کارهای تجربی این پایان نامه شامل ثبت الگوهای برجسته سطحی نانوخودسامانده بر روی فیلم پلیمری آزو تحت تابش پالسی است. رنگینه آزو به صورت جانبی به زنجیره پلیمری متصل است. فیلم نازک پلیمری روی زیر لایه شیشه ای به روش لایه نشانی چرخشی محلول پلیمری آماده شده است. برای ثبت الگوها از طول موج 532 نانومتر تک باریکه لیزر دیودی استفاده شده است. برای کنترل پهنای پالسها (مدت زمان روشنایی) و سرعت تکرار آنها از چاپگر مکانیکی استفاده شده است. جهت گیری مولکولهای استوانه ای شکل آزو نسبت به قطبش باریکه نویسنده منجر به شکل گیری توری ضریب شکست می شود و تحت تابش طولانی تر حرکات نور القایی در مقیاس میکرومتر منجر به شکل گیری الگو های برجسته سطحی می شود. رشد الگو ها با آشکارسازی شدت پراش باریکه کاوشگر (لیزر هلیوم-نئون ) مورد مطالعه قرار گرفت. شکل گیری الگوی برجسته سطحی خودسامانده را با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی بررسی کردیم. برای شدت باریکه نویسنده 400 میلی وات بر سانتی متر مربع در روی نمونه ای به ضخامت 620 نانو متر الگوی برجسته سطحی خودسامانده با عمق120 نانومتر و پای توری 1250نانومتر شکل گرفت. با تغییر پهنای پالس ها و سرعت تکرار آنها ، آستانه شکل گیری این الگوها را بدست آورده ایم. به ازای سرعت تکرار کمتر ، سرعت رشد منحنی ها کاهش یافته است تا آنجایی که دیگر الگوها شکل نگرفته اند. واهلش حرکت های مولکولی رشد الگو ها را به تاخیر انداخته است. تاثیر قطبش باریکه کاوشگر روی سرعت رشد منحنی شدت پراش مطالعه شده است. تغییر قطبش باریکه کاوشگر در بازخوانی توری ضریب شکست موثر است. زمانی که قطبش باریکه نویسنده و کاوشگر موازی هستند، جهت گیری آزوبنزنها در ناحیه روشن موجب می شود تا در این ناحیه کاوشگر ضریب شکست کمتری نسبت به ناحیه تاریک درک کند. برای توری برجسته سطحی هم ناحیه روشن دره است وضریب شکست کمتری نسبت به ناحیه تاریک دارد در نتیجه در این حالت توری ضریب شکست و توری برجسته سطحی همفاز هستند. تحت تابش پالسی ، رفتار واهلشی الگوها در زمان های مختلف ثبت مطالعه شده است. در ابتدا با خاموشی لیزر نویسنده ، تنها واهلش ساده رخ داده ولی تحت تابش طولانی تر ، رفتار واهلشی تغییر کرده است. با خاموشی لیزر نویسنده ، شدت پراش پس از یک خیز سریع به آهستگی واهلش یافته و با روشنایی لیزر ، شدت پراش پس از افت سریع به رشد خود ادامه داده است. شیب افت و خیز سریع شدیدا وابسته به قطبش باریکه کاوشگر است. این نشان می دهد که بازجهت گیری آزوبنزن ها نقش مهمی را در این فرایندهای غیر عادی دارد.برای بررسی تاثیرات دمایی روی شکل گیری و واهلش الگوهای برجسته سطحی ، ثبت الگوها در دماهای مختلف صورت گرفته است. با افزایش دما سرعت رشد الگوها افزایش یافته و با نزدیک شدن به دمای گذار شیشه ای سرعت رشد الگوها کاهش می یابد. برخی بر این باورند که الگوهای برجسته سطحی (خصوصا برجسته سطحی خود سامان ده) از فصل مشترک هوا و فیلم آغاز می شود. برای تکمیل تحقیقات خود نمونه پلیمری را از طرف زیرلایه تحت تابش قرار دادیم. انتظار می رفت تحت تابش نور از طرف زیرلایه، توری برجسته سطحی تشکیل نشود، ولی در این حالت هم توری شکل گرفته که ماهیت آن مشخص نیست. این توری پایدار است . فرض ما این است که توری در حجم فیلم پلیمری شکل گرفته است. ادامه تحقیقات نیازمند بررسی سطح با میکروسکوپ نیروی اتمی است

مطالعات فراوانی بر روی مواد پلیمری حاوی رنگینه های آزو برای ساخت توری های تمام نگاری جهت بکارگیری در زمینه های ذخیره سازی اطلاعات، کوپل کردن نور به موجبرها و الکترونیک نوری غیرخطی صورت گرفته است. در این زمینه توری های ضریب شکست دوبعدی و سه بعدی را می توان ایجاد نمود و خواص پلیمری را بگونه ای سازماندهی نمود تا توری های خودسامان ده ایجاد شده آثار دلخواهی را از خود بروز دهند. در تمامی موارد این توری ها از طریق طرح تداخلی حاصل از لیزر با طول موجی که توسط ماده مورد نظر جذب می شود، ایجاد میگردد. مطالعات نشان داده اند که همدوسی نور نویسنده نقش اساسی در ایجاد توری های برجسته سطحی خود سامان ده دارند. نور همدوس لیزر میتواند یک توری برجسته سطحی خودسامان ده با پریود و دامنه تقریباً یکنواخت در ناحیه تحت تابش ایجاد کند در حالیکه نور ناهمدوس قادر به ایجاد الگو بر روی سطح فیلم پلیمر آزو نیست. کارهای انجام یافته اخیر نشان داده اند که یک نور ناهمدوس زمینه میتواند آهنگ رشد توریهای تحت تابش همزمان با یک نور همدوس را افزایش دهد که مارا قادر میسازد با توانهای کم نور همدوس بتوانیم توری خودسامان ده ایجاد کنیم. در این کار تجربی با تغییر درجه همدوسی نور لیزر نویسنده، تغییرات توری های ایجاد شده مورد مطالعه قرار گرفت. برای تغییر درجه همدوسی، نور لیزر نویسنده از میان یک صفحه شیشه ای مات چرخان عبور میکند. درجه همدوسی این نور به عنوان تابعی از اندازه طرح اسپکل ایجاد شده می باشد.

طیف جذبی و گسیلی دو خانواده رنگینه آزو جدید در محیط های حلالی گوناگون مورد بررسی قرار گرفته است. رفتار فوتو-فیزیکی رنگینه شدیداً به برهمکنش های حلال-حل شونده، میکرو محیط های حلالی و ساختار رزونانسی رنگینه ها بستگی دارد. برای درک اثر برهمکنش های بین مولکولی روی رفتار طیفی این رنگینه ها، طبیعت و وسعت برهمکنش های حلال و حل شونده، اختلافات طیفی با استفاده از مفهوم انرژی حلال پوشی خطی آنالیز شده اند. در نهایت با استفاده از روش سولواتوکرومیسم مقدار ممان دوقطبی حالات پایه و برانگیخته و میزان اختلاف آنها در حلال های مختلف محاسبه شده است.

لیزرهای رنگی به خانواده لیزرهای مایع تعلق دارند که ماده فعالشان، رنگینه های حل شده در یک حلال مایع است، لیزرهای رنگی آلی که در سال 1966 توسط سورکین و لانکارد و شافر اختراع شد، اولین لیزرهای کوک پذیری بودند که وسیعا در زمینه های مختلف بکار رفتند. آنها همچنین، قابلیت تولید یک محدوده ی وسیعی از خروجی لیزری را با انرژی پالسی بسیار سریع و انتشار موج پیوسته ی پایداری با پهنای خط باریک را دارند. شدت توان خروجی در لیزرهای رنگی به نوع رنگینه بکار رفته به عنوان محیط فعال و بازده نشر فلوئورسانسی رنگینه در محلول بستگی دارد. از اینرو می توان با تغییر نوع رنگینه بکار رفته، افزایش غلظت رنگینه یا افزایش راندمان انتقال گسیل از تراز یکتایه به یکتایه دیگر شدت گسیل فلورسانسی رنگینه را در لیزرهای رنگی بالا برد. ولی افزایش غلظت رنگینه لیزری یونی در محلول می تواند سبب افزایش تجمع مولکولی که از برهمکنش الکتروستاتیکی بین رنگینه ها ناشی می شود ]4،2[، سبب کاهش بازده کوانتومی و فلوروسانسی رنگینه و در نتیجه ضعیف تر شدن شدت توان خروجی لیزرهای رنگی شود. امروزه محیط های حلالی ناهمسانگرد همچون بلور های مایع نماتیکی بعلت رفتارهای متمایزی که دارند مورد توجه قرار گرفته اند و در زمینه های مختلف صنعتی، اپتیکی و فیزیک کاربرد دارند. بلور مایع نماتیکی بخاطر ساختار مولکولی ناهمسانگرد و نظم بین مولکولیشان جز مواد با ماتریس ناهمسانگردی بالا به شمار می آیند. وجود چنین ساختاری می تواند محیط حلالی متفاوتی را نسبت به سایر محیط های حلالی برای رنگینه لیزری یونی مورد نظر بوجود آورد، که می توان با استفاده از اسپکتروسکوپی جذبی ، اثرات این محیط حلالی را روی برهمکنش های میزبان(حلال) - میهمان(رنگینه) بررسی کرد.در این تحقیق با استفاده از طیف سنجی جذبی در ناحیه مرئی ، خواص تجمعی و رفتار فوتو فیزیکی رنگینه های لیزری یونی رودامین6g و رودامینb در محیط ناهمسانگرد بلور مایع نماتیکی بررسی می شود، همچنین برای بررسی بیشتر و مقایسه آن با حلالهای ناهمسانگرد از محیطهای حلالی همسانگرد نیز استفاده شده است.

ابزارهای دماسنجی جزء ابزارهای اساسی و پر کاربرد در صنعت و پروژه های تحقیقاتی می باشند. دانستن دما و کنترل آن در مراحل ساخت یک قطعه صنعتی بر روی کیفیت قطعه تولیدی بسیار تأثیر گذار است. همچنین در صنایع شیمیایی، دما پارامتر اساسی در تولید یک محصول خاص می باشد. لذا اندازه گیری دما همواره یکی از چالشهای پیش رو در صنایع بوده است و ابداع روش های نوین برای اندازه گیری دما از اهمیت خاصی برخوردار است. ابزارهایی که برای دماسنجی به کار می روند بر حسب بازه دمایی مورد سنجش، تماسی و یا از راه دور بودن سنجش، نیز زمان پاسخ-دهی و دقت اندازه گیری متفاوتند. امروزه یکی از متداولترین انواع دماسنجی در صنعت دماسنجی فلورسانسی بر پایه نیمه هادی های معدنی هستند که عموماً بر مبنای تغییر شدت طیف نورتابی و یا طول عمر گسیل نورتابی بر حسب دما کار می کنند. در این کار تجربی سعی بر سنتز کمپلکس های آلی-معدنی خواهد شد که با تغییر دما طیف گسیلی نورتابی آنها تغییر یابند و با کالیبره کردن طیف نورتابی گسیلی از آنها بر حسب دما، حسگر دما بر اساس نورتابی کمپلکسهای آلی و معدنی ساخته خواهد شد.

اکثر سلولهای خورشیدی ای که در دنیا به کار برده می شوند، از مواد معدنی مانند si (سیلیکون) ساخته می شوند. ولی دلایل عمده ای از جمله هزینه ساخت بالا و فرآیند دشوار ساخت سلولهای خورشیدی از مواد معدنی، دانشمندان را بر آن داشته است که توجهشان را به سمت مواد دیگری معطوف کنند که توانایی کاربرد در سلول های خورشیدی را داشته و مشکلات سیلیکون را نداشته باشد. به نظر می رسد مواد آلی بهترین کاندیدا برای این منظور باشند. سلولهای خورشیدی آلی از انواع جدیدترین نوع سلول ها هستند که هم هزینه ساخت پایین تری دارند و هم فرآیند ساخت آنها نسبت به مواد معدنی راحتتر است. هم چنین به نظر می رسد استفاده از فناوری نانو و بهره گیری از نانو ذرات در ساختار سلولهای خورشیدی آلی، موجب افزایش بازده و بهره وری آنها بگردد. در این پایان نامه، ابتدا اقدام به سنتز نقاط کوانتومی نیمرسانای cdse مورد استفاده در ساختار سلول خورشیدی مورد نظر پرداخته شده است، سپس در ادامه کار ساخت یک سلول خورشیدی وارون در دستور کار قرار گرفته است. به دنبال آن، به بررسی روشهای مختلف شبیه سازی سلولهای خورشیدی نانوساختار اقدام گردیده است که از قبل آن بتوان نحوه تاثیر نقاط کوانتومی مورد نظر در عملکرد سلول خورشیدی آلی را مورد بررسی قرار داد.

چکیده: مواد آلی به دلیل کاربرد های فراوان و آماده سازی آسان، طی چند دهه ی گذشته مورد توجه دانشمندان بسیاری قرار گرفته است. مزایای این مواد باعث شده است که از آنها در ادوات الکترونیکی و الکتریکی همچون ترانزیستورها، فوتودیودها و دیودهای نور گسیل استفاده شود. در یک دیود نور گسیل آلی (oled) دو نوع ماده آلی بعنوان ماده فعال مورد استفاده قرار می گیرد که عبارتند از ملکول های کوچک و پلیمرهای نیم رسانا. با این وجود چون ساخت دیودهای نورگسیل با فیلم های پلیمری آسانتر است، این مواد مورد توجه بیشتری قرار گرفته اند. یک دیود نورگسیل پلیمری (pled) تجاری چند لایه ایده آل از لایه های بسیار نازکی از فیلم های پلیمری مختلف که بین دو الکترود ساندویچ شده اند تشکیل شده است. این فیلم های پلیمری در ضخامت های چند نانومتری روی یکدیگر لایه نشانی می گردند. هر یک از این لایه ها بر حسب نحوه قرارگیری و نوع پلیمر مورد استفاده، نقش های مختلفی مانند انتقال دهندگی حاملین بار(الکترون ها و حفره ها) و یا بلوکه نمودن آنها را بر عهده دارند. یک oled بر اساس الکترولومینسانس، که پدیده ی نوردهی با استفاده از تحریک الکتریکی است، عمل می کند که در آن با تزریق حاملین بار از الکترود های متناظر و سپس بازترکیب نوری آن ها نور گسیل می شود. به مجموعه کارهایی که به منظور بهبود عملکرد یک دیود نور گسیل آلی می تواند صورت گیرد، بهینه سازی گفته می شود. بهینه سازی میتواند شامل افزودن موادی مانند نانو ذرات فلزی یا اکسید فلزی و یا پلیمری، نمک های آلی، ملکول های کوچک آلی، استفاده از کمپلکس ها، انتخاب مناسب ضخامت لایه ها، ترکیب کردن مواد آلی به منظور بهبود رسانندگی وتنظیم رنگ نور تابشی، و غیره باشد. در این پایان نامه طراحی و سنتز یک کوپلیمر از خانواده پلی تیوفن) (copt برای ساخت دیود نورگسیل آلی پلیمری (pled) با و بهینه سازی این دیود با استفاده از روش های مناسب مد نظر بوده است. بهینه سازی این دیود هم شامل بهینه سازی ساختار پلیمر سنتز شده و هم بهینه سازی مهندسی ساختار دیود است. برای بهینه سازی ساختار دیود از دو روش استفاده شده است. نخست: ترکیب نمودن پلیمر سنتز شده با پلیمر پلی وینیل کربازول pvk (با نسبت های وزنی مناسب) به منظور تنظیم رنگ نور تابشی و نیز بهبود خواص الکتریکی دیود. دوم: استفاده از یک لایه انتقال دهنده حفره (pedot:pss) برای بهبود رسانندگی دیود که در مجموع باعث می شود ساختار دیود ساخته شده یک ساختار دولایه باشد.

متمرکزکننده خورشیدی نورزا شامل یک موجبر پلیمری بسیار شفاف است که با مواد نورزا آلاییده شده است این مواد نورزا تابش فرودی را جذب و آن را به صورت همسان با جابه جایی سرخ و بازده کوانتومی بالا گسیل می کنند. در این متمرکزکننده از یک ماده نورزای با بازدهی بالا، استفاده شده است که عملکرد ضعیف سلول های خورشیدی را در ناحیه ی ماوراء بنفش، با استفاده از اثر جابجایی طول موجی، بهبود می بخشد. در این حالت فوتون های با انرژی بیشتر، در ناحیه ماوراء بنفش جذب شده و در جایی که بازده کوانتومی سلول خورشیدی بیشتر است، فلورسانس گسیل می شود. یکی از روش های افزایش بازدهی متمرکزکننده های خورشیدی نورزا، جهت مند کردن فلورسانس گسیلی مواد نورزا می باشد به همین دلیل از پلیمر پلی وینیل الکل به عنوان ماده میزبان استفاده شده که خاصیت قطبشگری داشته و باعث کاهش تلفات مخروط گریز می شود. به دلیل اینکه افزایش شدت فلورسانس باعث بهبود بازدهی در این متمرکزکننده ها می شود، تاثیر غلظت بر عملکرد متمرکزکننده مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین تاثیر حلال بر جابجایی طیف جذب و فلورسانس (که میزان اتلاف های بازجذبی را شدیدا متاثر می سازد) مطالعه شده است.

در این پایاننامه خواص نوری پلیمر سیانو آزوبنزن به صورت فیلم پلیمری و محلول آن مورد بررسی قرار گرفته است. این پلیمر دارای فضاساز اتوکسی اتیلن و گروه سیانو آزوبنزن در زنجیره ی جانبی می باشد. فضاساز طویل و گروه مزوژنی سیانو آزو بنزن باعث می شود این پلیمر مشخصات پلیمرهای دارای بلورمایع در زنجیره ی جانبی را نشان دهد که نتایج منحنی های کالریمتری روبشی تفاضلی و تصاویر به دست آمده از میکروسکوپ پلاریزان نیز گویای این مطلب است. فیلم نازک پلیمری به روش لایه نشانی چرخشی بر روی زیر لایه شیشه ای آماده شده است. تابش دهی فیلم پلیمری موجب تغییر رنگ و تیره تر شدن آن می شود در حالیکه در پلیمرهای معمول دارای آزوبنزن پدیده ی رنگبری اتفاق می افتد. طیف های جذبی پلیمر سیانو آزوبنزن به صورت فیلم و محلول، نشان دهنده ی افزایش پیک های جذبی با تابش دهی نور قطبیده و غیر قطبیده می باشد. نتایج دوفامی نشان می دهد که فیلم پلیمری قبل از تابش دهی دارای ناهمسانگردی بوده و با تابش دهی این ناهمسانگردی افزایش می یابد. دوشکستی نورالقایی با نور قطبیده ی خطی اندازه گیری شده و مشاهده می شود که با خاموش شدن نور دمش، واهلش گرمایی در فیلم پلیمری صورت نمی گیرد.در واقع به نظر می رسد که با تابش نور، سیستم پلیمری به یک نظم می رسد و با خاموش شدن نور دمش، این نظم همچنان پایدار می ماند. این دوشکستی با نور قطبیده ی دایروی نیز قابل القا می باشد. نتایج طیف سنجی تبدیل فوریه و طرح های پراشی اشعه ی ایکس پلیمر قبل و بعد از تابش دهی نیز حاکی از افزایش نظم در نمونه ی تابش دهی شده می باشد.

شیشه ها به شکل های مختلفی در سیستم های اپتیکی و اپتو الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرند. از کاربردهای مهم شیشه ها استفاده از آن ها در سلول های خورشیدی و سنسور ها و میزبان لیزرهای حالت جامد می باشد. در دو دهه ی اخیر بررسی ها و تحقیقات گسترده ای بر روی میزبان های شیشه ی آلاییده به یون های خاکی کمیاب و ویژگی-های فلورسانسی آن ها انجام شده است. این تحقیقات برای دست یابی به میزبان های مناسب و بازه ی طول موجی گسترده هنوز ادامه دارد. امروزه تحقیق بر روی مواد آلاییده به یون های خاکی کمیاب برای استفاده در مخابرات فیبر نوری، لیزرهای حالت جامد، تقویت کننده های فیبر نوری، نمایشگرهای سه بعدی، برچسب های بیولوژیکی و سنسورها و سلول های خورشیدی بسیار مورد توجه می باشد. برای پیدا کردن موادی با کاربرد های بهتر و خواص نوری مطلوب، و افزایش سطح مقطع یون های خاکی کمیاب نیز تلاش های زیادی صورت گرفته است. همچنین توجه زیادی برای جستجوی میزبان های شیشه ای آلاییده به یون های خاکی کمیاب با ویژگی تبدیل فرکانس وجود دارد. در بین میزبان های شیشه ای مختلف، شیشه های بورو فسفات بعلت دمای انتقال پایین و ضریب انتقال حرارتی بالا مورد توجه واقع شده اند. همچنین این شیشه ها غلظت زیادی از یون های خاکی کمیاب با همگنی بالا را پذیرا هستند. از دیگر ویژگی شیشه های بوروفسفات سطح ویژه بالا می باشد[1-3]. اکسید روی به دلیل ویژگی های نوری، الکترونیکی، الکتریکی و ساختاری، در حوزه مهندسی قطعات اپتوالکترونیک کاربردهای فراوان دارد. شفافیت نوری وسیع و رسانندگی الکتریکی مناسب، موجب کاربرد فراوان آن در الکترود های شفاف سلول های خورشیدی، دیود های نور گسیل و لایه های محافظ هواپیما شده است. اکسید روی یک نیمه رسانای نوع n با گاف انرژی پهن (ev3/.3) و ساختار هگزاگونال ورتسایت است. در شیشه سرامیک های حاوی نانوبلور نیمرسانا مانند اکسید روی، انتقال انرژی از نانوذرات به عناصر لانتانیدی موجب تقویت فوتولومینسانس می شود[4]. با رشد نانوذرات مناسب در محیط میزبان، انقلابی بزرگ در ساخت محیط فعال لیزرهای جدید، سلول های خورشیدی (solar cells) وسنسورها (sensors) فراهم شده است. درشیشه- سرامیک های لیزری که در برگیرنده نانوبلور های با اندازه های nm 50-5 می باشند[5]، از میان یون های خاکی کمیاب nd3+ به طور گسترده ای در زمینه های میزبان مختلف مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. نتایج اخیر طیف سنجی نشان می دهد که شیشه های آلاییده به nd3+ میزبان های خوبی برای لیزر های تبدیل فرکانس به بالا می باشد. از طرف دیگر شیشه-سرامیک های بوروفسفاتی در مقایسه با نمونه های شیشه ای آن، دوام شیمیایی عالی و استحکام مکانیکی بالایی دارند و برای استفاده های کاربردی بسیار مناسب هستند. در میزبان های شیشه-سرامیکی، یون های لانتانید بعد از عملیات حرارتی می توانند به طور انتخابی در فاز بلور اکسید روی داخل شوند و مواد شفاف باقی بمانند]3-4[. آنچه در این پایان نامه، مورد بررسی و سنتز قرار گرفته است، ساخت نانو شیشه-سرامیک های بوروفسفاتی آلاییده به یون های nd3+ و در برگیرنده نانوبلورهای znoمی باشد.و نتایج حاصل از بررسی ویژگی های طیفی آن ها گزارش شده است. فصل اول این پایان نامه به بررسی وضعیت پژوهش و فعالیت های انجام شده پیش از این در شیشه سرامیک ها و فعالیت های انجام شده روی شیشه سرامیک های آلاییده با عناصر لانتانیدی و پدیده های نوری اشاره دارد. بعضی از مفاهیم کلی همچون یون های خاکی کمیاب، تبدیل فوتون، شیشه، شیشه-سرامیک و روش های شناسایی شرح داده شده است. عمده این مطالب در راستای کارهای تجربی پایان نامه می باشد. در فصل دوم، روش ساخت و شناسایی شیشه و شیشه-سرامیک ها آورده شده است. در فرآیند ساخت شیشه از ترکیبات بسیاری استفاده شده بود که در این فصل چند نمونه از آن ها آورده شده است و کیفیت این شیشه ها نیز ذکر شده است که در مجموع دو نمونه برای ساخت شیشه-سرامیک و بررسی ویژگی فوتولومینسانسی آن ها انتخاب شده است. در فصل سوم آنالیز حرارتی، شرایط عملیات بازپخت و نتایج بررسی های الگوهای پراش پرتوی ایکس آورده شده است، و همچنین مطالعه ریز ساختاری نمونه ها همراه با تحلیل و سپس ویژگی های تبدیل فرکانس نمونه ها همراه با تحلیل طیف ها توضیح داده شده است.

تصویربرداری گوست یک روش تصویر برداری غیرمحلی است، به این معنا که نیازی به قرار گرفتن جسم مقابل دوربین تصویربرداری نیست. در این روش، تصویر یک جسم از محاسبه تابع همبستگی متقابل بین جریان های الکتریکی حاصل از آشکارسازی دو جفت باریکه با همبستگی بالا توسط دو آشکارساز جدا از هم به دست می آید. به طور کلی در یک آزمایش تصویرسازی گوست، یک منبع کلاسیکی(حرارتی یا شبه حرارتی) یا کوانتومی که دو باریکه نوری همبسته یا درهم تنیده تولید می کند، مورد استفاده قرار می گیرد. تفاوت قابل توجه بین دو روش این است که یک تصویر گوست شبه حرارتی همواره دارای یک پس زمینه یا نویز است، درحالی که تصویر گوست به دست آمده با استفاده از فوتون های درهم تنیده می تواند دارای تباین %100 باشد. تصویرسازی گوست کاربردهای بسیار گسترده ای دارد که از جمله مهم ترین آن ها می توان به رمزنگاری نوری اطلاعات با امنیت بالا، تصویربرداری از اجسامی که مستقیما در دید دوربین های عکس برداری نیستند و تصویربرداری سه بعدی با استفاده از آشکارسازهای تک-پیکسل اشاره کرد. در این پایان نامه یک تکنیک جدید برای تصویرسازی گوست محاسباتی با منبع نور شبه حرارتی معرفی و با عنوان " تصویرسازی گوست محاسباتی گزینشی" نام گذاری کردیم. این تکنیک بر پایه انتخاب گزینشی استوار است و قابلیت بازسازی یک تصویر n-پیکسل، با بهترین کیفیت و با تعداد n اندازه گیری و یا کمتر، با توجه به تعداد نقاط انتخاب شده در هر اندازه گیری را دارد. با استفاده از این روش توانستیم هم کیفیت تصویر گوست و هم امنیت اطلاعات کدگذاری شده را به طور چشمگیری افزایش دهیم.

مواد هیبریدی می توانند ویژگی های خاص ترکیبات آلی مانند انعطاف پذیری بالا، مقاوم بودن نسبت به ضربه و فرآیند پذیری آسان را همراه با خواص خوب ترکیبات معدنی از جمله مقاومت مکانیکی بالا، سختی زیاد، پایداری شیمیایی و جوی و حرارتی بالا و همچنین مقاومت سایشی مناسب را داشته باشند. برای بررسی کیفیت مواد هیبریدی و درنتیجه استفاده آنها در سلول های خورشیدی، مطالعه تحرک حامل های بار می تواند بسیار موثر باشد. در این پژوهش ما روش¬های محاسبه تحرک حاملین بار را مقایسه و با بررسی محدودیت¬ها و مشکلات آزمایشگاهی آنها به انتخاب بهترین روش برای اندازه¬گیری تحرک¬پذیری ماده ch3nh3pbi3 را پرداختیم. روش زمان پرواز با توجه به همه شرایط و محدودیت¬ها مناسب¬ترین روش برای محاسبه تحرک¬پذیری است. روش¬¬های ترانزیستور اثر میدانی و اثر هال نیز در اولویت¬های بعدی قرار می-گیرند. در انتها به بررسی مقالات روز جهان در مورد پروسکایت هیبریدی ch3nh3pbi3 پرداخته و ویژگی¬های منحصر به فرد آن را بررسی کردیم. با روش xrd انتقال ساختار برای این پروسکایت از اورتورومبیک به تتراگونال در 160 درجه کلوین اندازه¬گیری شده که در دمای تقریبی 330 درجه کلوین در فاز مکعبی پایدار می¬شود. پروسکایت¬های هیبریدی یک قطبش الکتریکی خودجوشی نشان می¬دهند که می¬تواند با توجه به نوع کاتیون آلی انتخاب شده، تنظیم شود. قطبش الکترونیکی شبکه پروسکایت اندازه¬گیری شده است که نشان دهنده خاصیت فروالکتریک بالای پروسکایت هیبریدی است. قطبش قوی شبکه پروسکایت باعث ارتقا جدایی بارها شده و همزمان طول عمر حامل را بهبود می¬دهد و ولتاژ مدار باز از باند گاف ماده بالاتر می¬رود که خود ولتاژ خروجی را افزایش می¬دهد که این موارد به عملکرد سلولی بهتر منجر می¬شوند. پروسکایت¬های هیبریدی به دلیل سنتز ساده، قیمت پایین و عملکرد سلولی نسبتا خوب می¬تواند در آینده نزدیک به عنوان لایه جاذب در سلول¬های خورشیدی تجاری مورد استفاده قرار گیرد.

پلیمرهای بارنگینه های جانبی آزوبنزن از اهمیت بسزایی در علوم و تکنولوژی برخورداردارند.مهمترین مشخصه این مواد چرخه فوتو ایزومریزاسیون ترانس-سیس-ترانس است.این چرخه می تواندمنجربه پدیده بسیار مهم باز جهت گیری رنگینه ها و حرکت آنها در داخل فیلم پلیمری شود که آنها را برای کاربردهایی نظیر سویچ های نوری ،حافظه های نوری، الگودهی نانومتری سطح و ... مفیدمی سازد. در این کار تجربی الگوهای خودسامانده برسطح فیلم پلیمری آزو با گروه جانبی سیانو برای اولین بار ایجاد شده و مورد بررسی قرار گرفت. وجود گروه سیانو باعث بروز رفتارهای بلورمایعی در این مواد شده است. افزایش توان نور نویسنده باعث افزایش آهنگ رشد الگوهای خودسامانده شده و شدت پراش اشباع را نیز افزایش می دهد. پلیمر استفاده شده دارای فضاساز اتوکسی اتیلن و گروه سیانو آزوبنزن در زنجیره جانبی می باشد.فضاساز طویل و گروه مزوژنی سیانوآزوبنزن باعث می شود این پلیمرمشخصات بلورمایع را نشان دهد.با افزایش شدت نورنویسنده آهنگ رشد توریهای خودسامانده افرایش می یابد، زیرا افزایش شدت نور باعث افزایش ایزومریزاسیون ترانس به سیس شده و موجب افزایش ایزومرهای سیس و مهاجرت می گردد.

: مولکولهای آزوبنزن می توانند در دو شکل که حالت ایزومریزاسیون گروه آزو(-n=n-) آنها متفاوت است.وجود داشته باشند.یکی از انها شکل ترانس است که دارای شکل پایدار میله ای است.دیگری شکل سیس است که یک حالت خمیده ناپایدار دارد.حالت پایدار ترانس می تواند با جذب نور در یک طول موج مشخص به حالت ناپایدار سیس ایزومریزه شود.ایزومریزاسیون معکوس سیس به ترانس می تواند به صورت حرارتی یا نور القایی افتد. چرخه فوتوایزومریزاسیون ترانس – سیس – ترانس منجر به جهتگیزی رنگینه ها و همچنین حرکت آنها در راستای قطبش نور می شود . این حرکت منجر به تشکیل الگوهای خود سامان ده بر سطح فیلم پلیمری می شود . ترکیب رنگینه ها با پلیمرها و نحوه اتصال آنها می تواند تشکیل الگوها را تحت تاثیر قرار دهد

هدف این پایان نامه، بررسی خواص نوری خطی و غیرخطی ساختار هیبریدی آلی- معدنی پروسکایت ch3nh3pbbr3 می باشد، که دارای کاربردهای بسیار مهمی در ادوات نوری از جمله سلول های خورشیدی پروسکایتی و دیودهای نورگسیل آلی-معدنی است. لازمه بکارگیری این هیبریدها در ادوات نوری، مطالعه و شناسایی دقیق ساختار آنها است. به همین دلیل گام اول این پژوهش، شامل سنتز ساختار هیبریدی ch3nh3pbbr3 و نیز تعیین مشخصه های آنها از جمله: ساختار بلوری، پارامترهای شبکه ای، انرژی گاف، انرژی پیوند اکسایتونی، خواص فوتولومینسانس، ثابت دی الکتریک و اثر تنش مکانیکی است. همچنین تاثیر کنترل نسبت های مختلف بخش های آلی و معدنی بر خواص ساختاری و نوری هیبریدهای سنتز شده برای اولین بار مطالعه شده است. نتایج نشان داد که تغییر نسبت مولی بخش آلی و معدنی در ساختار سنتز شده، یک عامل مهم و تاثیرگذار در ویژگی های نوری این هیبریدها است. در گام بعدی، ویژگی ها و رفتار اپتیکی غیرخطی این هیبریدها با استفاده از روش جاروب-z مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج بیانگر خودواکانونی متناظر با رفتار غیرخطی منفی بالا، به همراه پدیده جذب اشباع در این ساختارها است. لازمه بکارگیری هیبریدهای سنتز شده در ادوات نوری، ایجاد فیلم نازک از این ساختارها است. برای نخستین بار در این پایان نامه روش لایه نشانی تبخیری به کمک باریکه الکترونی جهت ایجاد فیلم نازک پروسکایتی معرفی شده است. ساخت متمرکز کننده نوری لایه نازک بر روی سلول خورشیدی با استفاده از هیبریدهای آلی-معدنی سنتز شده، از جمله کاربردهای این ساختارها در ادوات نوری است که در این پایان نامه، برای اولین بار به آن پرداخته شده است. نتایج بیانگر این حقیقت است که این ساختارهای هیبریدی با بازدهی نورتابی کوانتومی بالا و نسبت مولی بالاتر (1/6 :معدنی/آلی) و غلظت 7 درصد وزنی در پلیمر pva با استفاده از اثر جابجایی طول موج، می توانند عملکرد ضعیف سلول های خورشیدی را در ناحیه ماورابنفش، بهبود بخشیده و موجب افزایش بازده سلول خورشیدی تا 45 درصد گردند. بعلاوه ساختار هیبریدی پروسکایتی آلائیده شده با نانوذرات کادمیوم سلناید به روش شیمیایی و نیز به منظور بکارگیری در ساخت متمرکز کننده خورشیدی نورزا سنتز شد. نتایج نشان داد که ساختار هیبریدی آلاییده شده با نانوذرات کادمیوم سلناید، می تواند بر پارامترهای مختلف سلول خورشیدی تاثیرگذار باشد.

ترابرد بار و بی نظمی در نیم رساناهای آلی نقش مهمی در کارایی و بازده قطعات الکترونیکی دارند. در این رساله ما از سه منظر ترابرد بار در نیم رساناهای آلی را مورد مطالعه و بررسی قرار داده ایم. اول: ما تاثیر دما را برروی ترابرد بار و تولید بار و دینامیک بازترکیب در سلول های خورشیدی با توده ناهمگون که براساس p3ht و pcbm می باشند را مورد مطالعه قرار داده ایم. با حل معادلات سوق و پخش و همچنین معادله پواسون از طریق المان های محدود، تاثیر دما را روی مشخصه های سلول های خورشیدی مذکور را بررسی کرده ایم. نشان داده شده است که در شدت تابش ثابت نور تابیده شده به سطح سلول، جریان مدار کوتاه (jsc) در بازه دمایی 230 تا 330 درجه کلوین ثابت می ماند، و به همین علت در شبیه سازیjsc (و درنتیجه تولید حاملین بار g) را ثابت فرض می نماییم که با محاسبات صورت گرفته مقدار آن برابر با 2 ma/cm21 = 2 jscمی باشد. دوم: ما تاثیر آلایش را بر روی ترابرد بار و پارامترهای مشخصه های سلول های خورشیدی با توده ناهمگون که براساس p3ht و pcbm را مورد بررسی قرار داده ایم. ما تراکم آلایش را توسط مدل سوق و پخش را مورد تحلیل قرار داده و وابستگی های جریان و ولتاژ را در آلایش های مختلف مطالعه کرده ایم. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که در سلول های خورشیدی آلی با ساختار توده ای همواره آلایش مواد نیمرسانای پلیمری باعث افزایش مشخصات اساسی سلول می شود به طوریکه بازده سلول با افزایش میزان آلایش تا 6 افزایش می یابد که این نتایج در توافق خوبی با نتایج گزارش شده می باشد. سوم: در این قسمت، ما روش زمان پرواز یک بسته بار را مورد استفاده قرار داده ایم، که توسط یک پالس ولتاژ سرعت سوق وتحرک پذیری حفره ها را در نیم رساناهای آلی محاسبه کرده ایم. این تکنیک شامل اعمال یک ولتاژ به آند و محاسبه تاخیر زمانی تزریق حاملین بار به الکترود دیگر می باشد. این روش روش ساده ای برای بررسی خواص ترابرد بار در نیم رساناهای آلی می باشد. تاثیر میدان الکتریکی بر روی تحرک پذیری در دو ولتاژ 100 ولت و 50 ولت برای آرایش زمان پرواز بررسی شد و مشاهده گردید که تحرک پذیری حفره در 100 ولت نسبت به سایر ولتاژها را دارد.