در این تحقیق فیلم های نازک اکسید منیزیم با استفاده از پیش ماده استات منیزیم چهار آبه به روش سل-ژل و با تکنیک غوطه وری تهیه شد و اثر پارامترهای متفاوت بر خواص اپتیکی و ساختاری فیلم ها مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای بررسی شده در این تحقیق عبارتند از: اثر دما، محیط و مدت زمان بازپخت، اثر دمای خشک سازی، اثر غلظت سل، اثر سرعت لایه نشانی و اثر پایدارساز و سورفکتانت. طیف تراگسیل فیلم ها با استفاده از آنالیز uv-vis اندازه گیری شد. بطور کلی فیلم های تهیه شده از شفافیت بالایی برخوردار بوده که پارامترهای متفاوت به ویژه اثر پایدارساز و سورفکتانت تأثیر زیادی در کاهش شفافیت فیلم ها داشتند. به کمک داده های حاصل از طیف تراگسیل تجربی و با استفاده از روش بهینه سازی نامقید، ثابت های اپتیکی و ضخامت فیلم ها بدست آمد. ساختار بلوری فیلم ها به کمک آنالیزهای پراش پرتوx (xrd) و مورفولوژی فیلم ها به کمک میکروسکوپ الکترونیکی روبشی اندازه گیری شد. نتایج الگوی پراش پرتو x نشان می دهد که فیلم های تهیه شده تا دمای ?500 آمورف بوده و ساختار کریستالی از خود نشان نمی دهند. اما پودرهای تهیه شده جهت کریستالی ترجیحی (200) را نشان می دهند. همچنین با افزایش دمای کلسینه و انجام آن در محیط اکسیژن اندازه دانه ها افزایش پیدا کردند. تصاویر sem از فیلم های تهیه شده نشان دهنده فیلم های بدون ترک و با کمترین میزان تخلخل در دمای ?500 می باشد.

در سالهای اخیر تحقیقات بنیادی و کاربردی روی نانوساختارهای نیمرسانا به دلیل اثرات اندازه کوانتومی و مورفولوژی خاص به شدت مورد توجه قرار گرفته است. خواص فیزیکی و شیمیایی بسیار متنوع اکسیدهای فلزی، این مواد را برای پژوهش‏های بنیادی و نیز کاربردهای صنعتی جذاب ساخته است. این اکسیدها گستره وسیع خواص الکتریکی از عایق‏ها با گاف نواری پهن تا فلزی و ابررسانایی را در بر می‏گیرند. فیزیک لایه نازک یکی از شاخه‏های فیزیک حالت جامد می‏باشد که امروزه به دلیل ساختار ویژه (هندسه دو بعدی و فیزیک سطح) در تکنولوژی سیستم‏های پیچیده اپتیکی، الکتریکی و مغناطیسی به طور گسترده مورد استفاده قرار می‏گیرد. فیلم‏های نازک اکسید قلع، نیمرسانای نوع n با گاف نواری پهن می‏باشند. این فیلم‏ها متعلق به دسته مهمی از اکسیدها تحت عنوان اکسیدهای رسانای شفاف می‏باشند که به علت رسانش الکتریکی خوب، تراگسیل بالا در ناحیه مرئی و بازتابندگی مناسب در ناحیه فروسرخ در تکنولوژی الکترونیک نوری مورد توجه ویژه‏ای قرار گرفته‏اند. از این فیلم‏ها به‏عنوان الکترودهای رسانای شفاف درابزارهای نوری نظیرسلول‏های خورشیدی، دیودهای گسیل کننده نور، نمایشگرهای صفحه تخت، پنجره‏های هوشمند وآینه‏های گرمایی و... استفاده می‏شود. متداولترین روش برای بهبود خواص این نانوذرات ورود آلاینده‏ها به ساختار آنها است. ناخالصی‏های متفاوت کاتیونی نظیر روی و فلزات واسطه (mn, co, fe, ni.. ) تاثیر چشمگیری روی خواص الکترونیکی نانوساختارها نظیر گاف نواری و وی‍‍ژگی فتولومینسانس دارد. از میان کاتیون‏ها آنتیموان (sb) و از میان آنیون‏ها فلوئور (f) تاثیر قابل توجهی روی رسانش فیلم‏ها دارند. با توجه به این حقیقت که کیفیت بالای اپتیکی نیمرساناهای مغناطیسی رقیق برای تبدیل اطلاعات مغناطیسی به سیگنال اپتیکی در دیودهای گسیلنده نور اسپینی و کاربرد در ابزارهای مگنتو-اپتیکی مناسب است اما تاکنون گزارشات چندانی در مورد بررسی تاًثیر غلظت آلایش فلزات واسطه روی ویژگیهای اپتیکی فیلم‏های نازک اکسید قلع ارائه نشده است. ضریب شکست نیمرسانای مغناطیسی رقیق شفاف یک پارامتر مهم برای طراحی ابزارهای مگنتواپتیکی است. در فصل دوم رساله به دسته‏بندی روش‏های متداول تهیه فیلمهای نازک اکسید قلع نظیر انباشت فیزیکی بخار، اسپری پایرولیزز و کندوپاش اشاره و بطور اجمالی فرایند سل- ژل، تهیه نانوذرات با اقسام مختلف روشهای سل-ژل و تکنیک‏های نهشت فیلم‏های نازک با این روش مطالعه می‏شود. روش سل- ژل به دلیل داشتن مزایای فراوان ازجمله دمای پایین فرایند نهشت، یکنواختی و خلوص بالای فیلم‏ها و امکان نهشت سطوح بزرگ و پیچیده با کیفیت خوب از روش های جذاب می‏باشد. در ادامه فصل دوم به معرفی روشهای آنالیز فیلم‏های نازک نانوساختار و تئوریهای معتبر مورد استفاده برای توجیه مشاهدات فیزیکی این رساله پرداخته می‏شود. فیلم‏های نازک اکسید قلع نیمرسانای نوع n با گاف‏نواری پهن می‏باشند. علاقه وافری برای توسعه اکسیدهای نیمرسانای رقیق بر پایه اکسید قلع وجود دارد. برخی از گزارشات ویژگی مغناطیسی فیلم‏های نازک اکسید قلع آلائیده با فلزات واسطه نظیر fe، mn، cr، co و ni را در دمای اتاق آشکار ساخته‏اند. تلاشهای گسترده‏ای برای بهبود رسانش نوع n فیلم‏های نازک توسط عناصر ناخالصی sb و f شده است. اما تحقیقات اندکی روی ساخت اکسید قلع رسانای نوع p با کاتیون دارای ظرفیت پایین‏تر نظیر al، ga،in ، li، sb، in-ga به عنوان ناخالصی پذیرنده صورت گرفته است. اخیراً فیلم‏های نازک اکسید قلع آلائیده با فلزات واسطه نظیر fe و co با رسانش نوع p تهیه شده است. این مواد می‏توانند به طور همزمان ویزگی فرومغناطیس و رسانش نوع p را از خود بروز دهند. در فصل سوم فیلم‏های نازک اکسید قلع آلائیده با عناصر منگنز، کبالت و آنتیموان برای کاربرد در ابزارهای مگنتو اپتیکی، اسپینترونیک و الکترود رسانای شفاف به کمک تکنیک‏های غوطه‏وری و چرخشی سل-ژل تهیه و تاثیر پارامتر مهم غلظت آلاینده (ناخالصی) بر خواص فیزیکی نمونه‏ها با بکارگیری آنالیزهایی نظیر اسپکتروسکوپی uv-vis، ftir، فتولومینسانس (pl)، پراش پرتو ایکس (xrd)، میکروسکوپ نیروی اتمی (afm)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، آنالیز اثر هال و ... مورد بررسی قرار می‏گیرد. تعیین ضریب شکست یکی از خصوصیات بنیادی ابزارهای نوری محسوب می‏شود زیرا به قطبش‏پذیری الکترونیکی یون‏ها توسط میدان جایگزیده داخل مواد مربوط می‏شود. بنابراین ارزیابی ضریب شکست مواد اپتیکی به عنوان ثابت کلیدی برای طراحی ابزارهای نوری مجتمع نظیر: سوئیچ‏ها و فیلترها و مدولاتورها بسیار مهم می‏باشد. در ادامه از طریق داده‏های حاصل از طیف تراگسیل تجربی در گستره طول موج مرئی (nm800-300) و با استفاده از رهیافت کمینه‏سازی نامقید ثابت‏های اپتیکی و ضخامت فیلم‏ها تعیین شد. تاثیر غلظت آلایش روی ویژگی‏های اپتیکی، ثوابت اپتیکی فیلم ها، گاف نواری انرژی، ان‍رژی‏های پاشندگی و نوسانگر، تابع اتلاف انرژی سطحی، رسانش و چگالی پکیدگی با استفاده از تئوری های معتبر محاسبه و نتایج به‏طور جامع مورد بحث قرار گرفت. اکسید سریوم با حفظ تراگسیل اپتیکی بالا و ظرفیت عالی تزریق/خروج یون li+ در حالت‏های اکسایش و کاهش خود (3+ و 4+) به سرعت کاربرد گسترده‏ای در ابزارهای الکتروکرومیک (ec) به عنوان الکترود شمارنده غیرفعال اپتیکی پیدا نمود. برگشت‏پذیری یون لیتیم در اکسید سریوم غیرآلائیده خوب است. اما ورود یونهای li+ به داخل فیلم‏های نازک ceo2 بسیار کند است و بنابراین پاسخ ابزارهای الکتروکرومیک محدود است. برای بهبود سینتیک کند واکنش در فیلم‏های نازک ceo2، ترکیبات اکسید سریوم با سایر اکسیدها نظیر tio2، sio2، sno2، zro2 و tio2-zro2 تهیه وکاربرد آنها به عنوان الکترود شمارنده مورد بررسی قرار گرفت. در فصل چهارم لایه الکترود شمارنده نانوکامپوزیت سریا-اکسید قلع (ceo2-sno2) با استفاده از روش سل-ژل آلی تهیه و ویژگی الکتروشیمیایی آن با آلایش فلزات واسطه (نیکل، منگنز و کبالت) اصلاح شد. علاوه براین تاثیر ورود یونهای فلز واسطه (نیکل، منگنز و کبالت) روی ویژگی‏های ساختاری، مورفولوژی و اپتیکی فیلم‏های نازک مورد بررسی قرارگرفت. نانوپودرهای تهیه شده به روش سل- ژل به عنوان فتوکاتالیست و ماده اولیه برای تشکیل هدف در نهشت به روشهای کندوپاش مگنترون و تبخیر توسط باریکه الکترونی و ... بکار می روند. نیمرسانای مغناطیس رقیق (dms) با دمای کوری بالای دمای اتاق به دلیل کاربرد بالقوه آن در حافظه های مغناطیسی، آشکارسازها، منابع گسیل نور و امکان استفاده در ابزارهای اسپیینترونیک نسل آینده بسیار مورد توجه قرار گرفته‏اند. آلایش فلزات واسطه در ماتریسهای tio2، sno2، in2o3 و zno با بکارگیری شرایط مساعد رشد به رفتار فرومغناطیس بالای دمای اتاق منجر می‏شود. اکسید قلع (sno2) به دلیل شفافیت اپتیکی بالا، تهی‏جاهای اکسیژنی ذاتی و چگالی حامل‏های بالا یک نیمرسانای مناسب برای ساخت نیمرسانای مغناطیس رقیق است. تحقیقات تجربی متعددی روی مغناطش نانوذرات اکسید قلع آلائیده با فلزات واسطه نظیر fe، ni، co، mn و cr گزارش شده است. نتایج گزارشات روی مغناطش نمونه‏های تهیه شده توسط روشهای مختلف بحث‏برانگیز و چالشی است. در فصل پنچم این پژوهش از روش سل- ژل برای تهیه نانوپودرهای اکسید قلع آلائیده با کروم (cr) و وانادیوم (v) استفاده شد. اثر پارامتر غلظت آلایش ناخالصی روی ویژگیهای ساختاری، مورفولوژی، اپتیکی و مغناطیسی نمونه‏ها مورد بررسی قرار گرفت.

در کار حاضر، فیلم های نازک v2o5آلاییده با سریم با تکنیک غوطه وری روش سل-ژل روی بستر شیشه ‏ای نهشته شدند. تاثیر آلایش سریم و دمای بازپخت روی ویژگی‏‎‏های ساختاری، مورفولوژی، اپتیکی فیلم ها و فعالیت کاتالیزوری آنها توسط آنالیزهایxrd ، ftir، sem، afm و طیف سنجی uv/vis مورد بررسی قرار گرفت. نتایج الگوی پراش پرتو ایکس (xrd) فیلم های نازک v2o5خالص و آلاییده با سریم بیانگر این است که در دمای ?250 فیلم های نازک ساختار ارتورومبیک دارند اما بازپخت آنها در دمای ?400، تشکیل فاز ? اکسید وانادیوم (v2o5-?) را نشان می دهد. مطالعات ftir حضور پیوندهای v–o–v و v=o را نشان می دهد که شکل‏گیری v2o5 را تایید می کند و ورود یون های سریم باعث جابحایی اندک قله های درآشامی می شوند. از تصاویر sem فیلم های غیر‏آلاییده v2o5 مورفولوژی خاص شبیه میله (rod like) قابل مشاهده است. آلایش با سریم به طور قابل ملاحظه ای می تواند موجب کوچک شدن اندازه دانه های فیلم v2o5 شود و مانع از شکل گیری این شبه میله ‏ها گردد. تصاویر برش عرضی ضخامت فیلم های نازک نشان می دهند که فیلم ها دارای ضخامتی بین 190 تا 350 نانومتر هستند. آنالیز (eds) حضور سریم در نمونه ها را تایید نمود. با توجه به نتایج آنالیز میکروسکوپ نیروی اتمی (afm) ناهمواری سطح فیلم ها با افزایش دمای بازپخت و غلظت آلاینده افزایش یافته است. طیف‏های تراگسیل و بازتاب فیلم ها نشان می دهند با افزایش آلایش سریم میزان تراگسیل و بازتاب اندکی کاهش می یابد و همچنین لبه جذب طیف های تراگسیل با افزایش آلایش به سمت طول موج های بزرگتر جا ‏به جا می شوند. ویژگی کاتالیستی فیلم های نازک خالص v2o5بر تخریب محلول آبی رنگینه mb تحت تابش نور مرئی و تاریکی مورد تحقیق قرار گرفت. نتایج بدست آمده به وضوح نشان می دهد که فیلم های نازک v2o5 بازپخت شده در ?250 تاثیر به سزایی رو‏ی تخریب mb دارند اما فیلم های نازک بازپخت شده در ?400 این رفتار را ندارند.

چکیده ندارد.