمونه ی نوع n اسپری شد و سپس نمونه ی نوع p . روش تهیه ی نمونه ها اسپری پایرولیزیز بوده و ولتاِ آستانه و شکست به ترتیب 05/0 , 1/1- ولت بوده است.

در پژوهش حاضر لایه های نازک مختلفی از اکسید قلع و اکسید قلع آلاییده با مقادیر متفاوتی از ناخالصی zn و f به روش اسپری پایرولیزیز بر روی زیرلایه های شیشه ای میکروسکوپ اسپری شده و حساسیت لایه ها به گاز پرکاربرد co2 در شرایط دینامیکی مورد ارزیابی قرار گرفته است. همچنین اثر پارامترهایی از قبیل فشار گاز حامل، ضخامت لایه، دمای زیرلایه و میزان ناخالصی به کار رفته از zn و f بر حساسیت لایه های نازک تهیه شده مورد مطالعه قرار گرفته و مقدار هر یک از آنها نسبت به پاسخ حسگری گاز co2 بهینه شده اند. همچنین میزان عبور اپتیکی، مقاومت الکتریکی و مقاومت سطحی، ضریب هال و تراکم حامل ها در لایه های نازک تهیه شده اندازه گیری و گزارش شده است. با توجه به تاثیر زیاد مورفولوژی سطحی حسگر بر آشکارسازی گاز co2، در این تحقیق با استفاده ازاندازه گیری های دستگاه afm اثر میزان زبری سطح و سطح مقطع موثر در معرض گاز لایه ها بر پاسخ حسگری بررسی و گزارش شده است. بر اساس نتایج بدست آمده بیشترین میزان حساسیت لایه های تهیه شده 9/24 درصد در دمای کار ?c200 می باشد که کاملا قابل قبول و قابل مقایسه با سایر گزارشات علمی معتبر می باشد