در این پایان نامه ابتدا به معرفی سلول های خورشیدی ارگانیکی و نحوه ساخت آن ها که نسل جدید سلول های خورشیدی هستند، پرداخته شده است و کاربرد و انواع این گونه سلول-ها مورد بحث قرار گرفته است. سلول های خورشیدی ارگانیکی با ساختار پیوند مختلف حجمی، بر روی زیر پایه های شیشه ای و pet ساخته و تست شدند. برای ساخت سلول ها از ترکیب های pcbm با meh-ppv، p8bt و pfo استفاده شد. نیمه عمر این ادوات برابر 17 ساعت محاسبه شد و برای افزایش عمر سلول ها سعی شد از یک تکنیک محفظه بندی استفاده شود.

آشکارسازهای اشعه x در پزشکی، ستاره شناسی، مطالعات ذرات بنیادی، طیف سنجی، بررسی ساختار کریستال ها و صنایع مربوط به بهره برداری از انرژی اتمی کاربردهای وسیعی دارند. در بین آشکارسازهای رایج برای این امر، انواع نیمه هادی و حالت جامد به خاطر وضوح آشکارسازی بالا و همچنین قابلیت ساخت در مقیاس کوچک و به صورت آرایه مشهور هستند. از طرفی الکترونیک ارگانیک به عنوان یک جانشین برای الکترونیک سنتی مبتنی بر سیلیکون مطرح گردیده و قابلیت های مشابهی از خود بروز داده است. شش ماده ارگانیک موجود در آزمایشگاه برای بررسی پاسخ آن ها به اشعه x انتخاب و در یک ساختار ساده دیودی به کار رفته اند. با وجود مشکلات فنی توانستیم پاسخ یک ماده را با یک جریان اشعه x ثابت (kev60 و 6 میلی آمپر نوری) را در محدوده بایاس معکوس 1 تا 10 ولت بررسی کنیم و دریافتیم که جریان خروجی آشکار ساز تا 7 برابر افزایش پیدا می کند.

سیستم تحریک نخاع امروزه به عنوان یکی از موثرترین روشها در تسکین دردهای مزمن شناخته میشود. در این پروژه یک آرایه الکترود برای یک سیستم تحریک نخاع طراحی و ساخته شده و برای بکارگیری آن مدارهای پایانه تحریک نیز طراحی گردیده است. استفاده شده ito و برای سطوح انتقال از هادی pet برای پیاده سازی به صورت انعطاف پذیر، از زیر بنای است. به منظور پشتیبانی دو روش مرسوم در ساخت الکترودهای تحریک، آرایه الکترود در دو سطح سوزنی و 1 برای تحریک یک قطبی 1 و در طرح ´ لامینکتومی طراحی و ساخته شده است. در طرح سوزنی یک آرایه 8 3 برای فراهم آوردن امکان تحریک دوقطبی 2 پیاده سازی شده است. ابعاد سایتهای ´ لامینکتومی یک آرایه 8 6 میباشد. mm 3 و در طرح لامینکتومی 2 mm تحریک در طرح سوزنی 2 در این پروژه برای پایین آوردن امپدانس سایتها، لایهای از جنس طلا بر روی آنها لایه نشانی شده و برای اتصال قابل اعتماد به بالشتکهای انتهایی، لایه نشانی آلومینیوم بر روی آنها پیشنهاد شده است. هر چند مواد مورد استفاده در ساخت این الکترودها زیست سازگار میباشند، به منظور حفاظت از خش 3 و عایق کردن الکترودها، لایهای محافظ از جنس سیلیکون به روی تمامی سطح الکترود به جز سایتهای تحریک و بالشتکهای انتهایی قرار داده شد. باید افزود که آزمایشهای زیست سازگاری برای الکترودهای ساخته شده انجام پذیرفته است. برای تعیین مشخصات امپدانسی سایتها، از محلول سرم 4 استفاده شده و دامنه و فاز امپدانس سایتهای تحریک قبل و پس 10 اندازهگیری شده است. hz -1mhz از لایه نشانی طلا، در محدوده فرکانسی

در این پایان نامه، طراحی و ساخت یک آرایه میکروالکترودی (mea) برای تحریک سلول های شبکیه در یک پروتز بینایی انجام شده است. برای ساخت این آرایه الکترودی از یک زیرلایه از جنس ito بر روی پلیمر pet برای اولین بار استفاده شده است،این آرایه الکترودی با پلیمر su-8 عایق سازی شده است. یکی از ویژگی های ضروری برای میکروالکترودهای قابل کاشت در بدن زیست سازگاری است که زیرلایه و پلیمر عایق ساز انتخاب شده این خصوصیت را دارا می باشند. استفاده از زیرلایه از جنس پلیمر pet، الکترود ساخته شده را بسیار انعطاف پذیر می کند، به طوری که به راحتی می تواند شکل بافتی را که بر روی آن کاشته می شود، به خود بگیرد، از سوی دیگر آنقدر سخت می باشد که در حین عمل جراحی برای کاشت، مشکلی ایجاد نمی کند. از آن جا که برای کاربرد پروتز شبکیه ای ضروری است که الکترود کاشته شده، شکل انحنای شبکیه را به خود بگیرد، لذا مهمترین مزیت این کار، انعطاف پذیری مناسب آن است. نمونه اولیه ساخته شده میکروالکترود، شامل یک آرایه 4×4 از سایت های تحریک با قطر 125 میکرومتر می باشد که مسیرهایی با پهنای 50 میکرومتر، سایت ها را به پدها متصل می کنند. در نمونه نهایی، یک آرایش 6×12 از سایت های تحریک 100 میکرونی طراحی شده است. 36 مسیر اتصال با پهنای40 میکرومتر، که تشکیل یک کابل انعطاف پذیر را می دهند، سایت ها را به پدها متصل می کنند. یک لایه از جنس طلا بر روی سایت های تحریک پوشانده شده است، تا امپدانس متقابل بین بافت و الکترود را کاهش دهد. امپدانس متقابل الکتروشیمیایی در فرکانس khz1 و مساحت µm27854 به روش آزمایشگاهی اندازه گیری شده است، مقادیر امپدانس برای سایت های از جنس طلا k?4/19و برای سایت های از جنس ito برابر k?5/122 بدست آمده است.

در این تحقیق ابتدا سنسور گاز mtt را با استفاده از نرم افزار matlab به نحو مطلوبی مدل سازی نمودیم تا تأثیر برخی از پارامترهای موثر در طراحی این سنسور شامل تراکم گاز، ضخامت سد تونلی پیوند بیس- امیتر و ارتفاع سد شاتکی پیوند کلکتور- بیس را بر روی میزان پاسخ دهی سنسور گاز mtt مورد مطالعه قرار دهیم. یکی از نتایج جالب حاصل از این مدل سازی نشان داد که در تراکمهای خیلی کمِ گاز میزان پاسخ دهی سنسور با سد شاتکی ?cb (ساختار mtt) نسبت به سنسور بدون سد شاتکی (ساختار mtj) به اندازه 13.7 مرتبه افزایش داشته است که حاکی از عملکرد فوق العاده سنسور mtt در تشخیص تراکمهای خیلی کمِ گاز است. از سوی دیگر چنانچه مشاهده شد پاسخ هر دو سنسور mtt و mtj با افزایش مقدار تراکم گاز و یا کاهش ضخامت سد تونلی پیوند بیس- امیتر به میزان قابل توجهی افزایش یافته است. سپس در ادامه یک نمونه سنسور تونلی- مغناطیسی ni/al2o3/ni/n-si با انجام لایه نشانی های ni، al2o3 و ni به روش تبخیر پرتو الکترونی (e-beam) به ترتیب با ضخامتهای ni(nm30)، al2o3(nm10، nm15، nm20 و nm25) و ni(nm50) بر روی نیمه هادی si نوع n ساخته شده و یک پروفایل مغناطیسی مناسب بصورت تابعی از شدت میدان مغناطیسی (h)، دما (t) و مدت زمان (t) جهت مغناطیس کردن لایه های فرومغناطیس ni بیس و امیتر مورد استفاده قرار گرفته است. با ساخت یک سیستم تست گاز جهت بدست آوردن مشخصه های جریان- ولتاژ (i-v) سنسورهای تونلی- مغناطیسی قبل و بعد از حضور گاز هیدروژن، به اندازه گیری تأثیر همان پارامترهای موردنظر (ضخامت سد تونلی پیوند بیس- امیتر، تراکم گاز و ارتفاع سد شاتکی پیوند کلکتور- بیس) بر روی برخی از مشخصه های سنسور شامل میزان پاسخ دهی (حساسیت)، زمان پاسخ دهی و توان مصرفی سنسور پرداختیم. چنانچه مشاهده شد با کاهش ضخامت سد تونلی، میزان پاسخ دهی هر دو سنسور mtt و mtj در مواجهه با تراکم ثابت از گاز هیدروژن افزایش یافته اند، بطوری که مقادیر پاسخ دهی بیشتر برای سنسورهای دارای سد تونلی نازکتر بدست آمده اند. این اندازه گیری ها با نتایج پاسخ دهی حاصل از مدل سازی سنسور مغناطیسی با ضخامتهای مختلف سد تونلی نیز کاملاً مطابقت داشته است. از سوی دیگر دیده شد که با افزایش تراکم گاز هیدروژن، میزان پاسخ دهی هر دو سنسور mtt و mtj با ضخامت سد تونلی یکسان افزایش یافته اند که نتایج مدل سازی سنسور مغناطیسی در پاسخ به تراکمهای مختلف گاز نیز موید آن بوده است. همچنین با توجه به نمودارهای بدست آمده دریافتیم که پاسخ سنسورهای mtt در مقایسه با سنسورهای mtj در تراکم ثابت از گاز هیدروژن و ضخامت سد تونلی یکسان به مراتب بیشتر بوده است. بطور مثال در پاسخ به ppm 1000 هیدروژن میزان پاسخ دهی سنسور mtj با ضخامت سد تونلی nm 10 مقدار %74 بوده است در حالی که این میزان برای سنسور mtt با همان شرایط به مقدار %134 افزایش یافته است (تقریباً معادل 1.8 برابر) که به روشنی عملکرد بهتر سنسور mtt در تشخیص گاز هیدروژن را نشان می دهد و با نتایج پاسخ دهی سنسور حاصل از اثر سد شاتکی که از مدل سازی سنسور مغناطیسی بدست آمده است نیز هم خوانی کامل دارد. پس از بررسی میزان پاسخ دهی سنسورها در ادامه به اندازه گیری زمان پاسخ دهی این سنسورها در دو حالت mtt و mtj با ضخامتهای مختلف سد تونلی و نسبت به تراکمهای مختلف گاز هیدروژن پرداختیم. نتایج اندازه گیری حاکی از آن بوده است که سنسورهای mtt و mtj دارای زمان پاسخ دهی تقریباً یکسانی بوده اند اما با افزایش ضخامت سد تونلی زمان پاسخ دهی سنسور نیز افزایش یافته است بطوری که زمان پاسخ دهی در مواجهه با ppm 1000 هیدروژن از 3.1 ثانیه برای سنسور با ضخامت سد تونلی nm 10 به 5.1 ثانیه برای سنسور با ضخامت سد تونلی nm 25 تغییر کرده است. اندازه گیری زمان بازگشت این سنسورها نیز نشان می دهد سنسور با سد تونلی نازکتر دارای زمان بازگشت کوتاهتری است که در مجموع زمان بازگشت این سنسورها در حدود 4 دقیقه اندازه گیری شده است. در پایان نیز مشاهده شد توان مصرفی هر دو سنسور mtt و mtj با افزایش ضخامت سد تونلی کاهش یافته و در عین حال سنسور mtt دارای توان مصرفی بیشتری در مقایسه با سنسور mtj در یک ضخامت سد ثابت بوده است، بطوری که کمترین توان مصرفی سنسورهای mtt و mtj با ضخامت سد تونلی nm 25 و قبل از اعمال گاز به ترتیب برابر ?w 34 و ?w 23.5 بدست آمد. با اعمال گاز هیدروژن و افزایش تراکم آن، جریان هر یک از سنسورها و در نتیجه توان مصرفی هر دو سنسور mtt و mtj افزایش یافته و همچنین سنسور mtt نسبت به سنسور mtj در یک تراکم ثابت از گاز هیدروژن نیز دارای توان مصرفی بیشتری بوده است. بیشترین توان مصرفی نیز در مواجهه با تراکم ppm 1000 از گاز هیدروژن بدست آمد که برای سنسورهای mtt و mtj به ترتیب برابر ?w 515 و ?w 317 بوده است.

در این پایان نامه ابتدا به معرفی سلول های خورشیدی و نحوه ی عملکرد آن ها پرداخته شده است و سپس به بررسی انواع مختلف این سلول ها به ویژه سلول های خورشیدی ارگانیکی پرداخته ایم. ابتدا طرح یک سلول خورشیدی کوچک در ابعاد mm25 را ایجاد نمودیم و سپس با استفاده از ترکیب mehppv/pcbm با نسبت (1:2) این سلول ساخته شد. نتایج اندازه گیری جریان اتصال کوتاه و ولتاژ مدار باز برای یکی از این قطعه ها به ترتیب برابر با µa/cm2288- و v0.8 حاصل شد. در مرحله ی بعد آرایه ای قابل انعطاف از سلول های خورشیدی با ساختار پیوند مختلف حجمی بر روی بستر pet و به همراه مدارهای واسط; تست و اندازه گیری طراحی، ساخته و تست شدند. برای ساخت آرایه خورشیدی مواد mehppv,pcbm با نسبت (1:2) مورد استفاده قرار گرفته اند. اندازه گیری های مختلفی مانند جریان اتصال کوتاه، ولتاژ مدار باز، نقطه توان ماکزیمم ، فاکتور پرشدگی و مقاومت های پارازیتی برای هر قطعه از آرایه ی فوق انجام گرفت. همچنین یک ترکیب جدید نیز، pfo/mehppv، مورد بررسی قرار گرفت. این ترکیب، به علت عدم استفاده از یک ماده ی الکترون خواه در ازای اعمال ولتاژی بیش از v9، به مانند یک oled سفید نور سفید مایل به سبزی را از خود گسیل نمود. در این پروژه همان طور که اشاره شد، دو مدار واسط یکی برای تست قطعات ساخته شده و دیگری برای فراخوانی آرایه به صورت دل خواه به گونه ای که بار بتواند متغیر باشد طراحی و استفاده شده است.

استفاده از ادوات الکترونیکی بر مبنای پلیمرهای نورتاب و تابنده های فلورسانس به علّت سادگی فرآیند ساخت و اقتصادی بودن، بعنوان روشی کارا برای ساخت چراغهای حالت جامد با کیفیت بالا محسوب می شود. در این پژوهش محوریت تحقیق، ساخت دیودهای آلی و بخصوص با تابش نور سفید رنگ است. همچنین ساخت لایه های مبدل رنگ نور به کمک آلایش پلیمرهای شفاف بوسیله مولکولهای رنگ فلورسانس مورد تحقیق قرار گرفت. به علّت ساده تر بودن و در دسترس تر بودن روشهای ساخت دیودهای پلیمری، ساخت دیودهای آلی بر پایه پلیمرهای تابنده پیگیری شد و ساخت دیودهایی با رنگهای تابش مختلف محقق گردید. برای ایجاد تابش به رنگهای مختلف از پلیمرها و مولکولهای تابنده های مانند پلیمر پلی فلورین با تابش آبی، جفت پلیمر پلی فلورین- بنزوثیادیازول با تابش سبز و پلیمر پلی فنیلن وینیلن با تابش نارنجی و مولکول فلورسانسی با نام لومُجن قرمز بصورت مجزا یا در ترکیب با یکدیگر استفاده گردید و بعنوان لایه فعّال در یک ساختار دیودی میان دو الکترود قرار داده شد. بطور خاص با آلایش پلی فلورین با نسبت وزنی یک درصد با پلی فنیلن وینیلن تابش سفید حاصل گردید. بعلاوه با افزودن جفت پلیمر پلی فلورین- بنزوثیادیازول با تابش سبز به ساختار قطعه تابنده، رنگ تابش از سفید سرد به سفید آفتاب گونه تغییر یافت. همچنین نشان داده شد با افزودن پلیمرهای تابنده با شکاف باند کمتر مانند پلی فنیلن وینیلن یا جفت پلیمر پلی فلورین- بنزوثیادیازول به پلیمر میزبان مشخصه های قطعه بهبود می یابد. به بیان دقیق تر ولتاژ روشن شدن آن از حدود 10 ولت به حدود 5 ولت کاهش یافته و جریان عبوری از قطعه و شدت نور حاصل از آن در یک ولتاژ بایاس یکسان تا 10 برابر افزایش می یابد. در بخش دیگری از تحقیق انجام گرفته به ساخت لایه های شفاف پلیمری تغییر دهنده رنگ نور پرداخته شد. با بکارگیری این لایه های مبدل رنگ نور بر اساس تابنده های آلی در ترکیب با یک منبع نور معمولی (مثلاً با تابش آبی) می توان به منابع روشنایی با کیفیت تابش بالا دسترسی پیدا کرد. در ساخت لایه های مبدل رنگ نور از لومجن قرمز بعنوان مولکول فلورسانس و از پلیمر پارالوئید بعنوان مادّه میزبان استفاده گردید. در پژوهش انجام شده بهینه سازی پارامترهای لایه های ساخته شده مورد نظر بود. بخصوص چگونگی استفاده از نانو ذرات اکسید فلّز به عنوان مراکز پراکننده تابش برای افزایش حداکثری خروج نور از سطح لایه مورد تحقیق قرار گرفت. بعنوان مثال نشان داده شد با افزودن نانو ذرات تیتان با غلظت 10 میلی گرم بر میلی لیتر (در محلول) به درون لایه مبدل رنگ نور با غلظت 5/2 میلی گرم بر میلی لیتر از مولکول رنگ، تابش خارج شده از سطح تا حدود 3 برابر افزایش می یابد. علاوه بر تحقیقات تجربی صورت گرفته، سعی گردید که کارکرد دیودهای ساخته شده از جنبه تئوری نیز مورد بررسی قرار بگیرد، بعنوان نمونه با مدلسازی نشان داده شد که بهبود کارکرد دیودهای با لایه فعال ترکیبی شامل دو پلیمر تابنده نیمه رسانا را می توان با جابه جایی سطوح انرژی لایه فعال و هم خوانی بهتر آن با انرژی فرمی الکترودها مرتبط دانست. در ادامه بررسی تئوری، اثر پارامتر دما بر روی مکانیزمهای ترابرد حاملها در قطعه تابنده مورد بررسی قرار گرفت. تحقیق شد که بر حسب انواع مختلف مدلهای تزریق حاملها، جریان قطعه چگونه بر حسب دما تغییر می کند و یا وابستگی تحرک پذیری (موبیلیتی) حاملها به دما در مواد آلی مختلف چگونه می باشد. همچنین به کمک یک مدل عددی شامل هر دو مکانیزم تزریق و ترابرد حاملها در داخل بدنه مادّه آلی، به بررسی چگونگی تغییرات با دمای مشخصه جریان- ولتاژ قطعه پرداخته شد. تزریق حاملها در قطعات آلی نقش بسیار مهمی در نحوه کارکرد قطعه ایفا می کند، بخصوص در هنگامیکه سد پتانسیل میان الکترودها و ماده آلی بلند می باشد. در دیودهای آلی معمول اغلب جریان حاملها به تزریق محدود می شود و برای درک صحیح عملکرد قطعه می بایست از مدل جامعی برای توصیف آن استفاده گردد. در این پژوهش با در نظر گرفتن طبیعت جایگزیده (غیر گسترده) بودن و گسسته بودن حاملهای جریان در جامدات نیمه رسانای آلی به مطالعه تزریق حاملها پرداخته شد. ابتدا به کمک تئوری تونل زنی باردین یک رابطه برای تزریق حاملها و همچنین محاسبه فرکانس پرش حاملها بدست داده شد. این مطالعه شامل بررسی پرش مستقیم حامل به عمق لایه آلی می باشد. آنگاه با اضافه کردن اثر ترابرد حاملها در لایه های آلی به یک رابطه تحلیلی صریح برای تزریق دست یافته شد. به کمک رابطه توسعه داده شده و با در نظر گرفتن اثر افزایش دما برای یک قطعه در حال کار، چگونگی وابستگی دمایی جریان تزریق در اتصالات مختلف میان جامدات آلی و انواع فلزات مورد بررسی قرار گرفت و نشان داده شد مدل ارائه شده در مقایسه با مدلهای پیشین توانایی پیش بینی صحیح جریان تزریق در دماهای پایین را نیز دارا می باشد.

هدف ما در اینجا ساخت حسگر گاز آمونیاک با استفاده از پلیمرهای هادی و با ساختار مقاومتی می باشد . برای این منظور پلیمر خالص pedot/pss به عنوان لایه فعال به کار برده شد که به علت رسانایی پایین آن به مرحله تست نرسید . لذا برای بهبود رسانایی ، pedot/pss و glycerin به نسبت 2 به 1 با هم ترکیب شد که با این کار مقاومت آن از حدود m? 50 به حدود k? 5 کاهش یافت. در واقع یعنی اینکه رسانایی آن ده هزار برابر بهتر شده است . سپس به عنوان یک کار جدید با استفاده از ماده فعال pedot/pss-glycerin قطعه ساخته و تست شد ، که نتایج خوبی حاصل گردید. در مرحله بعد مجددا به منظور بهبود رسانایی ، پلیمر pedot/pss با swcnt ترکیب شد که در نتیجه مقاومت آن به حدود k? 2 کاهش یافت . سپس با استفاده از ترکیب فعال pedot/pss-swcnt قطعه دیگری ساخته و تست گردیدکه در اینجا نیز نتایج نسبتا خوبی بدست آمد. در ادامه مجددا قطعاتی با ترکیب pani و pani-swcnt ساخته و تست شد. در مقایسه سنسور ساخته شده با ماده فعال pedot/pss-glycerin به عنوان یک کار جدید ، با دیگر سنسورهای ساخته شده در آزمایشگاه و سنسورهای ساخته شده توسط دیگران ، زمان پاسخ این سنسور نسبت به سنسورهای آزمایشگاهی مبتنی بر لایه فعال (pani و pedot/pss-swcnt) به ترتیب حدود 76% و 16% بهتر می باشد . در مقایسه با یکی از نمونه های خوب ساخته شده توسط دیگران مبتنی بر لایه فعالsno2-swcnt زمان پاسخ و زمان ریکاوری آن به ترتیب حدود 16% و 90% بهتر می باشد.

در این پایان نامه نحوه ساخت و کاربری سلول های خورشیدی را مورد بحث قرار می دهیم. برای ساخت سلول خورشیدی با ساختار پیوند مختلف حجمی از مواد c60، cnt، bt، pcbm، meh-ppv، pedot:pss و pani، نانولوله های کربنی تک دیواره ساخته شده در پژوهشگاه صنعت نفت و هم چنین پلی آنلین سنتزشده در دانشگاه کاشان به عنوان لایه بافر، و هم چنین به دلیل محدودیت حلال پذیری c60 از سه حلال کلروبنزن، تولوئن و ? و ? دی کلروبنزن استفاده شد. در ابتدا آزمایش های خود را بر سلول کوچکی در ابعاد mm2? از ترکیب meh-ppv/c60 انجام داده و پس از رسیدن به نتیجه مناسبی از پارامترهای اندازه گیری شده سلول در مرحله بعدی آرایه ای از سلول خورشیدی با ساختار پیوند مختلف حجمی ساخته و تست شد. در این پروژه رسیدن به بازدهی حداقل بالای ?% مورد اهمیت قرار گرفته است که این امر با استفاده از ترکیب meh-ppv/c60 با نسبت ?:? محقق و بازدهی 1?/?% حاصل شد. هم چنین برای افزایش بیشتر بازدهی از bt و pcbm به عنوان کمک دهنده ماده الکترون خواه (c60) استفاده شد؛ مثلا با استفاده از ترکیب meh-ppv/c60/pcbm دست یابی به بازدهی 21/?% میسر شد.

اکثر موارد کاربردی که در الکترونیک ارگانیک با آن روبرو هستیم، به یک حافظه غیر فرار نیاز دارد که بتوان آن را به صورت الکتریکی برنامه ریزی نمود، پاک کرد و خواند. حافظه های پلیمری، به عنوان محدوه ای ضروری در الکترونیک ارگانیک، در سال های اخیر از موضوعات فعال تحقیقاتی شده است، چراکه این ساختار احتمالا تکنولوژی جایگزین و مکمل تکنولوژی حافظه های معمول می باشد که با مشکلات فراوانی در حوزه کوچک سازی از ابعاد میکرو به نانو روبرو شده است. از میان ساختارهای متفاوت موجود برای حافظه های ارگانیک، حافظه هایی بر پایه ترانزیستورهای اثر میدان ارگانیک (ofet)، تکنولوژیی می باشد که پتانسیل محقق کردن وزن کم، هزینه پایین و محیطی انعطاف پذیر برای ذخیره بار را دارد. در این پروژه ما بر حافظه های غیر فرار ارگانیک با قابلیت برنامه ریزی مجدد متمرکز میشویم. به عنوان مقدمه ای بر بحث، انواع حافظه ها و ترانزیستورهای اثر میدان فروالکتریک غیر ارگانیک (fefet) معرفی شده اند. فصل های بعدی مروری کامل بر مواد ارگانیک، نانو لوله های ارگانیک و ترانزیستورهای اثر میدان ارگانیک (ofet) ارائه می دهد. در ادامه ما تاکید ویژه ای بر ترانزیستورهای اثر میدان فروالکتریک ارگانیک (ferrofet) خواهیم داشت. فرایند ساخت و پیش نیازهایی مانند مدارها و نرم افزاری که برای کنترل دستگاه های اندازه گیری نوشته شده است، مورد بحث قرار می گیرد. سرانجام ما نتایج حاصله را با هم مقایسه کرده، نتیجه گیری می کنیم و پیشنهادات مختلفی را برای کارهای آینده ارایه خواهیم داد.

این پروژه به معرفی یکی از کاربردی ترین تکنولوژی های نوین مدیریت مصرف انرژی با نام دیودهای آلی متصاعد کننده نور (oled) و کاربرهای آن پرداخته است. در ابتدا نگاهی خواهیم داشت به تاثیر مواد ارگانیکی که با داشتن خواص الکتریکی و اپتیکی مطلوب به عنوان گروهی از نیمه هادی ها در ساخت ادوات الکترونیکی به کار می روند و همچنین نانو لوله های کربنی بر روی دیود نوری، سپس نحوه ساخت oled و آرایه ای آن بیان می شود. همچنین مقایسه oled با سایر سیستمهای نورزا و مزایای عمده oled. استفاده و کاربرد اصلی این تکنولوژی در سیستمهای نمایشگر و به عنوان منبع نوری مناسب برای نور افشانی محیط می باشد. عوامل متعددی کار دیودها را تحت تاثیر قرار می دهد که عبارتند از عوامل محیطی شامل اکسیژن، رطوبت ، دما و فشار اتمسفر. همینطور گذر زمان در فواصل چند ساعت تا چند روز بر روی کار دیودهای محفظه بندی نشده تاثیر زیاد می گذارد که برای بهینه سازی ساختار دیودهای جدید از محفظه بندی مناسب برای افزایش طول عمر قطعات استفاده گردید تا کیفیت نور و راندمان آنها کنترل گردد. برای این منظور از ماده pmma استفاده شد که تحت اشعه تولید کننده نور آبی سفت و دیود، مورد تست قرار گرفت. هدف این پروژه ساخت دیود نوری ارگانیکی سفید است که در آن از پلیمر pfo با ترکیب ماده meh-ppv به عنوان ماده نوردهنده و pedot:pss به عنوان ماده تزریق کننده حفره روی زیرپایه ito استفاده شده است. نوآوری که در این پروژه انجام شده استفاده از ماده کربن نانو تیوب به عنوان لایه تزریق الکترون در فصل مشترک کاتد و لایه ارگانیک است. تاثیر به کارگیری cnt برای بهبود مشخصه های oled طی آزمایشات انجام شده دانشمندان به اثبات رسیده است. دیودهای ساخته شده در مراحل مختلف مورد تست قرار گرفتند، تست¬هایی چون تست جریان- ولتاژ، تست روشنایی که توسط مدارهای واسط و دستگاههایی چون smu مورد بررسی قرار گرفتند.

اندازه¬گیری رطوبت زیر 1% با روش¬هایی چون اندازه¬گیری نقطه¬ی شبنم یا هدایت سنجی روی لایه-های اکسید آلومینیوم با تخلخل نانومتری انجام شده است. تاثیر برآیند میدان الکتریکی ناشی از مولکول¬های قطبی جذب شده به سطح بر حرکت و توزیع حامل¬های الکتریکی موجود در لایه¬های نزدیک به سطح به طور گسترده بحث شده است. علی¬رغم این نکته که جذب مولکول آب به عنوان یک دو قطبی الکتریکی به سطح فلزات مختلف مفصلا مطالعه شده است هنوز کاربردی الکترونیکی از آثار میدانی آن گزارش نشده است. در این رساله، اثبات شده است که مولکول¬های آب پس از جذب انتخابی به لایه¬ی نانومتری فلزی که بر زیرآیندی از یک نیمه¬هادی آب گریز نشانده شده است، توزیع الکترون¬ها را در سطح مقطع لایه¬ی فلز تغییر داده دیاگرام انرژی را در مرز پیوند فلز/نیمه¬هادی تحت تاثیر قرار می¬دهد. این پدیده منجر به تغییر هدایت الکتریکی از طریق پیوند فلز/نیمه¬هادی می¬شود. از این مفهوم در طراحی و ساخت حسگر مقاومتی رطوبت با قابلیت اندازه¬گیری رطوبت در سطح تراکم ~1 ppm استفاده شده است. نیمه¬هادی انتخاب شده poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-p-phenylene vinylene] (meh-ppv) می¬باشد که در الکترونیک نوری کاربرد فراوان دارد. به دلیل تاثیر مخرب اکسیداسیون در خواص نوری و تغییر پارامترهای الکتریکی آن، از این نیمه¬هادی در هوای آزاد استفاده نمی¬شود. به منظور پایدار سازی خواص الکتریکی لایه در هوا، مطالعاتی انجام شد که نهایتا منجر به حل مسئله با اکسیداسیون کامل سطح لایه گردید. عمل اکسیداسیون، با نگهداری نمونه به مدت 1 ساعت در هوا و تحت تابش نور عادی آزمایشگاه و دمای 350 k تکمیل می¬شود. لایه¬ی meh-ppv اکسید شده نسبت به لایه¬ی اکسید نشده از هدایت الکتریکی کمتر ولی از پایداری خوبی برخوردار است. آین فرآیند در meh-ppv برگشت¬ناپذیر است. مدلی برای بیان فرآیند اکسیداسیون سطحی لایه¬های meh-ppv ارائه شده است که پدیده الکترونیکی مشاهده شده را توجیه می¬کند. حسگر رطوبت ساخته شده ساختار m/oxidized meh-ppv/m/oxidized meh-ppv/m را دارا بوده و از فلزات طلا یا نقره به¬عنوان m استفاده شده است. این حسگر قادر است رطوبت موجود در هوا را تا حدود 1 ppm آشکار سازد. بعلاوه، وجود گازهایی چون co2، h2، o2، متانول و استن تاثیر چندانی بر عملکرد الکتریکی افزاره ندارند و حسگر قادر است در حضور این گازها به رطوبت سنجی بپردازد. هدایت الکتریکی حسگر معرفی شده، بر خلاف حسگرهای رطوبت مرسوم با افزایش تراکم آب، کاهش می¬یابد.

در این پایان نامه تاثیر افزودن گرافن به لایه فعال سلول فوتوولتاییک آلی که شامل پلیمر هادی meh-ppv و ماده گیرنده c60 بود، مورد بررسی قرار گرفت. لایه فعال این سلول به صورت ناهمگن حجمی ساخته شده است که گرافن به نسبت مشخصی در آن اضافه می شود. نتایج بدست آمده از نمودار جریان- ولتاژ و همچنین مشخصات الکتریکی سلول ها، بهبود عملکرد سلول فوتوولتاییک را نشان می دهند. این بهبود برای بازده تبدیل توان سلول به 3 تا 5 برابر حالت معمولی می رسد. یکی از علل این اتفاق می تواند ناشی از موبیلیتی و خواص نوری فوق العاده گرافن باشد. از طرفی افزودن گرافن منجر می شود که بتوان میزان ماده گیرنده که نقش انتقال بارها را بر عهده دارد، را کاهش داد. درنتیجه ماده حساس به نور که در اینجا پلیمر هادی meh-ppv می باشد، افزایش می یابد. بنابراین بهره وری تابش نور خورشید افزایش پیدا می کند. همچنین گرافن به ماده گیرنده یعنی c60 نیز برای انتقال بارها کمک می نماید. همه این دلایل باعث می شود، این بهبود رخ دهد. کلید واژه: گرافن، پلیمر هادی، ماده گیرنده، سلول فوتوولتاییک.

در این پایان نامه، به منظور بررسی ویژگی های اکسید روی و اکسید روی آلاییده شده با آلومینیوم، شبیه سازی اتمی ساختار بلوری اکسید روی به کمک کد siesta انجام شد. سپس به رشد نانومیله های اکسید روی به روش حمام شیمیایی بر روی زیرلایه های azo و ito/zno پرداخته شد. رشد در دمای ? 85 با غلظت محلول 24 میلی مولار به مدت 15 دقیقه، نانومیله هایی با نسبت طول به قطر به ترتیب 100 به 50 نانومتر را نتیجه داد که با توجه به ضخامت تقریبی 100 نانومتر لایه¬ی فعال meh-ppv در ساختار، این نسبت برای کاربرد ساخت دیود نوری آلی فرابنفش مناسب است. همچنین بررسی خواص الکتریکی، نوری و بلوری زیرلایه های azo، ito/azo و ito/zno به عنوان هادی شفاف دیود نوری ارگانیکی فرابنفش انجام گرفت. برای زیر لایه های ito/azo و ito/zno در ضخامت 200 نانومتر پس از گرمادهی در دمای ? 400، مقاومت سطحی زیر 50 اهم بر واحد سطح، میانگین عبور نوری در حدود %80-77، جذب نور فرابنفش در طول موج های حوالی 200 تا 350 نانومتر و انرژی باند ممنوعه در حدود 3.4-3.2 الکترون ولت بدست آمد. در ادامه، مراحل ساخت دیود نوری ارگانیکی فرابنفش با زیر لایه های zno و azo به کمک نانومیله های اکسید روی، مشخصه جریان- ولتاژ خروجی و همچنین طیف الکترولومینسانس این ساختارها مورد بررسی قرار گرفت. برای حداکثر مقدار جریان دهی خروجی دیود نوری آلی فرابنفش در ولتاژ 24 ولت، مقدار 10 میلی آمپر و برای طول موج های مربوط به نور قرمز رنگ و فرابنفش ساطع شده از مواد meh-ppv و zno به ترتیب مقادیر 580 و 410 نانومتر بدست آمد. در آخر، شبیه سازی دو بعدی افزاره به کمک نرم افزار silvaco انجام شد و نتایج حاصل از نمودارهای جریان- ولتاژ خروجی و طیف الکترولومینسانس افزاره های ساخته شده و شبیه سازی شده، مورد مقایسه قرار گرفت.

هدف اصلی در این پایان¬نامه بررسی چند نوع از پلیمرهای نیمه¬هادی به عنوان ماده دهنده الکترون در کنار c60 به عنوان ماده پذیرنده الکترون برای ساخت سلول خورشیدی با استفاده از ساختار پیوند ناهمگن توده¬ای می¬باشد. با توجه به این¬که c60 دارای سطوح انرژی homo=-6.2 وlumo=-4.5 است، در میان تمامی نیمه¬هادی¬های آلی دارای الکترون¬خواهی بالاتری می¬باشد ولذا می¬تواند یکی از بهترین پذیرنده¬ها در ساخت سلول¬خورشیدی آلی باشد. در این پروژه در کنار c60 با درصد¬های مختلف وزنی، از پلیمرهای مزدوج مانند pvk، meh-ppvو p3ht به صورت ساختار ناهمگن توده¬ای برای ساخت سلول خورشیدی آلی استفاده ومقادیر ولتاژ و جریان مختلفی بدست آورده شده است. میزان جواب بدست آمده برای ترکیب c60:pvk با توجه به محدوده رنج جذب برای pvk کم و قابل گزارش نبود ولی برای ترکیبات مختلف c60:meh-ppv و c60:p3htبهترین جواب¬ها با اضافه کردن 33 درصد وزنی از c60 (نسبت 1-2) بدست آمده وبه ترتیب مقادیر بازده برای آن¬ها 2172/0و 4752/0 می¬باشند، بقیه پارامترها در فصل پنجم به طور کامل گزارش شده است. با توجه به این¬که c60 دارای قابلیت حل¬پذیری کم در حلال¬های آلی می¬باشد لذا از ماده pcbm که یکی از مشتقات c60 است ودارای قابلیت حل-پذیری، پذیرندگی الکترون و موبیلیتی خوب برای الکترون¬ها می¬باشد همراه با پلیمرمزدوج p3ht استفاده کردیم. در این ساختار پارامترها به طور قابل توجهی بهبود یافته ومیزان بازده در 33 درصد وزنی از pcbm (نسبت 1-2) برابر 4243/1 بدست آمد. یکی از کارهای جدید در این پروژه استفاده از کامپوزیت سنتز شده پلی آنیلین با درصدهای مختلف اکسید سیلیکون به جای ماده انتقال دهنده حفره pedot-pss بود، که آن را در ساختار p3ht:c60 استفاده کردیم. پلی آنیلین با 15درصد اکسید سیلیکون در ساختاربا 33 درصد وزنی از c60(نسبت 1-2) میزان بازدهی سلول را از 4752/0 به 6411/0 افزایش داده و این به معنی افزایش35 درصدی در بازده سلول خورشیدی است.

ماده pvdf با سه ترکیب مختلف pvdf، pvdf+go، pvdf+meh-ppv ساخته شد، و برای ایجاد خاصیت پایروالکتریکی که آشکارساری مادون قرمز بر مبنای این ویژگی قرار داده شده است، فاز بتا از ماده ساخته شد و در نهایت برای جلوگیری از متخلخل شدن لایه، تحت ترمیم حرارتی قرار گرفت و به منظور تعیین درصد فاز ? در ماده، از ماده تست ftir گرفته شد که بر اساس رابطه بیر-لامبرت، مقدار فاز بتا در سه ماده مشخص شدخاصیت فروالکتریکی ماده توسط اسکوپ اندازه گیری شد که در ابتدا یک میدان متغیر با زمان که بصورت مثلثی تغییر می کرد و دامنه پیک تو پیک آن 6 ولت بود اعمال شد که این میدان فرکانس های مختلف را شامل می شد. با اعمال این میدان خروجی اسکوپ لوپ هیسترزیس را نشان داد که بنابراین مشخص شد که ماده خاصیت خازنی از خود نشان می دهد. البته از ابتدا چنین نتیجه ای دور از انتظار نبود، چون قطعه از دو الکترود رسانا ito و al تشکیل شده بود و بین این دو الکترود ماده عایق قرار می گرفت که این ساختار یک خازن است. با توجه به این، خاصیت فرو الکتریک تایید شد ولی هنوز نمی توان در مورد خاصیت پایرو نظر داد چون هر ماده پایروالکتریکی، لزوما فروالکتریک می باشد ولی برعکس لزوماً صحیح نیست. درمورد خاصیت پایروالکتریک، روش اندازه گیری بر مبنای اعمال حرارت به قطعه و اندازه گیری جریان خروجی و در نهایت با اعمال نسبت مساحت قطعه به منحنی جریان، ضریب پایرو اندازه گیری شد و این روش برای 3 قطعه مورد ارزیابی قرار گرفت. در قطعه ی بر مبنای ماده pvdf ضریب پایرو بزرگی نسبت به قطعه ی بر مبنای ماده pvdf+goبدست آمد که کاهش ضریب پایرو در ماده pvdf+go بدلیل زیاد بودن نسبت ترکیبی go می باشد، اما در مورد قطعه ی بر مبنای ماده meh-ppv+ pvdf ضریب پایرو بزرگتری نسبت به بقیه نشان می دهد که احتمالاً با تغییر نسبت های ترکیب مواد، ضریب پایرو افزایش پیدا کند.

در این پژوهش هدف مطالعه ویژگیهای الکترونیکی و اپتوالکترونیکی اتصال ag/tio2 برای ساخت حسگرهای ماوراءبنفش بوده است. مشاهده شد که این اتصال بلافاصله پس از ساخت، سد انرژی صفر در محل پیوند نشان میدهد، ولی ترمیم حرارتی آن در هوا تحت بایاس معکوس و دمای ? 200 سبب تبدیل آن به دیود شاتکی با سد انرژی بزرگ میگردد. در نتیجه این فرآیند ساده، ملاحظه شد که جریان معکوس نمونهها تا 106 مرتبه کاهش مییابد. اجرای ترمیم حرارتی مشابه در خلاء یا گاز آرگون خالص بی تاثیر بود و موجب ایجاد پیوند شاتکی نمیگردید. ویژگیهای الکترونیکی مشاهده شده در این اتصال بر اساس ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی اجزاء بکار رفته در ساختار آن بیان شد. ارتفاع سد در پیوند ag/tio2 در دمای اتاق 1.0 ev با ضریب ایدهآل 2.2 اندازهگیری شد. از دیود ساخته شده به عنوان آشکارساز امواج ماوراءبنفش استفاده شد. تابش نور ماوراءبنفش با طول موج 355 nm و شدت 10µw/mm2 به آشکارساز سبب گردید تا جریان معکوس آن از حالت تاریک 10000 برابر افزایش یابد. حسگرهای ساخته شده عملا نسبت به نور مرئی کور هستند. این ویژگی، نیاز به فیلتر های uv را مرتفع میسازد. عملکرد حسگر بر اساس تولید زوجهای الکترون-حفره در اثر برخورد فوتون نور uv بیان گردید. زمان صعود و بازیابی پاسخ به ترتیب 10 ms و17 ms اندازه گیری شد که از ادوات مشابه کمتر میباشند. مصرف توان حسگر با سطح موثر 1mm2 کمتر از 10 pw است. مقاومت دراز مدت در برابر اشعه uv، هزینه ساخت کم، قابلیت ساخت با سطح وسیع، و مصرف بسیار ناچیز در حالت standby از ویژگیهای مطلوب این آشکارساز نور ماوراءبنفش است.

در سال های اخیر تکنولوژی در حال فاصله گرفتن از سوخت های فسیلی می باشد و در این بین خودروها هم دستخوش تغییراتی شده اند که می توان به خودروهای تمام الکتریکی یا هیبریدی یا... اشاره کرد که خودروهای هیبریدی سوخت دومشان انرژی الکتریکی می باشد. در این پایان نامه خودروی هیبریدی مورد نظر فقط انرژی الکتریکی قسمت رفاهی خود را از پنل های خورشیدی دریافت می کند که این پنل ها انرژی الکتریکی تولید می کنند و توسط مدار طراحی شده که در پایان نامه مراحل طراحی و نحوه کارکرد آن آمده است به صورت بهینه انرژی خود را به باتری منتقل می کند و باتری انرژی مورد نیاز قسمت رفاهی خودرو را تأمین می کند.