در این پایان نامه دو گروه از ترکیب های بین فلزی به ازای 7 و 5 ،3 ،1 x = و به ازای 4 و0 x = و r = y, gd, er, tm و همچنین ترکیب مورد مطالعه قرار گرفته و نتایج در دو بخش ارائه شده است. در بخش اول, تأثیر نشاندن کبالت به جای آهن بر پارامتر های شبکه, دمای کوری (tc), دمای بازجهت گیری اسپینی (tsr), مغناطش اشباعی و خواص مغناطوالاستیکی و مغناطوترابری ترکیب های به ازای 7 و 5 ،3 ،1 x =بررسی شده اند. مطالعات ساختاری نشان می دهد که ترکیب هایی با تک فاز هستند و در ساختار چارگوشی با گروه فضایی بلوری می شوند. ثابت های شبکه و حجم یاخته یکه به طور خطی با افزایش کبالت کاهش می یابد. نتایج اندازه گیری های ترمومغناطیسی نشان می دهد که دمای کوری و دمای بازجهت گیری اسپینی این ترکیب ها با افزایش تراکم کبالت افزایش می یابد. منحنی هم دمای مغناطش اشباع بر حسب تراکم کبالت (x) نشان داد که مغناطش اشباعی در دماهای k 150 t < به ازای 1 x = و در دماهای بالاتر به ازای 3 x = بیشینه است. اندازه گیری خواص مغناطوالاستیکی این ترکیب ها نشان می دهد که مغناطوتنگش طولی (?l) در حوالی tsrرفتار نابهنجار از خود نشان می دهد. همچنین دیده شد که ?l با افزایش تراکم کبالت کاهش می یابد. منحنی های مغناطو تنگش ناهمسانگرد (??) در این ترکیب ها رفتار اشباعی در دماها و میدان های مختلف از خود نشان می دهند. رفتار اشباعی در ترکیب به ازای 3 x = در دمای بالاتری نسبت به ترکیب ها با 5 و 1 x = رخ می دهد. همچنین مغناطو تنگش حجمی این ترکیب ها به شدت در دمای باز جهت گیری اسپینی افزایش می یابد. نتایج به دست آمده از اندازه گیری های انبساط گرمایی نشان می دهد که ترکیب با 1x = رفتار اینوار گونه دارد. همچنین انبساط گرمایی و ضریب انبساط گرمایی تمام ترکیب ها در دمای بازجهت گیری اسپینی از خود رفتار نا بهنجاری نشان می دهند. مقاومت ویژه الکتریکی نیز با افزایش جانشانی کبالت کاهش می یابد. در بخش دوم, تأثیر نشاندن سیلیکون و کبالت به جای آهن بر خواص ساختاری, مغناطیسی و مغناطوالاستیکی ترکیب های به ازای r = y, gd, er, tm بررسی شده اند. همچنین خواص ساختاری و مغناطوالاستیکی ترکیب مورد مطالعه قرار گرفت. مطالعات ساختاری نشان می دهد که ترکیب ها تک فاز هستند. نتایج نشان داد که ترکیب های شامل y, er و tm در ساختار شش گوشی با گروه فضایی بلوری می شوند و ترکیب شامل gdو ce در ساختار سه گوشی با گروه فضایی بلوری می شوند. ثابت های شبکه و حجم یاخته یکه با نشاندن si و همچنین co به جای آهن کاهش می یابند. نتایج پذیرفتاری مغناطیسی متناوب وجود گذار باز جهت گیری اسپینی را در ترکیب های به ازای er و tm تأئید می کند. همچنین دمای باز جهت گیری با جانشانی si و co افزایش می یابد. نتایج خواص مغناطوالاستیکی نشان می دهد که با نشاندن si مقادیر مغناطوتنگش تمام ترکیب ها نسبت به ترکیب های 17fe2r تغییر علامت داده و کاهش می یابد. در ترکیب های و رفتار اشباعی تنها در نزدیکی دمای کوری (tc) دیده می شود, در حالی که در ترکیب , رفتار اشباعی پیش از دمای باز جهت گیری اسپینی (tsr) رخ می دهد. مغناطوتنگش حجمی ترکیب های شامل er و tm رفتار نابهنجاری را در حوالی tsr از خود نشان می دهند. نتایج نشان داد که در ترکیب های سهم مغناطوتنگش زیر شبکه خاکی نادر منفی و با مغناطوتنگش ناشی از زیر شبکه آهن قابل مقایسه است. در حالی که در ترکیب های , این سهم مثبت و بزرگتر از سهم زیر شبکه آهن است. نتایج انبساط گرمایی نشان داد که مغناطوتنگش حجمی خودبخودی و رفتار اینوار گونه با جانشانی si کاهش می یابد. مغناطوتنگش خودبخودی ترکیب نسبت به سایر ترکیب ها بیشینه است. به استثنای ترکیب , انبساط گرمایی با جانشانی co افزایش می یابد. به علاوه در ترکیب های و , انبساط گرمایی و ضریب انبساط گرمایی در tsr رفتار نابهنجاری از خود نشان می دهند.

در این پایان نامه به بررسی اثر آلایش mo و شرایط ساخت روی خصوصیات مختلف ساختاری، الکتریکی، مغناطیسی و پدیده ی جدایی فاز در منگنایت های(lcmmo) la0.5ca0.5mn1-xmoxo3 و همچنین منگنایت با نظم بار pr0.5sr0.5mno3 پرداخته شده است. ترکیب lcmmoبا آلایش های08/0، 06/0، 04/0، 02/0، 0x= برای بررسی پدیده جدایی فاز و خواص ساختاری، الکتریکی و مغناطیسی به روش حالت جامد ساخته شدند. بعد از تهیه ی قرص، یکسری از نمونه ها را با آهنگ خنک شدن و یکسری دیگر از نمونه ها را بدون آهنگ خنک شدن در کوره کلوخه سازی کردیم. تحلیل الگوی پراش پرتوی ایکس نمونه هایی که آهنگ خنک شدن داشتند و همچنین و نمونه هایی که بدون آهنگ خنک شدن بودند، با آلایش های 04/0، 06/ و08/0 نسبت به نمونه ی صفر قله های ناخالصی را نشان دادند. به کمک تحلیل ریتولد دریافتیم که همه ی ترکیبات ساختار اورتورمبیک با گروه فضاییpbnm داشتند. با افزایش آلایش ثابت های شبکه و حجم یاخته برای نمونه-های با آهنگ خنک شدن و نمونه های بدون آهنگ خنک شدن رفتار منظمی نداشتند. افزایش ثابت های شبکه و حجم یاخته به دلیل ورود یون mn +2 با شعاع یونی بزرگتر نسبت به mn +3است، وقتی که مولیبدنیم وارد فاز شده باشد. همچنین افزایش این ثابت ها و حجم در آلایش-های 06/0 و08/0 به دلیل افزایش تهی جا در جایگاه کلسیم است. عکس های sem از نمونه های با آهنگ خنک شدن تغییر واضحی را نشان ندادند و میزان تخلخل در نمونه ها زیاد بود. در منحنی پذیرفتاری مغناطیسی نمونه ها به طورکلی دو گذار یکی در دماهای بین k270-240(tco)و دیگری در دماهای بین k170-140(tc) مشاهده شد، که نشان می دهد در این نمونه ها همزیستی فاز فرومغناطیسی و نظم بار پاد فرومغناطیسی وجود دارد. اندازه گیری پذیرفتاری مغناطیسیac نمونه ها نشان دادند که با افزایش آلایش در نمونه های با آهنگ خنک شدن تا 04/0، دمای tcکاهش و سپس افزایش پیدا می کند و در نمونه های بدون آهنگ خنک شدن تا 02/0 کاهش و بعد افزایش می یابد. در نمونه ی آلایشی 02/0 با آهنگ خنک شدن که mo وارد فاز شده بود، دمای گذار را به دلیل تضعیف تبادل دوگانه کاهش داده است. اما آلایش mo در نمونه های دیگر از آنجا که وارد فاز نشده، به صورت فاز ناخالصی camoo4 آشکارشده است و با افزایش تهی جای ca، سبب افزایش دمای کوری در نمونه ها شده است. نمودارهای مقاومت الکتریکی نمونه های با آهنگ خنک شدن، رفتاری موافق با پذیرفتاری داشتند، اما نمونه های بدون آهنگ خنک شدن رفتار نامنظمی داشتند. برای محاسبه ی میزان اکسیژن نمونه ها از روش تیتراسیون یدومتری استفاده شد و میزان کاهش اکسیژن در دو سری از نمونه های بدون آلایش تقریبا حدود 05/0 بدست آمد. نمونه های دیگر،pr0.5sr0.5mno3 به روشی مشابه سل ژل ساخته شدند. ابتدا یکسری با تکلیس در دمای °c700، در دماهای°c 900و c °1350کلوخه سازی شدند و یکسری دیگر با تکلیس در دمای c? 900، در دماهای c1100?،c1200?،c1300?وc1450? کلوخه سازی شدند. تحلیل پراش پرتوی ایکس این دو گروه نمونه های psmo نشان دادند که ساختارتتراگونال دارند. با افزایش دمای کلوخه سازی ثابت ها و حجم یاخته واحد نمونه های psmo در اثر افزایش اندازه بلورک ها و کاهش فشار سطحی افزایش داشتند. در پذیرفتاری مغناطیسی ac نمونه ها دو گذار در دماهای tcو tn دیده شد که نشان دهنده ی همزیستی فاز فرومغناطیسی و پادفرومغناطیسی است. در نمونه های با تکلیس c700? با افزایش دمای کلوخه سازی دمای کوری کاهش پیدا کرده و دمای نیل افزایش پیدا کردند. در نمونه های با تکلیس c900? نیز دیده شد که با افزایش دمای کلوخه سازی، دمای کوری در نمونه ها تقریبا کاهش یافتند(تغییرات ناچیزی داشتند) و دمای نیل به طور ناچیز افزایش پیدا کردند. همان طور که می دانیم با افزایش دمای کلوخه سازی حالت پایه در ترکیب افزایش می یابد. در نمونه های ما نیز با تکلیس c700? افزایش دمای نیل و کاهش دمای کوری دیده شده، که بیانگر افزایش فاز پادفرومغناطیس حالت پایه در ترکیب است. مقاومت الکتریکی نمونه ها رفتار عایق گونه را نشان دادند. در واقع می توان گفت که ما با ساخت نمونه در دماهای مختلف توانستیم پدیده جدایی فاز را با دما کنترل کنیم.

در این تحقیق خواص ساختاری، الکتریکی و مغناطیسی ترکیب نانوساختار la0.85ba0.15mno3، مورد بررسی قرار گرفت. ترکیب نانو ساختار la0.85ba0.15mno3، با استفاده از دو روش سل ژل و روش جدید آسیاب حالت جامد مواد اولیه در حضور اسید سیتریک، ساخته شد. از برتری های روش جدید معرفی شده در این تحقیق، سرعت بالای فرآیند ساخت، نسبت به روش های شیمیایی مثل سل ژل می-باشد. از طرفی نانوذرات ما پس از فرآیند آسیاب به دست نمی آیند و مانند روش سل ژل پس از مرحله پخت حاصل می شوند، بنابراین تنش های موجود در روش آسیاب کاری در فرآیند ساخت وجود ندارد. بعد از ساخت ترکیب در قسمت بعد به بررسی اثر اندازه دانه ها بر خواص ساختاری و مغناطیسی نمونههای پودری la0.85ba0.15mno3، پرداخته شد. با استفاده از طیف پراش پرتو x، به بررسی تشکیل فاز مورد نظر و اندازه ی بلورک ها در نمونه های ساخته شده به هر دو روش پرداختیم. و با استفاده از نرم افزار fullprof و تحلیل ریتولد، ساختار بلوری نمونه ها، لوزی وجه تعیین شد و هم چنین ثابت های شبکه و حجم یاخته ی واحد نمونه ها محاسبه شد. با استفاده از میکروسکوپ الکترون روبشی گسیل میدانی (fe-sem) و میکروسکوپ الکترون عبوری (tem)، اندازه ی دانه های ساخته شده به هر دو روش در محدوده نانومتری به دست آمد. نتایج حاصل از اندازه گیری پذیرفتاری مغناطیسی ac، نمونه ها نشان داد که با کاهش اندازه ی دانه ها، مقدار پذیرفتاری و دمای گذار کاهش می یابد. اندازه گیری بخش موهومی پذیرفتاری مغناطیسی ac، نمونه ی ساخته شده به روش جدید در دمای oc620، گذار ابرپارامغناطیس را در دماهای پایین نشان داد. دمای قفل شدگی نمونه های ابرپارامغناطیس، با کاهش اندازه ی دانه ها به سمت دماهای پایین تر منتقل می شود. و از اندازه گیری پذیرفتاری مغناطیسی نمونه ی ساخته شده به روش سل ژل در دمای oc1350، در میدان های مختلف، حالت غیرمتعارفی مشاهده شد که با توجه به شدت میخ کوبی ضعیف دیواره ی حوزه ها در این نمونه ها قابل توجیه است. در قسمت بعد، به بررسی اثر دمای کلوخه سازی بر روی خواص ساختاری، مغناطیسی و الکتریکی نمونه های ساخته شده به هر دو روش پرداختیم. در طیف پراش پرتو x این نمونه ها هیچ گونه تغییر ساختاری مشاهده نشد. با استفاده از نرم افزار fullprof و تحلیل ریتولد، ساختار بلوری نمونه ها، لوزی وجه تعیین شد و هم چنین ثابت های شبکه و حجم یاخته ی واحد نمونه ها محاسبه شد. اندازه گیری پذیرفتاری مغناطیسی ac، نمونه ها نشان داد که با افزایش دمای کلوخه سازی در نمونه های ساخته شده به هر دو روش، مقدار پذیرفتاری افزایش یافته، که به علت افزایش نظم مغناطیسی نمونه ها در نتیجه افزایش اندازه ی دانه ها ست. با مقایسه پذیرفتاری مغناطیسی نمونه ی حجمی ساخته شده به روش سل ژل در دمای oc1350، با نمونه ی پودری آن، مشاهده شد که حالت غیرمتعارف به طور ضعیف تری در نمونه ی حجمی وجود دارد، که به خاطر شکل گیری بهتر مرزدانه ها و شدت میخ کوبی بیشتر دیواره ی حوزه ها، در نتیجه ی کلوخه سازی نمونه ها است. و در نهایت مقاومت الکتریکی نمونه های کلوخه سازی شده اندازه گیری شد و مشاهده شد که با افزایش دمای کلوخه سازی در نمونه های ساخته شده به هر دو روش، رفتار عایق گونه از بین رفته و گذار عایق- فلزی مشاهده می شود. با افزایش دمای کلوخه سازی دمای گذار عایق- فلزی به سمت دماهای بالاتر منتقل شده است

در حال حاضر در مبحث ابررسانائی مطالعات متعددی روی تک بلورهائی از ابررساناهای دمای بالا (htsc ) به فرم لایه نازک صورت گرفته است. نوارهای ابررسانای htsc در حال پیشرفت برای استفاده در کابل های انتقال توان ac ، نوارهای لایه نازک همبافته برای بررسی کاربردهای منفعل میکروویو، مانند فیلترهای ارتباط بی سیم، قراردارند. در کاربردهای عملی کاهش اتلاف انرژی از اهمیت زیادی برخوردار است. در این پایان نامه قصد داریم تاثیر جریان را در کاهش اتلاف انرژی بررسی کنیم. اتلاف ac روش حل عددی در ابررساناهائی است که تحت اثر میدان عمود بر سطح قراردارند. خواص الکترومغناطیسی نوار را بوسیله توزیع جریان سطحی و مولفه عمودی میدان مغناطیسی در طول نمونه، می-توان بدست آورد. معادلات تجربی چگالی جریان سطحی ومیدان مغناطیسی عمودی برای چگالی جریان سطحی توسط mc donald و clem ارائه شده اند. برای حل این معادلات خود سازگار از روش حل عددی، که بوسیله برنامه نویسی کامپیوتری امکان پذیر است، استفاده می کنیم. برای مطالعه وابستگی چگالی جریان موضعی بحرانی به میدان مغناطیسی، مدل های متفاوتی وجود دارد که از آن جمله می توان به مدل های kim ، bean ، ire – yamafuji و بینابین اشاره کرد.کاهش اتلاف ac برای نوار ابررسانای واقع در میدان مغناطیسی عمودی توسط k. kajikawa و همکارانش در سال 2005 محاسبه شده است. جریان را در دو جهت، مثبت ومنفی محور y اعمال می کنیم و به بررسی تاثیر جریان انتقالی در تغییرات اتلاف ac در حالی می پردازیم که نمونه در یک میدان مغناطیسی خارجی عمود بر آن قرار دارد. پس ازمحاسبه معادلات مورد نیاز برای اتلاف ac در یک نوار ابررسانا، تغییرات حاصل شده در مغناطش ونمودارهای پسماند آن، همچنین تغییرات در اتلاف ac انرژی را برای یک نوار ابررسانا محاسبه می کنیم، ونمودارهای مربوطه را رسم می نمائیم. سپس تغییرات ایجاد شده در اتلاف و مغناطش را پس از اعمال جریان انتقالی، با حالت بدون جریان مقایسه می کنیم.

تحقیق حاضر از دو بخش تشکیل شده است. در بخش اول به ساخت و بررسی خواص ساختاری و نوری نانوذرات اکسید روی خالص پرداخته شده است و در بخش دوم اثر آلایش عنصر فلز واسطه ی fe در ترکیب اکسید روی بر روی خواص ساختاری، نوری و مغناطیسی این ترکیب بررسی شده است. نانوذرات اکسید روی خالص و آلاییده با استفاده از روش جدید تجزیه ی حرارتی استات ها در حضور اسید سیتریک تولید شدند. بعد از ساخت ترکیب اکسید روی خالص به بررسی اثر پارامترهای مختلف ساخت از قبیل زمان آسیاب کاری، دمای پخت و زمان پخت بر روی اندازه ی دانه ها و میزان ناخالصی های مولکولی موجود در ترکیب پرداخته شد. همچنین اثر دمای پخت بر خواص نوری اکسید روی نیز بررسی شد. با آنالیز طیف پراش پرتو ایکس شکل گیری ساختار ورتسایت این ترکیب بدون تشکیل هیچگونه ناخالصی قابل مشاهده ای مشخص نشد. با استفاده از رابطه ی دیبای-شرر تغییرات اندازه ی دانه ها با تغییر پارامترهای مختلف ساخت بررسی شد. میزان ناخالصی های کربنی موجود در نمونه ها نیز با آنالیز طیف ft-ir نمونه ها بررسی شد. مقایسه ی طیف جذبی در ناحیه ی فرابنفش-مرئی نمونه های پخت شده در دماهای مختلف نشان داد که با کاهش دمای پخت و در نتیجه کاهش اندازه ی ذرات گاف انرژی بزرگ تر می شود که این افزایش گاف انرژی با کاهش اندازه ی ذرات به اثرات کوانتومی ناشی از بیش از حد کوچک شدن اندازه ی نانوذرات نسبت داده می شود. آنالیز طیف pl نمونه های پخت شده در دماهای مختلف وجود نقایص نقطه ای از قبیل تهی جاهای اکسیژن و روی میان شبکه ای در نمونه ها را نشان داد. در قسمت بعد ترکیبات zn1-xfexo با 03/0، 05/0، 075/0 و 1/0 =x ساخته شد و خواص ساختاری، نوری و مغناطیسی آنها بررسی شد. آنالیز طیف xrdی این ترکیبات نشان داد که همه ی نمونه ها دارای ساختار ورتسایت هستند و تا آلایش 10 درصد fe وارد ترکیب شده است و هیچگونه فاز ناخالصی تشکیل نشده است. آنالیز طیف ft-ir نمونه ها نشان داد که با افزایش میزان آلایش به دلیل جانشینی fe در جایگاه zn و در نتیجه کاهش میزان پیوندهای znoی موجود در نمونه، شدت پیک مربوط به پیوند zno کاهش می یابد. طیف pl نمونه های آلاییده نیز نشان داد که با افزایش میزان آلایش، میزان تهی جاهای اکسیژن در ترکیب کمتر می شود و خواص نوری نمونه بهبود می یابد. با اندازه گیری های مغناطش بر حسب میدان مغناطیسی در دمای اتاق نمونه ها دیده شد که نمودار m-h همه ی نمونه ها دارای حلقه پسماند هستند، در نتیجه همه ی نمونه های ساخته شده در دمای اتاق فرومغناطیس هستند. همچنین منحنی m-h نمونه ی آلاییده با 10 درصد آهن، کاهش میزان مغناطش با افزایش دمای اندازه گیری را نشان می دهد.

ساخت نانو ساختارهای اکسیدهای فلزی، مطالعه ی خواص آنها و کاربردهایشان در زمینه ی انرژی و محیط زیست بسیار مورد توجه محققین قرار دارد. نانو ساختارهای اکسیدهای فلزی رده ای از مواد هستند که خواص آنها درگستره وسیعی از فلزات تا نیم رساناها را شامل می شود. روش های ساخت و مشخصه یابی این نانو ساختارها به خاطر داشتن خواص فیزیکی متنوع و فعالیت کاتالیتیکی بالای آنها توسعه ی بسیاری یافته است. در این پایان نامه روش های ساخت نانو ساختارهای اکسیدهای آهن و کبالت معرفی و نتایج آن آمده است. روش مورد استفاده برای سنتز این نانو ذرات، روش مکانوشیمیایی و کلوخه سازی در دماهای مختلف است. اکسیدهای مورد بررسی در این پایان نامه، ?co?_3 o_4، coo و ?fe?_3 o_4 هستند که از آنها آنالیزهای xrd، sem، tem، ftir و اندازه گیری های مغناطیسی به عمل آمد. اندازه گیری های xrd، tem و sem نشان می دهد که اندازه ی نانو ذرات ?co?_3 o_4 و coo ی سنتز شده در محدوده ی nm 50-25 است. از آنجایی که اکسید کبالت دوظرفیتی ناپایدار است، برای ساخت و پایدار سازی نانو ذرات coo روش جدیدی معرفی شده است. برای نانو ذرات fe3o4 نیز، تحلیل xrd نشان داد که اندازه ی این نانو ذرات در محدوده ی nm 20-8 است. اندازه گیری های مغناطیسی نشان می دهد که این ذرات در دمای اتاق ابر پارامغناطیس هستند و مغناطش اشباع آنها کمتر از مقدار آن برای ترکیب حجمی متناظر است، این نانو ذرات پسماند ناچیزی در دمای اتاق از خود نشان می دهند

ابتدا، خواص ساختاری، مغناطیسی و الکتریکی منگنایت های pr1-xagxmno3 با استفاده از طیفهای پراش پرتو ایکس و تحلیل آنها، تصاویر sem، پذیرفتاری مغناطیسی متناوب ، مقاومت الکتریکی، مغناطو مقاومت، مغناطش برحسب دما ، حلقه پسماند، گرمای ویژه و مغناطوگرما مورد مطالعه قرار گرفته اند. شواهدی ارائه شده اند که نشان می دهند به احتمال خیلی زیاد ag در جایگاه pr جانشین نمی شود بلکه به صورت نقره فلزی در مرزدانه ها قرار می گیرد. مطالعه پذیرفتاری مغناطیسی متناوب نشان می دهد که دیواره حوزه های مغناطیسی در این منگنایت ها رفتارهایی جالب توجه و غیرعادی از خود نشان می دهند. برای توصیف این رفتارها یک سازوکار مبتنی بر میخکوبی دیواره ها در مرزدانه ها ارائه شده است. خارج شدن دسته جمعی دیواره ها از مرزدانه ها به همراه جابجایی های نسبتاً بزرگ باعث به وجود آمدن یک برآمدگی در پذیرفتاری مغناطیسی در دمایی کمتر از دمای گذار می شود. برای یک چنین اتفاقی، میدان اعمالی می بایست بیشتر از یک حد آستانه باشد. نتایج نشان می دهند که جفت شدگی بین دانه ای در مرزدانه ها نقش مهمی در دینامیک دیواره حوزه های مغناطیسی دارد. یک پسماند گرمایی جالب در پذیرفتاری مغناطیسی در دماهای کمتر از دمای برآمدگی مشاهده شد و به برگشت ناپذیری گرمایی در میخکوب شدن دیواره ها نسبت داده شده است. وابستگی پذیرفتاری به بسامد با توجه به وابستگی زمان واهلش دیواره ها به دما مورد بررسی قرار گرفته است. مغناطوگرمای نمونه ها مورد بحث قرار گرفته است. یک تغییر در علامت مغناطوگرما (مغناطوگرمای معکوس) در حدود 80 کلوین در نمونه 0.05= x مشاهده شده است که به حضور هم زمان دو فاز فرومغناطیس و پادفرومغناطیس کج شده در این نمونه ارتباط داده شده است. اندازه گیری مقاومت الکتریکی بر حسب دما نشان می دهد که نمونه ها عایق-گونه رفتار می کنند و گذار فاز عایق - فلز در آنها رخ نمی دهد. در قسمت دوم، خواص مغناطیسی و ساختاری نانوذرات ترکیب پادفرومغناطیس lafeo3، نانوذرات ni/nio و نانوذرات nio با استفاده از طیف های پراش پرتو ایکس و تحلیل آنها، تصاویر tem و fe-sem، مغناطش برحسب دما و حلقه پسماند مورد بررسی قرار گرفته اند. رفتارهای مغناطیسی نانوذرات lafeo3 در قالب یک مدل مغزه/پوسته و با در نظر گرفتن یک پوسته فرومغناطیس گونه و یک مغزه پادفرومغناطیس برای ذرات قابل توصیف هستند. برای اولین بار ظهور پدیده بایاس تبادلی (جابجایی حلقه پسماند در راستای میدان بعد از سردسازی نمونه در میدان 50koe) در نانوذرات lafeo3 گزارش شده است. این پدیده به جفت شدگی تبادلی بین پوسته فرومغناطیس و مغزه پادفرومغناطیس ذرات ارتباط داده شده است. نتایج نشان می دهند که افزایش میدان بایاس تبادلی در دماهای پایین با کاهش در میدان وادارندگی همراه است. این رفتار با در نظرگرفتن فعالسازی گرمایی مغزه پادفرومغناطیس ذرات توصیف شده است. نانوذرات ni/nio با یک روش نسبتاً جدید ساخته شده اند. مزیت این روش این است که درصد نیکل به آسانی با دمای ساخت قابل کنترل است. تحلیل نتایج نشان می دهد که نانوذرات ni/nio را می توان به صورت مجموعه ای از گشتاورهای فرومغناطیس به علاوه یک حالت بی نظم ساختاری و مغناطیسی در nio که باعث بروز رفتار شیشه اسپینی در دماهای پایین می شود، در نظر گرفت. یک روش نسبتاً ساده و سریع جهت ساخت نانوذرات nio ارائه شده است که قابلیت استفاده برای سایر اکسیدهای فلزی را هم دارد.

در این پژوهش ابتدا خواص ساختاری، مغناطیسی، الکتریکی و مغناطومقاومت در میدان های پایین نمونه های la0.8sr0.2mno3/x mnfe2o4 با% 10 ~ 0 = x درصد وزنی مورد بررسی قرار گرفت. نمونه ی la0.8sr0.2mno3 به روش جدید تجزیه ی حرارتی استاتها درحضور اسید سیتریک و نانوذرات mnfe2o4 به روش سل ژل تهیه شد. از مزیت های روش جدید تجزیه ی حرارتی، سرعت بالای فرآیند ساخت نسبت به روش های شیمیایی می باشد. از طرفی ذرات ما پس از فرآیند آسیاب بدست نمی آیند و پس از مرحله ی پخت حاصل می شوند، بنابراین تنش های موجود در روش آسیاب کاری در فرآیند ساخت وجود ندارد. بررسی ساختاری نمونه ها توسط دستگاه پراش پرتو ایکس نشان داد که در تمام نمونه ها ساختار بلوری لوزی وجهی شکل گرفته است. اندازه گیری پذیرفتاری مغناطیسی ac و مقاومت الکتریکی نمونه ها نشان داد ، با افزایش mnfe2o4 پهنای گذار مغناطیسی و مقاومت الکتریکی افزایش و دمای گذار عایق - فلز نمونه ها کاهش یافته است که ناشی از افزایش اثرات مرزدانه ای است. همچنین مغناطومقاومت در دمای 77 کلوین با افزایش درصد ناخالصی برای xهای بین 0 تا 7.5 درصد افزایش و سپس در 10= x کاهش می یابد. تونل زنی وابسته به اسپین و پراکندگی در سطوح مرزدانه ها دلیلی برای افزایش مغناطومقاومت در x<7.5 است، این در حالی است که کاهش مغناطومقاومت به ازای 10 = x به افزایش بیش از حد ضخامت مرزدانه ها و تضعیف تونل زنی وابسته به اسپین بین سطوح دانه ها مربوط می شود. در قسمت دوم این پژوهش، تاثیر اندازه دانه ها بر خواص ساختاری، مغناطیسی، الکتریکی و مغناطومقاومت نمونه یla0.9ba0.1mno3 مورد مطالعه قرارگرفت. نمونه ها به روش تجزیه ی حرارتی نیترات ها تهیه و در دو دمای 800 درجه سانتیگراد و 1350 درجه سانتیگراد کلوخه سازی شد. نتایج حاصل از پراش پرتو ایکس نشان داد که با افزایش اندازه ی دانه ها از پهنای قله ها کاسته شده و شدت پراش افزایش می یابد. پارامترهای شبکه و حجم یاخته ی بسیط با استفاده از نرم افزار fullprof و تحلیل ریتولد محاسبه و تعیین شد نمونه ها دارای ساختار لوزی وجهی با گروه فضایی r-3c هستند. عکس های میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) نیز نشان داد که با افزایش دمای کلوخه سازی اندازه ی دانه ها افزایش یافته و اندازه ی دانه های نمونه های ساخته شده در دو دمای 800 و 1350 درجه سانتیگراد به ترتیب در محدوده ی نانومتری و میکرومتری قرار دارند. اندازه گیری پذیرفتاری مغناطیسی ac نشان داد که در هر دو نمونه گذار پارامغناطیس – فرومغناطیس وجود دارد و با افزایش اندازه ی دانه ها مقدار پذیرفتاری افزایش می یابد که ناشی از کاهش بی نظمی های سطحی با افزایش اندازه ی دانه ها می باشد. دمای کوری نیز با کاهش اندازه ی دانه ها به دلیل افزایش اکسیژن از مقدار استوکیومتری در نمونه ی 800 درجه سانتیگراد افزایش می یابد. علاوه بر آن، در نمونه پخت شده در دمای 1350 درجه سانتیگراد، خوشه های شیشه ی اسپینی شکل گرفته است. این موضوع، با اندازه گیری پذیرفتاری مغناطیسی نمونه ها در فرکانس های مختلف، تطبیق داده ها با مدل توان دینامیکی بحرانی و محاسبه ی جابه جایی نسبی دمای یخ زدگی بر بازه ی لگاریتمی فرکانس بررسی و تأیید شد. همچنین با افزایش اندازه ی دانه، به دلیل کاهش اثرات مرزدانه ای، مقدار مقاومت ویژه الکتریکی در دماهای بالا کاهش و دمای گذار عایق - فلز افزایش یافته است. در نمونه ی با ابعاد نانومتری گذار عایق-فلز در دماهای پایینتر از گذار فرومغناطیس-پارامغناطیس روی می دهد که با استفاده از مدل مغزه-پوسته قابل توجیه است. همچنین تغییر در استوکیومتری اکسیژن، سبب رفتار فلزگونه این ترکیب در دماهای پایین شده است. اندازه گیری مغناطومقاومت نمونه ها بر حسب دما نیز نشان داد که با افزایش اندازه ی دانه ها مغناطومقاومت مربوط به بخش غیرذاتی کاهش یافته و مغناطومقاومت مربوط به قسمت ذاتی افزایش می یابد که با توجه به نقش مرزدانه ها در مغناطومقاومت در میدان های ضعیف قابل انتظار است.

در این تحقیق ترکیب منگنایت la0.5ca0.5mno3(lcmo) با اندازه دانه های مختلف در محدوده ی نانو - میکرومتر با استفاده از روشی جدید که بر پایه ی آسیاب حالت جامد استات های مواد اولیه در حضور اسید سیتریک بود، ساخته شد و خصوصیات مختلف این ترکیب از قبیل ساختار بلوری، خصوصیات الکتریکی و مغناطیسی مورد بررسی قرار گرفت. بعد از آن در بخش دوم کار، به منظور بررسی اثر اندازه ی یون در جایگاه a منگنایت ها بر خواص ساختاری، مغناطیسی و الکتریکی ترکیب la0.5ca0.5-xsrxmno3 (lcsmo) با 0.5 x? ? 0، در دمای 1350 درجه سانتیگراد ساخته شد و خواص مختلف آن بررسی شد. طیف پراش پرتو ایکس نمونه های lcmo با دماهای پخت مختلف، نشان دهنده ی رشد دانه ها با افزایش دمای پخت می باشد و هیچ گونه تغییر ساختاری مشاهده نشد. به کمک نرم افزار fullprof و تحلیل ریتولد ساختار بلوری نمونه های lcmo اورتورومبیک با گروه فضایی pnma ، به دست آمد. با افزایش دمای پخت حجم یاخته ی واحد کاهش یافته است. تحلیل میکروسکوپ الکترونی روبشی sem نشان داد که با افزایش دمای پخت اندازه ی دانه ها از نانو تا میکرومتر تغییر یافته است. با استفاده از اندازه گیری پذیرفتاری مغناطیسی متناوب نمونه های lcmo یک گذار فاز پارامغناطیس به فرومغناطیس برای همه ی نمونه ها مشاهده شد و با افزایش دمای پخت و افزایش اندازه ی دانه ها، فاز پادفرومغناطیس به همراه نظم بار دیده شد. به علت وجود همزمان دو فاز فرومغناطیس و پادفرومغناطیس در نمونه ها و پدیده ی جدایی فاز که ناشی از گذار فاز مرتبه ی اول است در پذیرفتاری مغناطیسی نمونه ها یک پسماند حرارتی وجود دارد. اندازه گیری مقاومت نمونه های lcmo نشان داد که نمونه ها رفتار عایق گونه دارند و در همه ی آن ها پسماند حرارتی دیده می شود. بعد از آن الگوی پراش پرتو ایکس نمونه های lcsmo نیز اندازه گیری و بررسی شد. تحلیل ریتولد نمونه های lcsmo نشان داد که برای آلایش های 05/0x= تا 3/0 x=ساختار بلوری اورتورومبیک با گروه فضایی pnma می باشد و برای آلایش های 4/0x= و 5/0 x=ساختار بلوری به تتراگونال با گروه فضایی 14/mcm تغییر یافته است. همچنین با افزایش میزان آلایش حجم یاخته ی واحد افزایش یافته است. اندازه گیری پذیرفتاری مغناطیسی نمونه های ترکیب lcsmo، یک گذار پارامغناطیس به فرومغناطیس و فرومغناطیس به پادفرومغناطیس را برای همه نمونه ها نشان داد که با افزایش میزان آلایش قله ی پادفرومغناطیس تضعیف و فاز فرومغناطیس تقویت شده است. همچنین منحنی پذیرفتاری نمونه ها در سرد شدن وگرم شدن متفاوت بوده و دارای پسماند حرارتی می باشدکه با افزایش میزان آلایش در ترکیب پسماند حرارتی کمتر شده است. اندازه گیری مقاومت الکتریکی نمونه های ترکیب lcsmo نشان داد که نمونه ها با آلایش 05/0 x=تا 4/0x= دارای رفتار عایق گونه بوده و با افزایش میزان آلایش مقاومت نمونه ها و پسماند حرارتی کاهش یافته است. نمونه با میزان آلایش 5/0 در ترکیب lcsmo رفتار متفاوتی دارد و یک گذار عایق- فلز در آن مشاهده شد که این گذار پهن بوده و چندان قوی نیست.

در این تحقیق به بررسی تاثیر آلایش یون دیامغناطیسی و شرایط ساخت، روی خصوصیات مختلف ساختاری، مغناطیسی و الکتریکی منگنایت lamn1-xcuxo3 پرداخته شده است. نمونه ها به روش جدید تجزیه ی حرارتی استات ها ساخته شدند. این روش بر پایه ی آسیاب حالت جامد استات های مواد اولیه به همراه اسید سیتریک استوار است. در این تحقیق دمای کلوخه سازی برای نمونه ها 1200 در جه سانتی گراد است. لازم به ذکر است که به منظور بررسی تاثیر دمای کلوخه سازی در خصوصیات مختلف ترکیبات، نمونه ی با درصد آلایش 05/0x= به دو قسمت تقسیم شد و در دما های 1200 و 1350 درجه ی سانتی گراد کلوخه سازی شد. این دو نمونه به ترتیب نمونه های t1 و t2 نامیده شدند. آنالیز الگوی پراش پرتو ایکس تمامی نمونه ها به همراه تحلیل ریتولد آن ها نشان داد که همه ی ترکیبات به جز نمونه با درصد آلایش 075/0x=، ساختار اورتورمبیک با گروه فضاییpnma دارند. نمونه با درصد آلایش 075/0x= نیز دارای ساختار فضایی رومبوهدرال با گروه فضایی است. مقایسه ی نمودار های تحلیل ریتولد نمونه های t1 و t2 نشان داد که تغییر دمای پخت بر روی ساختار نمونه ها تأثیر قابل ملاحظه ای نداشته است و تنها با افزایش دمای پخت، قله ها تیز تر و واضح تر شده اند. اندازه گیری پذیرفتاری مغناطیسی ac نمونه ها نشان داد که با افزایش میزان آلایش تا درصد 075/x=، دمای گذار کوری به سمت دماهای بالا تر جابجا می شود که بیانگر تقویت برهم کنش تبادل دوگانه در اثر وارد کردن یون دیامغناطیسی در نمونه ها است. بعد از آن با افزایش میران آلایش، در نمونه با درصد آلایش 125/0x= دمای گذار کوری به سمت دما های پایین تر جابجا می شود. که این امر در اثر تضعیف قدرت برهم کنش تبادلی دوگانه در آلایش های بالا است. درکلیه ی نمونه های آلایش یافته، در دما های پایین یک افت در منحنی حقیقی پذیرفتاری مغناطیسی ac مشاهده شد که همراه با یک قله در قسمت موهومی پذیرفتاری است. این قله مربوط به گذار فاز به حالت بی نظم شیشه ی اسپینی در این ترکیبات است. بستگی به فرکانس و میدان پذیرفتاری ac و برازش با مدل توان دینامیکی بحرانی نشان داد که این نمونه ها از خصوصیات سیستم های شیشه ی اسپینی تبعیت می کنند. لازم به ذکر است که نمونه t2 گذار فاز به حالت شیشه ی اسپینی را از خود نشان نداد. نمودار های مقاومت الکتریکی نمونه ها نشان داد که با افزایش آلایش تا درصد آلایش 075/0x= مقاومت ویژه این ترکیبات کاهش می یابد و بعد از آن شروع به افزایش می کند. این پدیده در هماهنگی کامل با نتایج به دست آمده از اندازه گیری پذیرفتاری مغناطیسی ac این ترکیبات است. در نمونه با درصد آلایش 125/0x= سیستم با افزایش شدید مقاومت روبه رو است. برازش نمودارهای مقاومت الکتریکی ویژه ی نمونه ها با دو مدل vrh و sph نشان داد که رفتار مقاومت الکتریکی همه ی نمونه ها، مطابقت خوبی با مدل sph دارد و با افزایش میزان آلایش cu در جایگاه منگنز، انرژی فعال سازی پولارونی کاهش می یابد، تا این که در آلایش 125/0x= شروع به افزایش می کند. در رابطه با تأثیر دمای پخت بر روی نمونه نیز می توان گفت که، با افزایش دمای پخت، انرژی فعال سازی پولارونی افزایش می یابد. این نتایج با نتایجی که قبلا با استفاده از آنالیز نمودارهای پذیرفتاری مغناطیسی و مقاومت الکتریکی به آن رسیده بودیم، در هماهنگی کامل است.

در این تحقیق به بررسی تاثیر ایجاد تهی جا در جایگاه لانتانیوم و شرایط ساخت روی خصوصیات مختلف ساختاری، مغناطیسی و الکتریکی منگنایت la1-xmno3 پرداخته شده است. نمونه ها به روشتجزیه حرارتی استات ها ساخته شدند. به منظور بررسی تاثیر دمای کلوخه سازی در خصوصیات مختلف ترکیبات، نمونه ها به دو سری تقسیم شدند و در دماهای 1200 و 1350 درجه ی سانتیگراد کلوخه سازی شدند و به ترتیب نمونه های دما پایین و دما بالا نامیده شدند. آنالیز الگوی پراش پرتو ایکس نمونه ها نشان داد که اکثر ترکیبات ساختاری لوزی وجه دارند بجزء نمونه15/0 x= دما پایین که ساختاری راست گوشه دارد. و همچنین برای نمونه 15/0 x= دما بالا فاز ناخالصیmn3o4 ظاهر شده است. با افزایش میزان تهی جا در همه ی نمونه ها پارامترهای شبکه و حجم سلول واحد افزایش یافته است.تحلیل عکس های sem گرفته شده از نمونه ها نشان دادکه اندازه ی دانه ها با افزایش دمای کلوخه سازی افزایش می یابد. در عین حال برای محدوده ی تهی جا ایجاد شده در نمونه ها، به نظر می رسد که اندازه دانه ها با افزایش تهی جا همگن تر و کوچکتر شده است. نمودارهای پذیرفتاری مغناطیسی ac نمونه ها نشان دادکه در هر دو سری با افزایش میزان تهی جا در جایگاه لانتانیوم ابتدا دمای کوری افزایش و سپس کاهش می یابد. در نمونه های 01/0=x و 0/0=x دما پایین، سیستم بعد از گذار به حالت فرومغناطسی یک فاز شیشه ی خوشه ی اسپینی را نشان می دهد که دلیل آن افزایش برهمکنش تبادل دوگانه در اثر غالب شدن فاز فرومغناطیسی با نظم کوتاه برد بر برهمکنش ابر تبادلی حالت زمینه با فاز پادفرومغناطیسی در نمونه می باشد. و در نمونه های 05/0=x و 0=x دما بالا سیستم بعد از گذار به حالت فرومغناطسی یک فاز شیشه ی اسپینی را نشان می دهد . در این نمونه ها تقابل میان برهمکنش های فرومغناطیسی و پاد فرومغناطیسی منجر به این می شود که سیستم در دماهای پایین در تعیین حالت پایه ی خود دچار ناکامی شده و یک حالت بی نظم به خود بگیرد. پذیرفتاری مغناطیسی نمونه ها در محدوده ی دمایی که سیستم خاصیت اسپین شیشه ای ویا شیشه ی خوشه ی اسپینی دارد، به فرکانس اعمالی وابسته است. با بررسی نمودارهای مقاومت الکتریکی نمونه ها مشخص شد که با افزایش میزان تهی جا در جایگاه لانتانیوم، مقاومت ویژه نمونه ها ابتدا کاهش یافته و سپس افزایش می یابد. با تطبیق نمودارهای مقاومت الکتریکی نمونه های دما بالاو دما پایین با مدل sph مشخص شد که با افزایش میزان تهی جا، انرژی فعال سازی پولارونی ابتدا کاهش یافته وسپس افزایش می یابد. این روند برعکس دمای کوری نمونه ها می باشد. علاوه بر این، مشخص شد که سرد سازی سریع روش مناسبی برای کنترل میزان اکسیژن در نمونه ها است، بطوریکه نمونه های ساخته شده با سرد سازی سریع، خواص مشابهی با ترکیب lamno3 دارند و اکسیژن این نمونه ها به میزان استوکیومتری نزدیکتر است.

. نمونه ها در دماهای مختلف 600 تا 1200 درجه ی سانتیگراد پخت شدند. طیف پراش اشعه ی ایکس نمونه ها نشان داد که نمونه های ساخته شده در دماهای پایین تر از 900 درجه ی سانتیگراد تک فاز نبوده و موارد متعددی از قله های ناخالصی در طیف آنها مشاهده شده است. نمونه های ساخته شده در دمای 900 درجه ی سانتیگراد و بالاتر در هر دو روش ساخت، سل ژل و edta، تقریباً تک فاز بودند. همچنین به منظور بررسی اثر اکسیژن بر روی نمونه ها، آنها در مجاورت شار آرامی از گاز اکسیژن قرار داده شدند. به منظور بررسی تأثیر آهنگ سردسازی نمونه ها، بعضی از نمونه های پخت شده در دمای 1200 درجه ی سانتیگراد آرام و بعضی دیگر سریع سرد شدند. طرح پراش پرتو ایکس تمام نمونه ها به همراه تحلیل ریتولد آنها نشان داد که تمام نمونه ها دارای ساختار لوزی رخ با گروه فضایی r 3 ?c بوده و هیچ گذار ساختاری در نمونه ها مشاهده نشد. پذیرفتاری مغناطیسی نمونه ها در میدان ها و بسامدهای مختلف اندازه گیری شد. اندازه گیری پذیرفتاری مغناطیسی این مواد نشان می دهد که آنها دارای نظم بلندبرد فرومغناطیسی نیستند، بلکه متشکل از خوشه های فرومغناطیسی هستند. در تمام نمونه ها یک گذار از فاز پارامغناطیس به خوشه های فرومغناطیسی کوتاه برد در نزدیکی دمای کوری مشاهده شد. با اندازه گیری پذیرفتاری مغناطیسی در بسامدهای مختلف مشاهده شد که این گذار فاز با تغییر فرکانس، تغییر محسوسی ندارد. در نمونه ی حجمی که در دمای 1200 درجه ی سانتیگراد و به روش edta ساخته شد، دو قله در نمودار پذیرفتاری مغناطیسی، هم مولفه ی حقیقی و هم مولفه ی موهومی، مشاهده شد. قله ی موجود در نزدیکی دمای کوری،tc ، بیانگر گذار فاز پارامغناطیس به خوشه های فرومغناطیسی است. قله ی موجود در دمای پایین تر ناشی از یخ زدگی خوشه های فرومغناطیسی با کاهش دما است. در واقع با کاهش دما، سیستم از فاز خوشه های فرومغناطیسی به یک فاز شیشه ی خوشه ای گذار می کند. این مواد در واقع نظم بلندبرد مغناطیسی ندارند. این رفتار همچنین در نمونه های کبالتایت lcco ساخته شده به روش edta نیز مشاهده شد. با افزایش میدان مغناطیسی، پذیرفتاری مغناطیسی نمونه ها افزایش می یابد. مقاومت الکتریکی نمونه ها بر حسب دما اندازه گیری شد. این اندازه گیری ها نشان داد که نمونه های ساخته شده رفتار عایق گونه دارتد. نتایج به دست آمده از این تحقیق در هماهنگی کامل با کارهای دیگران است.

ر این پایان نامه ترکیب های بین فلزی (nd6fe13-xcoxm (m = cu and si به روش ذوب مخلوط موازنه شیمیایی عناصر اولیه تهیه و مورد مطالعه ساختاری، خواص مغناطیسی و مغناطوکشسانی قرار گرفته است. اثر نشاندن co به جای fe بر ساختار بلوری nd6fe13cu و خواص مغناطیسی و مغناطوالاستیکی این ترکیبها بررسی شده است. ترکیبهای سه تایی خاکی نادر (nd6fe13-xcoxcu (x =0,1,2 پس از ذوب و بازپخت، با استفاده از پراش پرتو x بررسی شدند. نتایج نشان داد که نمونه ها ساختار چند فازی به خود می گیرند. در اثر جانشانی اتم co، پارامتر شبکه هر فاز مجزا کاهش و دمای کوری آنها افزایش می یابد. منحنیهای مغناطش نمونه 0 = x برآمدگی پهنی را نشان می دهد که میتوان آن را به پیکربندی کج شده گشتاورها که افزایش مغناطش کل را به همراه دارد نسبت داد. در نمونه x=1 به سبب حضور فاز فرومغناطیسی nd2fe17-ycoy ، تغییر ناهمسانگردی و افزایش اثرات تبادلی مشاهده شد. رفتار اینوار در منحنی انبساط گرمایی خطی و همچنین ضریب گرمایی آن با نزدیک شدن به دمای نیل دیده می شود. سهم منفی جایگاه (nd(8f، افزایش ?? را تا دمای 145 کلوین موجب می شود، در جایی که ?? به مقدار کمینه می رسد. سپس با افزایش دما، سهم مثبت زیرشبکه fe در مغناطوتنگش با سهم منفی جایگاه (nd(8f با همدیگر رقابت می کنند تا جایی که جبران مغناطوتنگش ناهمسانگرد رخ می دهد و مغناطوتنگش ناهمسانگرد صفر می شود. پارامترهای شبکه، طیف موسبائر، دمای نظم، دمای بازجهتگیری اسپینی، مغناطوتنگش حجمی خودبه خودی و مغناطوتنگش ناهمسانگرد ترکیبهای nd6fe13-xcoxsi و x=0,1,2 نیز بررسی شد. با جانشانی کبالت، پارامترهای شبکه و حجم یاخته یکه کاهش می یابد. تحلیل طیف موسبائر نمونه ها در دمای 300 کلوین نشان داد که گشتاور مغناطیسی نمونه ها در این دما دارای ناهمسانگردی کاملاً محوری در راستای محور c است. هم چنین دیده می شود که در ترکیب nd6fe12cosi درصد سهم جایگاه 16l2 و در ترکیب nd6fe11co2si درصد سهم جایگاه های 16l2 و 16k کاهش یافته است که نشان دهنده اثر نشاندن کبالت به جای آهن و اشغال این جایگاه ها با co است. درصد وزنی فاز ناخالصی nd2fe17 و یا nd2fe17-xsix در این ترکیبها حدود 5 تا 7 ? است. جانشانی co دمای نظم مغناطیسی ناشی از افزایش برهمکنش تبادلی 3d-3d و دمای بازجهت گیری اسپینی را افزایش می دهد. ناهنجاری کاملاً مشخصی در دمای بازجهتگیری اسپینی و رفتار اینوار در دمای نیل در منحنی انبساط دمایی و ضریب آن دیده می شود. در منحنی مغناطوتنگش حجمی خودبه خودی در گذار بازجهت گیری اسپینی ناشی از تغییرات قابل ملاحظه گشتاور nd ناهنجاری مشاهده می شود. نتایج مربوط به مغناطوتنگش نمونه ها نشان می دهد که مغناطوتنگش ناهمسانگرد (??) با افزایش میدان مغناطیسی خارجی تا دمای بازجهت گیری اسپینی کاهش می یابد. رفتار منحنی ?? در دمای بازجهت گیری اسپینی کاملاً متفاوت از منحنی های دیگر است. جبران اثرات مغناطوتنگشی دو زیرشبکه ی شرکت کننده nd و fe در ترکیب nd6fe13si نقطه جبران مغناطوتنگش در دمای حدود 380 کلوین را موجب می شود. نشاندن co به جای آهن مقدار مطلق ?? را افزایش می دهد. رفتار منحنی های مغناطوتنگش حجمی (?v/v) نمونه بدون کبالت و کبالت دار متفاوت است. این اختلاف رفتاری نشان می دهد که مقادیر حجمی مرتبط با ثابتهای جفت شدگی مغناطوتنگشی برای ترکیب بدون کبالت و ترکیبهای کبالت دار متفاوت است.

در این پایان نامه خواص ساختاری، الکتریکی و مغناطیسی نانوساختارهایla1-xsrxmno3 (x=0.33,0.55) شامل نانوذرات و لایه های نازک آنها مورد مطالعه قرار گرفته است. در بررسی خواص ساختاری نمونه ها از طرح پراش پرتو x همراه با تحلیل ریتولد آنها توسط نرم افزار fullprof و تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری استفاده شده است. از نانوذرات ترکیب la1-xsrxmno3 (x=0.55) شش نمونه با اندازه های بینnm 16 تا nm 140 تهیه شده است. دیده شد که ثابتهای شبکه، طول و زوایای پیوندی با افزایش اندازه ذرات تغییر می کنند. در این نانوذرات خواص فرومغناطیسی غیر معمولی بر حسب اندازه ذرات دیده شد. در دمایk 5 در صد فاز فرومغناطیسی از 29 % در نمونه با اندازه ذرات nm 16 به 45% در نمونه با اندازه nm 36 افزایش می یابد و سپس با افزایش اندازه ذرات کاهش یافته و در نمونه با اندازه ذرات nm 140، به 8 % می رسد. دمای کوری نمونه ها در محدوده دمای اتاق است که با کاهش اندازه ذرات مقداری افزایش می یابد. گذار فاز فرومغناطیس-پادفرومغناطیس در نانوذرات با اندازه کوچک تر از nm 36 دیده نمی شود. این گذار فاز در نمونه های با اندازه بزرگتر از nm 36 دیده می شود. نتایج به دست آمده نشان می دهند که علاوه بر آثار سطحی، ناهمگنیهای ذاتی در تعیین خواص مغناطیسی این منگنایت نقش دارند و فاز فرومغناطیسی در درون نانوذرات پادفرومغناطیسی وجود دارد. پدیده بایاس تبادلی در این نمونه ها بررسی شد. دیده شد که با افزایش اندازه ذرات، میدانهای بایاس تبادلی و وادارندگی کاهش می یابند. همچنین در نمونه با اندازه ذرات nm 16 اثر میدان اعمالی بر پدیده بایاس تبادلی نیز بررسی شد. مشاهده شد که میدانهای تبادلی و وادارندگی به صورت نمایی با میدان اعمالی کاهش می یابند که بر خلاف رفتار دیده شده در نانوساختارهای لایه ای است. اثر مگنتوکالریک در دو نمونه با اندازه ذرات nm 36 و nm140 با استفاده از اندازه گیری مغناطش، بررسی شد. در هر دو نمونه در اطراف دمای کوری، گذار فاز مرتبه دومی مشاهده شد که دارای اثر مگنتوکالریک معمولی است. علاوه بر این، در نمونه با اندازه nm140 گذار فازی از حالت فرومغناطیس به پادفرومغناطیس در دمای حدودk 225 دیده شدکه در نزدیکی این گذار، اثر مگنتوکالریک معکوس وجود دارد و در مقایسه با نمونه کپه ای آن بهبود یافته است. خواص مغناطیسیla1-xsrxmno3 (x=0.33) با اندازه nm 16 توسط اندازه گیری مغناطش بر حسب دما و میدان اعمالی و همچنین پذیرفتاری مغناطیسی بررسی شده است. ملاحظه می شود که این نانوذرات دارای ساختار هسته-پوسته هستند که به ترتیب شعاع و ضخامت آنها nm 6/6 و nm 4/1 می باشد. از منحنیهای پذیرفتاری مغناطیسی دیده شد که این نانوذرات دارای رفتار ابرپارامغناطیسی برهمکنشی در دماهای نزدیک به دمای اتاق هستند. برای تمایز حالت ابرپارامغناطیسی از فاز ابرشیشه اسپینی، از اثر حافظه ای در دو مد zfc و fc استفاده شده است. خواص الکتریکی یک نمونه از این ترکیب با اندازه دانه های حدود nm250 با استفاده از اندازه گیری مقاومت الکتریکی بررسی شده است. مغناطومقاومت نمونه در دمای اتاق و دمای k77 بر حسب میدان اعمالی اندازه گیری شد. در دمای اتاق مقدار آن در شرایطی که جریان موازی با میدان و یا عمود بر آن باشد، به بیش از 5 % می رسد. در دمایk 77 مقدار آن در میدان یک تسلا به بیش از 30 % می رسد. حساسیت به میدان مغناطیسی در دمای اتاق و دمایk 77 نیز محاسبه شد. اثر مگنتوکالریک در این ترکیب نیز بررسی شد. دیده شد که در دماهای بالاتر از دمای اتاق، این اثر دارای مقادیر قابل توجهی است که برای سرد سازی مغناطیسی در میدانهای میانی مناسب می باشد. خواص الکتریکی لایه نازک la0.67sr0.33mno3با ضخامتهای nm 45 وnm 55 بر حسب دما و میدان مغناطیسی نیز بررسی شده است. در هر دو نمونه رفتار غیر خطی در منحنیهای جریان-ولتاژ دیده می شود. رفتار الکتریکی در لایه نازک با ضخامتnm 55 از ترکیب مدل جهش پولارونهای کوچک با رابطه توانی پیروی می کند. مغناطومقاومت لایه نازک با ضخامت nm45 در میدانهای مغناطیسی میانی در دمای اتاق و بر حسب جریان اعمالی اندازه گیری شد. مغناطومقاومت منفی در میدانهای اعمالی t 5/0 و t 1، به ترتیب به 7 % و 16 % می رسد و در جریان اعمالی 6 میلی آمپر دارای بیشترین مقدار است. در میدانهای کوچک نیز مقدار مغناطومقاومت بزرگ است. در میدانt 2/0 مقدارآن به 6 % می رسد که برای کاربردهای عملی بسیار مناسب می باشد.

in this thesis, barium ferrite nano particles were prepared by sol-gel method. their structural and magnetic properties of samples have been investigated using thermo gravimetric analysis (tg-dta), x-ray powder diffractometer (xrd), fourier transform infrared (ftir), scanning electron microscopy (sem), field emission scanning electron microscopy (fesem), ac susceptometer, vibrating sample magnetometer (vsm) and vector network analyzer. at the first part, barium ferrite with pva prepared. in order to formation of this ferrite, it was used the stoichiometric of iron nitrate (fe(no3)3), barium nitrate (ba(no3)2), polyvinyl alcohol (c2h4o)n, citric acid (c6h8o7.h2o) and ethylenediaminetetraacetic acid or edta (c10h16n2o8). with the increase of temperature, there is no noticeable weightlessness in tg curve and the exothermic peak at the temperature of higher than 700?c in tg-dta curves indicating the formation of hexagonal phase. thus tg-dta curves indicated that the m-type hexagonal phase formation temperature decreases. this sample sintered at 700, 800, 900 and 1100 ?. the xrd patterns showed the pure hexagonal phase formed at 800 ?. the xrd patterns with rietveld analysis point to the formation of single hexagonal phase and p63/mmc space group. the crystallite size of samples was estimated to be about 40-70 nm by williamson-hall equation. these values are smaller than samples without pva. large particle agglomerations (with mean diameter of particles smaller than ) were observed in fesem images. ftir results showed that the ferrite has two specific bands in 438 and 600 cm-1 which former depend on octahedral sublattice and the latter corresponds to tetrahedral sublattice. the bounds have no displacement in samples with pva. in second part, the effect of composition on ba1-xeuxfe10.5o16.75 (x=0.0, 0.05, 0.1, 0.2, 0.25) synthesized to study the structural and magnetic properties. the xrd patterns with rietveld analysis point to the formation of single hexagonal phase and p63/mmc space group at 1100 ?. substituted samples have smaller crystallite size than pure one, which demonstrate the grain growth inhibitor role of eu. sem images indicated no differences among particle size of samples. it is found that there are large particle agglomerations, too. ftir results showed that the ferrite has two specific bands in 438 and 602 cm-1. there are not any bound displacement and europium bound in ftir spectra of substituted samples accordance with xrd. it is observed that real part of magnetic susceptibility has no change with increasing ac field and frequency at room temperature. susceptibility of samples with x doesn’t vary remarkably, too. the maximum enhancement in coercivity and minimum saturation magnetization was observed in the sample ba0.75eu0.25fe10.5o16.75. the hysteresis loops indicate that doping enhances coercivity and decreases saturation magnetization. the measurements of reflection loss were done at x and ku band frequency. we obtained higher reflection loss for x= 0.0 sample in the x-band and the ferrite with composition of x= 0.1 provides the best electromagnetic absorbing properties at ku-band frequency. thus substitution is useful to improve reflection loss at ku-band frequency while doping isn’t applicable to enhance the reflection loss at x-band frequency.

پیل های سوختی اکسید جامد یکی از امید بخش ترین دستگاه های تولید انرژی هستند که در نتیجه بازده ی بالا، انعطاف پذیری نسبت به سوخت و اثرات تخریب زیست محیطی پایین دارای اهمیت می باشند. در حال حاضر، چالش فنی عمده ی بهبود پیل های سوختی اکسید جامد، کاهش دمای کاری به محدوده ی c? 700-600 به منظور کاهش هزینه ها و افزایش طول عمر پیل سوختی است.کاهش دما منجر به کاهش پخش مضر مواد و فرآیند های تبخیری می شود و نوید کاهش هزینه های مواد برای رابط های میانی و اجزاء جانبی که نیازمند دمای بالا هستند، را می دهد. با این وجود، کاهش دمای کاری منجر به تلفاتی در عملکرد پیل می شود که عمدتاً به علت افت اهمی در اجزاء پیل است یکی از اجزاء اساسی پیل سوختی اکسید جامد، کاتد است. اکسید های پروسکایتی به علت مشخصات مناسب، گزینه های مناسبی برای کاتد های پیل سوختی اکسید جامد هستند. توجه به مواد کاتدی با رسانندگی دو گانه ی الکترونی و یونی راه خوبی برای تبدیل مرز منطقه سه فازی (مکان فعال واکنش الکترو شیمیایی) جایی که فاز گازی، الکترود و الکترولیت در تماس هستند، به ناحیه تماسی دو گانه (فاز گازی و الکترود) است که منجر به کاهش قطبش کاتدی می شود. استفاده از لایه های نازک اکسیدی برای طراحی پیل سوختی، می تواند هزینه و اندازه پیل را کاهش دهد. لایه های نازک علاوه بر کاهش دمای کاری، امکان کوچک سازی مناسبی از کل سیستم را فراهم می کنند. در این تحقیق کاتد اکسید پروسکایتی بر پایه ی لانتانیوم،la0.6ca0.4fe0.8ni0.2o3 (lcfn)، به روش سل-ژل ساخته شد. الگوی پراش x با تحلیل ریتولد نشان داد که نمونه lcfn تک فاز است و ساختار پروسکایتی اورتورومبیک با گروه فضایی pnma دارد. مقاومت الکتریکی با روش چهار میله ای از دمای اتاق تا دمای c? 800 اندازه گیری شد. اندازه گیری رسانندگی الکتریکی نمونه بر حسب دما در هوا نشان داد که رسانندگی با افزایش دما، افزایش می یابد. انرژی فعالسازی رسانش الکتریکی، از برازش منحنی آرنیوس با داده های تجربی به دست آمد. در ادامه، لایه های نازک lcfn روی زیر لایه تک بلور (100)srtio3 ، (sto) در فشار-های مختلف 100، 200، 300 و mtorr 400 شار اکسیژن به منظور تأثیر فشار جزئی اکسیژن بر لایه ها با روش لایه نشانی لیزر تپشی، لایه نشانی شدند. مطالعه ساختار فازی و تبلور، مورفولوژی سطحی و خواص الکتریکی لایه ها، به ترتیب با پراش اشعه x، میکروسکوپ نیروی اتمی (afm) و اندازه گیری های مقاومت الکتریکی به روش چهار میله ای انجام شد. پراش اشعه x لایه ها نشان می دهد که لایه ها همبافته اند و در جهت زیر لایه رشد یافته اند. تصاویر afm لایه ها نشان می دهد که سطح لایه ها هموار است و جذر میانگین مربعی (پستی و بلندی) تقریبی nm 3-2 دارند. افزایش فشار منجر به افزایش پستی و بلندی لایه ها می شود و جزایر نانو متری تشکیل می یابند. از رفتار خطی ln(?t) بر حسب 1/t فهمیده می شود که مثل نمونه حجمی، جهش پلارون های کوچک مسئول رسانش الکتریکی لایه ها می باشد. همچنین روش واهلش رسانندگی الکترونی به منظور تعیین ضریب تبادل سطحی، kchem انجام شد. تغییر رسانندگی با ورود ناگهانی شار اکسیژن، تیز است که از آن یک منحنی نمایی به دست می آید که به خوبی با معادله تبادل سطحی آرنیوس برازش می شود.

پیل های سوختی ابزاری موثر برای تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی هستند که به علت مزایایی چون بازده بالا و عدم آلودگی زیست محیطی و صوتی، توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. در بین انواع مختلف پیل های سوختی، پیل سوختی اکسید جامد(sofc) با داشتن مزایایی از قبیل توان تبدیل انرژی بالا و همچنین امکان استفاده از انواع سوخت ها به واسطه ی دمای کاری بالا، از اهمیت بسزایی برخوردار می باشد. پیل های سوختی اکسید جامد اولیه در دمای بالا (c° 1000-800) کار می کردند. هرچند دمای کاری بالا در افزایش سرعت واکنش های الکترود و کاهش مقاومت اهمی پیل مفید است، احتمال انجام واکنش های مضر بین اجزاء پیل، نیاز به استفاده از روابط میانی فلزی گران قیمت را بیشتر می کند. بنابراین تلاش برای کاهش دمای کاری این نوع پیل سوختی تا زیر c? 800، بطوریکه از عملکرد آن کاسته نشود، افزایش یافته است. در سال های اخیر پیل های سوختی اکسید جامد دمای میانی که در این بازه دمایی کار می کند، توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. کاهش دمای کاری پیل سوختی اکسید جامد اجازه انتخاب بیشتری را برای مواد فراهم می کند. به منظور جلوگیری از افزایش مقاومت اهمی در عرض الکترولیت با کاهش دمای کاری و بهبود عملکرد پیل، پیل های سوختی میکرو با کاربرد اجزاء به صورت لایه نازک در حال گسترش است. یکی از اجزای اساسی پیل سوختی اکسید جامد، کاتد است که مهمترین خاصیت آن رسانندگی الکترونی بالا و رسانندگی یونی کافی است. در بین انواع مختلف موادی که رسانندگی الکترونی ویونی آمیخته دارند، موادی با ساختار پروسکایتی خواص رسانندگی خوبی از خود نشان می دهند. مطالعات متعدد روی موادی که رسانندگی الکترونی و یونی آمیخته دارند، bscf را کاندیدای امیدبخشی برای کاتد پیل سوختی اکسید جامد دمای میانی معرفی نموده است. در این پژوهش ماده کاتدی bscf به دو روش واکنش حالت جامد و سل- ژل ساخته شد. همچنین به منظور بررسی اثر فشار اکسیژن روی خواص نمونه، از هدفbscf لایه های نازک تهیه شد. این لایه ها روی زیر لایه sto و سیلیکون در فشارهای مختلف اکسیژن به روش لیزر پالسی لایه نشانی شد. برای بررسی خواص ساختاری نمونه ها هم در حالت حجمی و هم حالت لایه نازک از مشخصه یابی پراش پرتو ایکس (xrd) استفاده شد. پراش پرتو ایکس نمونه های حجمی نشاندهنده شکل گیری ساختار تک فاز مکعبی بود. در مورد لایه های نازک روی زیرلایه sto دیده شد که لایه ها در جهت ترجیحی زیرلایه رشد یافته اند. خواص مورفولوژی سطح لایه ها توسط تصویر برداری میکروسکوپ نیروی اتمی (afm) بررسی شد. نتایج این مشخصه یابی نشان داد که سطح لایه ها از جزایری مجزا تشکیل شده، که قطر و ارتفاع این جزایر با افزایش فشار افزایش می یابد، بطوریکه در فشارهای بالا جزایر کروی شکل روی سطح لایه شکل گرفتند. خواص الکتریکی نمونه های حجمی و لایه های نازک به روش چهار میله ای از دمای اتاق تا دمای کاری پیل سوختی اکسید جامد در هوا اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که هم در مورد نمونه های حجمی و هم در مورد لایه های نازک، مقاومت نمونه ها با افزایش دما به میزان چشمگیری کاهش می یابد. در مورد لایه های نازک bscf دیده شد که با افزایش فشار اکسیژن زمینه در حین لایه نشانی، لایه هایی با مقاومت اولیه کمتر بدست می آید. ضریب تبادل سطحی لایه نازک bscf به روش واهلش هدایت الکتریکی محاسبه شد. مشاهده شد که با ورود ناگهانی گاز اکسیژن به محیط نمونه مقاومت نمونه به میزان زیادی کاهش می یابد و منحنی لگاریتمی واهلش حاصل با مدل واهلش رسانندگی الکتریکی مطابقت دارد. نتایج حاصل bscf را کاندیدای مناسبی به عنوان کاتد پیل و میکرو پیل سوختی اکسید جامد دمای میانی معرفی می کند.

در این پایان نامه، نانوذرات اکسید روی آلاییده به غلظت های مختلف کبالت، به یک روش ساده و سریع ساخته شدند. این روش مبتنی بر تجزیه ی حرارتی استات های کبالت و روی در حضور اسید سیتریک است. نمونه های ساخته شده به این روش به وسیله ی طیف پراش اشعه ی ایکس، طیف سنجی مادون قرمز، طیف سنجی فوتولومینسانس، طیف سنجی جذب نوری در ناحیه ی فرابنفش-مرئی و ?مغناطیس سنج اسکویید ?(??squid??) مشخصه یا بی شدند. در درصدهای آلایش کمتر از ?? درصد، تغییرات ساختاری، ناچیز و کاهش مقدار گاف ممنوعه، محسوس می باشد. اندازه ی متوسط دانه ها بر اساس آنالیز های حاصل از طیف پراش اشعه ی ایکس، حدود ?? نانومتر تخمین زده شد. نقایصی از قبیل روی بین جایگاهی، تهی جای روی و بازترکیب اِکسیتونی به وسیله طیف فوتولومینسانس، مشخص شد. رفتار پارامغناطیسی برای همه ی نمونه ها به وسیله ی اندازه گیری مغناطش ، گزارش داده شد. به منظور مطالعه ی مغناطش این سیستم، نظریه ی تابعی چگالی به کار گرفته شد. این نظریه به علت خطای خودبرهمکنش قادر به پیش بینی درست گاف ممنوعه ی نیمرساناها نمی باشد. بنابراین برای پیش بینی درست گاف ممنوعه و خواص مربوط به آن از تقریب بس ذره ای gw و تقریب asic استفاده شد. چگالی حالت های شبه ذره با استفاده از تک شلیک gw موسوم به g0w0 و gw خودسازگار (scgw) با نقاط شروع مختلف کوهن-شم و تابعی هیبریدی hse06 مطالعه شد. میدان بلوری ورتسایت، حالت های اسپین پایین 3d کبالت را به حالت های e و t_2 می شکند که موقعیت دقیق آن ها مخصوصاً با تقریب های lda و gga دقیقاً مشخص نیست. با توجه به وجود سناریوی جدید تقریب بس ذره ای gw و اعتبار آن در پیشگویی گاف ممنوعه و انرژی بستگی d نیمرساناهای با گاف عریض مثل zno،zns و lif،ما نیز با استفاده از این تقریب موقعیت تراز t_2 را با نقاط شروع مختلف، ?/? تا ?/? الکترون ولت بالای کمینه ی نوار رسانش پیش بینی کرده ایم. این بدین معنی است که پیش بینی حضور فاز فرومغناطیسی در اکسیدروی آلاییده به کبالت بدون نقص، حتی در آلایش های نوع n به اندازه ی کافی زیاد، امکان پذیر نمی باشد. سپس، به منظور درک بهتر از نقش ساختار نقص های گسترده در پایداری بلندبرد نظم مغناطیسی، ساختار الکترونی مرزدانه ی sigma 7 دراکسید روی آلاییده به کبالت، مورد مطالعه قرار گرفته است. همبستگی بین وجود مرزدانه و نظم فرومغناطیسی به کمک محاسبات ساختار الکترونی ابتدا به ساکن بررسی شد. تعیین اختلاف کمّی و کیفی بین ساختار الکترونی حالت توده ی ماده شامل آلاینده ی کبالت و ماده ی شامل مرزدانه و آلاینده ی کبالت کلید فهم و درک این پدیده است. به این منظور، رهیافت نظریه ی تابعی چگالی و تقریب asic گنجانده شده در بسته ی محاسباتی siesta را به کار بسته ایم. در فصل پایانی، محاسبات پتانسیل کامل، جهت مطالعه ی گذار حلقه-قفس در خوشه های کوچک اکسید روی zno)n) و اثر آن بر خواص الکترونی و ترمودینامیک ارتعاشی سیستم انجام شد. منشأ این گذار ساختاری، که در n=9 اتفاق می افتد، با مطالعه ی زاویه ی پیوندی zn-o-zn،قدرت پیوند zn-o و تعداد پیوندها بررسی می شود. اندازه ی ??، کوچکترین عدد جادویی خوشه های اکسید روی در حالت پایه است در حالی که برانگیختگی های ارتعاشی، پایداری نسبی خوشه ی zno9 را افزایش می دهد و آن را به عدد جادویی در دماهای بیشتر از حدود ??? درجه ی کلوین تبدیل می کند. ساختار الکترونی به دست آمده، قبل و بعد از به کار گرفتن تصحیح بس ذره ای gw،یک انتقال قرمز ناشی از گذار ساختاری حلقه-قفس را در سیستم نشان می دهد. رفتار نقاط اکسترمم چگالی الکترون خوشه ها و برون یابی به سمت خوشه های بزرگتر می تواند به پیش بینی یک فاز شبه پایدار در کنار ساختار توده ای اکسید روی شود.

در بخش اول این پروژه ترکیب های هویسلر co2fe1-xcrxal با روش آلیاژسازی مکانیکی ساخته شدند. فاز نهایی fm3m پس از 15 ساعت آسیاب کاری برای این ترکیب های به دست آمد. مطالعه فرآیند تشکیل فاز این واقعیت را آشکار کرد که عناصر سازنده در ساعات اولیه، فاز میانی coal را تشکیل می دهند. از سوی دیگر کروم در ترکیب نقش کاتالیستی داشته و حضور این عنصر در ساختار می تواند منجر به افزایش سرعت تشکیل فاز شود. تغییرات مغناطش اشباع این ترکیب ها با درصد آهن از پیش بینی مدل اسلیتر - پائولینگ انحراف کمی دارد. بی نظمی های بلوری و همچنین نقش کروم به عنوان عواملی در کمتر بودن گشتاور مغناطیسی مطرح شد. همچنین خواص مکانیکی و تاثیر بازپخت نیز مطالعه شد. در ادامه پروژه چهار ترکیب هویسلر co2fege، co2fesi، fe2coge و fe2cosi که گشتاور مغناطیسی خیلی بالا دارند با روش آلیاژسازی مکانیکی ساخته شد و اثر بازپخت تحت خلا نیز مورد مطالعه قرار گرفت. مطالعه ویژگی های بلوری نشان داد 15 ساعت آسیاب کاری برای تشکیل فاز در همه نمونه ها مناسب است. اندازه بلورک ها با بازپخت افزایش یافت. همچنین نظم بلوری با بازپخت بهبود پیدا کرد. این بهبود با پیدایش قله های ابرشبکه در طیف xrd پس از فرایند بازپخت برای دو ترکیب co2fesi و fe2cosi ظهور می یابد. در ترکیب های بر پایه کبالت به واسطه بهبود نظم بلوری با بازپخت مقدار مغناطش به مقدار اسلیتر - پائولینگ نزدیک می شود. در ترکیب های بر پایه آهن مقدار مغناطش از مقدار پیشنهادی مدل اسلیتر - پائولینگ افزایش می یابد. ساختار مغناطیسی این ترکیبات با استفاده از آنالیز موسبائر مورد مطالعه قرار گرفت. گشتاور مغناطیسی اتم ها از طیف موسبائر استخراج شد. بخش پایانی کار مطالعه ترکیبات هویسلر با 24 الکترون ظرفیت بود. از این سری 6 ترکیب fe2vga، cr2fege، cr2coga، mn3ga، fe2tige و fe2tisi انتخاب شدند. مطالعه خواص نمونه های mn3-xga ساخته شده با روش آلیاژسازی از تغییر استوکیومتری ترکیب در طول فرآیند سایش حکایت داشت. لذا در ادامه تمام نمونه ها با روش ذوب قوسی ساخته شدند. با توجه به اینکه نمونه های mn3ga در دماهای نزدیک به 400 درجه سانتیگراد یک گذار ساختاری از خود نشان می دهند، تاثیر بازپخت در دماهای نزدیک به این دما مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین تاثیر آسیاب کاری نیز بررسی شد. نمونه های آسیاب شده یک ساختار l10 از خود نشان دادند. در مقابل ساختار نمونه های بازپختی، تتراگونالی از نوع do22 بود. مغناطش در نمونه های بازپختی از مقدار اسلیتر - پائولینگ تبعیت نکرد. این نمونه ها میدان وادارندگی بزرگی از مرتبه 7/0 تسلا از خود نشان دادند. مقدار مغناطش اشباع نمونه های بازپختی با افزایش دما افزایش یافت که به خروج منگنز از ساختار ارتباط داده شد. مغناطش اشباع نمونه بازپخت شده در 450 درجه سانتیگراد در مقایسه با کارهای گذشته با میدان وادارندگی یکسان تا 4 برابر بهبود یافته است. نمونه cr2coga علی رغم داشتن ساختار بلوری l21 انحراف زیادی از مدل اسلیتر - پائولینگ از خود نشان داد. در مقابل نمونه cr2fege ساختار بلوری تتراگونالی داشت. ساختار مغناطیسی این نمونه در دمای 20 و 300 کلوین با استفاده از طیف موسبائر توصیف شد. یک تغییر در ساختار مغناطیسی با دما برای این ترکیب مشاهده شد. در نهایت ترکیب fe2vga گشتاور مغناطیسی کوچکی از خود نشان داد. این مقدار از گشتاور مغناطیسی با در نظر گرفتن یک خاصیت فرومغناطیسی از نوع سیار در این ترکیب توجیه شد.

نانوذرات فریت های اسپینلی به سبب دارا بودن ویژگی هایی همچون نفوذپذیری بالا، وادارندگی در حدود چند اورستد و ...، کاربرد گسترده ای در عرصه های صنعت و پزشکی یافته اند. اما یافتن روش ساخت ساده، تکرارپذیر و مقرون به صرفه که در طی آن نانوذرات مغناطیسی با همگنی و خلوص بالا ساخته شوند، همواره از دغدغه های محققان بوده است. بنابراین در این تحقیق، نانوذرات فریت نیکل- روی که از جمله پرکاربردترین مواد مغناطیسی است به روش سل-ژل خود احتراقی با بهره گیری از کمپلکس ساز edta که با احاطه-ی کاتیون های فلزی مانع از اکسید شدن و برهم کنش یون ها شده و سبب ایجاد ذرات ریزتری می شود، ساخته شدند. این تحقیق متشکل از سه بخش است. در بخش اول اثر جانشانی zn بر ویژگی های ساختاری و مغناطیسی فریت نیکل و در بخش دوم اثر دمای بازپخت و در ادامه در بخش سوم اثر افزودن پلیمر زیست سازگار pva بر ویژگی های ساختاری و مغناطیسی نانوذرات فریت ni0.3zn0.7fe2o4 با استفاده از تحلیل هایی هم چون وزن سنجی حرارتی (tg)، پراش پرتوی ایکس (xrd)، تحلیل فوریه ی طیف مادون قرمز (ftir)، تصویربرداری میکروسکوپی (fe-sem) و (tem)، مغناطش سنج نمونه ی ارتعاشی (vsm) و پذیرفتاری مغناطیسی ac مطالعه شدند. با توجه به الگوهای xrd، ساختار تمامی نمونه ها اسپینلی تشخیص داده شد و در نتیجه ی برازش نمونه ها با نرم افزار maud ساختار اسپینلی معکوس برای فریت نیکل، اسپینلی عادی برای فریت روی و ساختار اسپینلی آمیخته برای فریت نیکل-روی، تأیید شد. بررسی منحنی های پسماند نمونه ها نشان داد که مغناطش بیشینه با افزایش میزان جانشانی روی تا حد بهینه ی 3/0 x= افزایش و با افزایش بیشتر میزان آلایش، مغناطش به علت تضعیف برهم کنش ابر تبادلی در جایگاه 8 وجهی، کاهش می یابد. وادارندگی نمونه ها نیز به علت ثابت ناهمسانگردی کمتر فریت روی در مقابل فریت نیکل با افزایش آلایش کاهش می یابد. در نمونه های بازپخت شده در دماهای مختلف 350 تا c° 1200،کاهش پهنای قله های الگوهای xrd با افزایش دمای بازپخت، نشان دهنده ی افزایش اندازه بلورک ها است. افزایش مغناطش اشباع با افزایش دمای بازپخت می تواند در اثر سه عامل باشد: ا- کاهش نقص ها و ناکاملی های شبکه و در نتیجه جابه جایی راحت تر دیواره ها در نانوذرات بزرگتر 2- مورفولوژی هسته-پوسته که در آن، با افزایش دمای بازپخت نسبت هسته (یک قسمت مرکزی با نظم مغناطیسی) به پوسته (یک لایه ی سطحی بی نظم) افزایش یافته و اثرات سطحی حذف می شوند و مغناطش افزایش می یابد. 3- با افزایش دمای بازپخت، افت و خیزهای گرمایی کمک به مهاجرت یون های اضافی آهن از جایگاه 4 وجهی به جایگاه 8 وجهی کرده و در نتیجه منجر به افزایش گشتاور مغناطیسی این جایگاه و در نهایت افزایش مغناطش کل (nb) می شود. البته علت سوم با برازش الگوهای xrd با نرم افزار maud تأیید شد. الگوهای xrd دو نمونه با و بدون pva عدم تغییر ساختار اسپینلی را با افزودن pva و منحنی های پسماند این دو نمونه افزایش مغناطش نمونه با pva را به علت رشد بلوری نانوذرات بعد از پوشش دهی، نشان دادند. برازش منحنی های پذیرفتاری حقیقی با مدل توان دینامیکی بحرانی نشان داد که وجود برهم کنش های بین ذره ای منجر به ایجاد رفتار شبه شیشه ابراسپینی بین نانوذرات می شود.

در این مطالعه لایه های نازک اکسید قلع (sno2) آلاییده شده با آنتیموان (sb) به روش لایه نشانی لیزر پالسی در دماهای مختلف زیر لایه تهیه شدند. الگوی پراش اشعه ایکس شکل گیری ساختار تتراگونال (روتیل) در نمونه هایی با دمای لایه نشانی بالاتر از oc300 را نشان می دهد. تصاویر fesem بیانگر صاف و هموار بودن سطح نمونه ها است. مقاومت الکتریکی لایه ها به روش ون در پو اندازه گیری شد، نمونه های تهیه شده در دمای اتاق دارای مقاومت الکتریکی بسیار بالایی بودند در حالی که با افزایش دمای لایه نشانی مقاومت الکتریکی بسیار کاهش پیدا کرد. همچنین تغییرات مقاومت با اندازه گیری چگالی حامل ها، تحرک پذیری هال و اندازه بلورک ها مورد بررسی قرار گرفت که این اندازه گیری ها بیانگر معنی دار بودن ارتباط آن ها بود. از نمونه ها طیف عبور uv-vis تهیه شد، که عبور بالای نور در ناحیه مرئی را نشان می دهد. گاف نواری لایه های نازک بین 3.26 تا 3.81ev براورد می شوند که گاف نواری با افزایش دمای لایه نشانی افزایش می یافت. این روند با تحرک پذیری هال و اندازه بلورک ها مورد بررسی قرار گرفت. طیف فوتولومینسانس بیانگر تغییرات در مکانیزم رسانش در نمونه ها بوده است. پیوندهای شیمیایی سطح با استفاده از طیف ftir مورد بررسی قرار گرفت که در توافق با نتایج دیگر بود.

در این پایان نامه، لایه نازک اکسید روی خالص و آلائیده با آلومینیوم برای کاربری به عنوان لایه ی رسانای اکسیدی شفاف در سلول های خورشیدی لایه نازک، ساخته شد و مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور لایه های نازک zno و azo (0، 3، 6 و 12 درصد مولی آلومینیوم) به روش لایه نشانی چرخشی بر پایه سل ژل بر روی زیرلایه ی شیشه ساخته شد. بعد از ساخت نمونه ها، به بررسی اثر دمای پخت، آلایش al و تابش لیزر به سطح لایه ها پرداخته شد. بررسی ویژگی های ساختاری نمونه ها، شکل گیری ساختار ورتسایت هگزاگونال برای نمونه ها پخت شده در دمای بالاتر از °c 400 را تایید کرد. طیف xrd نمونه ها بهبود ویژگی-های ساختاری آن ها را با افزایش دمای بازپخت و همچنین بعد از برهمکنش سطح نمونه ها با پرتو لیزر نشان داد. همچنین این طیف، افزایش فاز آمورف و کاهش اندازه ی ذرات با افزایش میزان آلایش al را تایید کرد. مورفولوژی سطحی نمونه ها توسط میکروسکوپ نیروی اتمی و میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی مورد بررسی قرار گرفت. آنالیز طیف عبور اپتیکی، برای تمامی نمونه ها عبور اپتیکی بیش از 80 درصد را نشان داد. همچنین محاسبه ی گاف انرژی لایه نازک zno و azo، تاثیر پارامترهای مختلف بر تغییرات گاف انرژی را نشان داد. مطالعه ی طیف pl نمونه ها، وجود نواقص ساختاری مانند تهی جاهای اکسیژن و اتم-های روی میان شبکه ای را تایید، وافزایش دهنده های الکترون بعد از تابش لیزر به سطح نمونه ها را نشان داد. آنالیز طیف سنجی فوتوالکترون پرتو ایکس، وجود تهی جای اکسیژن را برای نمونه ی 6 درصد مولی al، قبل و بعد از تابش پرتو لیزر نشان داد. اندازه-گیری همزمان رسانندگی الکتریکی در طول تابش لیزر، رسانندگی ناپایدار برای zno خااص پخت شده در دماهای زیر °c 450 و رسانندگی پایا برای نمونه های پخت شده در دمای °c 500 را نشان داد. اگرچه، رسانندگی پایا برای همه ی نمونه های azo مشاهده شد. برای تمامی نمونه ها (0 تا 12 درصد مولی al) رسانندگی پایا در دمای پخت °c 500 بیشتر از همه بود. در حالی که برای نمونه ی 6 درصد مولی al رسانندگی پایای قابل توجهی در دمای °c 450 نیز مشاهده شد. کاهش مقاومت الکتریکی نمونه ها در اثر تابش پرتو لیزر به سطح آن ها، به ایجاد دهنده های الکترون و بهبود ویژگی های بلوری لایه نازک نسبت داده شد.

در این پایان نامه به ساخت سیم ابررسانا بر پایه ابررسانای bscco به روش pit میپردازیم. برای ساخت یک سیم با چگالی جریان خوب باید از پودری با خصوصیات مناسب استفاده کرد به همین منظور اثر اندازه ذرات پودرهای اولیه در ریز ساختار و خواص بین دانه ای ابررسانای بلور bi-2223 مورد بررسی قرار گرفته است. نمونه ها به روش واکنش حالت جامد تهیه شدند. پودرهای اولیه پس از مرحله تکلیس به مدت 1، 12، 24، 48 و 88 ساعت آسیاب شده و سپس در دمای 865 درجه سانتیگراد به مدت 180 ساعت کلوخه سازی شدند. نتایج حاصل نشان میدهند که پودر اولیه 88 ساعتی دارای شرایط بهینه استو نتایج xrd موید این مطلب است که با افزایش مدت زمان آسیاب درصد فاز bi-2223 افزایش می یابد. آنالیز پذیرفتاری مغناطیسی و مقاومت الکتریکی، افزایش چگالی جریان بحرانی با کاهش اندازه ذرات اولیه را نشان می دهد. همچنین تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان میدهند که با ریز شدن پودرهای اولیه پس از مرحله کلوخه سازی ابعاد دانه ها رشد بیشتری دارند. بنابراین افزایش درصد فاز bi-2223 و رشد اندازه دانه ها از عوامل اصلی افزایش چگالی جریان بحرانی هستند. اثر اندازه ی ذرات پودرهای اولیه بر اتلاف ac عمق نفوذ، و چگالی جریان بحرانی ابررسانای بس بلور bi-2223 مورد بررسی قرار گرفته است. بعد از یافتن پودر بهینه، سیمهای ابررسانا بر پایه ابررسانای bscco با روش pit ساخته شدند و اثر ریزشدن دانه ها و افزودن نقره در ساخت سیم بررسی شد. نتایج نشان میدهد که ریز کردن دانه ها و افزودن نقره در بهینه سازی سیم موثر است و باعث افزایش دمای بحرانی و چگالی جریان بحرانی میشود.

در این تحقیق به ساخت و مطالعه ی ویژگی های ساختاری و مغناطیسی نانوذرات فریت اسپینلی منگنز، mnfe2o4 پرداخته شده است. در بخش اول با استفاده از نیترات های فلزی در حضور اسید سیتریک نمونه ها بطور موفقیت آمیزی ساخته شدند. این ذرات با وجود ساختار بلوری اسپینلی دارای مغناطش اشباع پایینی بودند. با توجه به کلوخگی و بهم چسبیدگی ذرات ساخته شده، انرژی های برهمکنشی قوی بوده و در دماهای پایین منجر به گذار به حالت شیشه ی ابر اسپینی می شوند. آزمایشها مربوط به پذیرفتاری مغناطیسی در بسامد های مختلف و آزمایش اثر حافظه حضور این فاز را تایید کرد. در ادامه نشان دادیم که با سایش نانوذرات کلوخه شده، بهم چسبیدگی آنها کاهش یافته و فاز شیشه ی اسپینی تضعیف می شود. در بخش بعدی به بررسی تاثیر آلایش عناصر نقره(ag) وکبالت(co) بر روی ویژگیهای ساختاری و مغناطیسی نانوذرات پرداخته شد. به دلیل غیر مغناطیسی بودن یون های ag+1 ، آلایش این یون ها در ساختار اسپینلی منجر به کاهش پاسخ ذرات به میدان های اعمالی شد. کاهش اندازه ی بلورک ها با افزایش میزان آلایش نقره و پیرو آن افزایش نسبت سطح به حجم از عوامل موثر در کاهش مغناطش اشباع این نمونه ها است. در این بخش نشان دادیم که یون های ag+1 به دلیل بزرگتر بودن شعاع یونی در مقایسه با یون های آهن fe+3 و یون های منگنز mn+2، بطور کامل وارد ساختار اسپینلی نمی شوند و در آلایش های بالاتر فاز نقره ی فلزی را در سطح تماس نانوذرات فریت منگنز تشکیل می دهند. از سوی دیگر با آلایش یون های co+2 در جایگاه یون های منگنز نشان داده شد که مغناطش اشباع با تغییر میزان آلایش تغییر نمی کند در حالیکه ناهمسانگردی و میدان وادارندگی (hc) سیستم نانوذرات به شدت تحت تاثیر قرار می گیرد. در بخش نهایی بر روی بهبود ساختار بلوری و افزایش مغناطش اشباع نمونه تمرکز کردیم. بدین منظور از حلال آلی تری اتیلن گلیکول(teg) برای کاهش بی نظمی اسپینی در سطح ذرات استفاده شد. در اینجا نشان دادیم که اکسیژن موجود در مولکول های teg کمبود اکسیژن سطحی نانوذرات فریت منگنز را جبران کرده و با منظم کردن پیوند های فلز-اکسیژن-فلز در سطح ذرات مغناطش اشباع را به مقدار قابل توجهی افزایش می دهند. با استفاده از این روش نانوذرات مغناطیسی با توزیع اندازه ی باریک قابل ساخت می باشد و علاوه بر آن این نمونه ها نسبت به نمونه های ساخته شده به روش تجزیه حرارتی از کیفیت بالایی برخوردار هستند. با مشخصه یابی های مختلف مغناطیسی نشان داده شد که افزایش نسبت مولی حلالteg به مواد اولیه منجر به کاهش برهمکنش های مغناطیس می شود بطوریکه در این نمونه ها رفتار شیشه ی اسپینی از بین رفته و در دماهای پایین سیستم در حالت ابرپارامغناطیس قفل شده ی برهمکنشی قرار دارد. در ادامه با اعمال فشار هیدواستاتیکی و افزایش تراکم این ذرات، میزان برهمکنش میان آنها بررسی شد. با استفاده از داده های قسمت موهومی پذیرفتاری مغناطیسی و محاسبه ی توان اتلافی نشان داده شد که افزایش انرژی دوقطبی-دوقطبی میان نانوذرات مغناطیسی منجر به کاهش توان اتلافی می شود.

در این پژوهش، پودرهای نانوذرات مگنتیت (fe3o4) که دارای ساختار اسپینلی می باشند، با استفاده از روش همرسوبی تهیه شده است. در بخش اول، نانوذرات مگنتیت در شرایط ساخت متفاوت، مانند عامل رسوب کننده ی naoh یا nh4oh، دما، ph و اتمسفر آرگون ساخته شده اند. سپس، این نانوذرات با استفاده از ابزارهای مشخصه یابی متعددی همچون آنالیز پراش پرتو ایکس، آنالیز طیف سنجی مادون قرمز (ftir)، آنالیز حرارتی نمونه ها(tg)، مغناطش سنج ارتعاشی(vsm) و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی(fesem)، مورد بررسی ساختاری و مغناطیسی قرار گرفته است. مواد اولیه ی مورد استفاده در این بخش عبارتند از: کلرید آهن، سولفات آهن، naoh، nh4oh و آب مقطر. در این بخش، ابتدا نانوذراتی با عامل رسوب naoh ساخته می شود ولی از آنجائیکه تحلیل نتایج vsm آن ، نشان می دهد که نمونه مورد نظر دارای مغناطش اشباع پایینی است؛ به-همین علت، نانوذراتی با عامل رسوب nh4oh ساخته شده است. نانوذرات ساخته شده با استفاده از این عامل رسوب، دارای مغناطش اشباع بالایی، حدود 83% از مغناطش نمونه ی حجمی مگنتیت می باشد ولی ابرپارامغناطیس نیستند. در نتیجه، به منظور ساخت نانوذرات ابرپارامغناطیس مگنتیت، ph و دمای ساخت نمونه تغییر داده شده است؛ در نتیجه ی این کار، نانوذراتی با اندازه ی کوچکتر، ابرپارامغناطیس و با مغناطش اشباع بالا(حدود 86درصد حالت حجمی مگنتیت) ساخته شده است. در بخش دوم این پژوهش، به منظور کاربردی کردن این نانوذرات در صنعت، برروی دو نمونه از نانوذرات که ابرپارامغناطیس بودند ولی اندازه ی نانوذراتشان متفاوت بود، پوششی ازکنگر، با استفاده از رابط aptes، قرار داده شده است. در این بخش نیز با استفاده از آنالیز حرارتی (tg)، آنالیز پراش پرتو ایکس، آنالیز طیف سنجی مادون قرمز(ftir) و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (fesem)، خواص ساختاری نمونه ها بررسی شده و سپس به منظور بررسی درصد جذب فلزات سنگین از آب آلوده صنعتی، از تست icp-oes استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که با قرارگیری این پوشش ها برروی نانوذرات مگنتیت، اندازه ی نانوذرات کاهش پیدا کرده و همچنین کلوخه ای بودن و آگلومری نانوذرات کاهش چشم گیری پیدا می کنند. همچنین، نتایج حاصل از تست icp-oes نیز نشان می دهد که هرچه درصد پوشش کنگر برروی نانوذرات بیشتر باشد، درصد جذب هم افزایش می یابد و می توان از این پوشش برای حذف فلزاتی چون کروم، منگنز و نیکل استفاده کرد.

پیل سوختی یک وسیله الکتروشیمیایی است که به طور مستقیم انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. هر پیل سوختی شامل سه جزء اصلی است کاتد، الکترولیت و آند، سوخت از سمت آند و اکسید کننده از سمت کاتد وارد می شوند. یک پیل سوختی تا زمانی که سوخت واکسید کننده مورد استفاده در آن تأمین شود به طور پیوسته کار می کند. اکسید کننده در پیل سوختی، اکسیژن است. سوخت در آند، الکترون از دست می دهد و به یون تبدیل می شود، الکترونها از مدار خارجی به سمت کاتد هدایت می شوند. در کاتد اکسیژن با الکترونهای ورودی از مدار خارجی ترکیب شده و یون اکسید را تشکیل می دهد. بسته به نوع پیل سوختی، یون اکسید یا کاتیون از الکترولیت عبور کرده و در فصل مشترک الکترود ـ الکترولیت واکنش داده و آب تولید می کنند. تنها محصول اضافی در پیل های سوختی، علاوه بر الکتریسته، آب است. به طوری که پیل های سوختی برای محیط زیست نسبت به استفاده از سوختهای فسیلی آلودگی ناچیزی دارند. پیل های سوختی بر حسب نوع ماده الکترولیتی که استفاده می-کنند دسته بندی می شوند. یکی از انواع پیل سوختی، پیل سوختی اکسید جامد است. دمای کاری آن است و الکترولیت آن سرامیکی است. بالا بودن دمای کاری پیل سوختی اکسید جامد نیاز به کاتالیزور برای انجام نیم واکنش ها در الکترودها را حذف می کند. همچنین از گرمای حاصل از آن علاوه بر الکتریسته تولید شده، می توان استفاده کرد که باعث بالا رفتن بازده این نوع پیل سوختی است. اما دمای بالا نیز معایبی از لحاظ فنی و اقتصادی دارد، بنابراین تلاش برای کاهش دمای کاری این نوع پیل سوختی به طوری که از عملکرد آن کاسته نشود، افزایش یافته است. یکی از راه های کاهش دما، انتخاب مواد جایگزین مناسب برای ساخت اجزای پیل سوختی است. یک ماده سرامیکی است که دارای خاصیت رسانندگی دوگانه یونی و الکترونیکی است. از آن در ساخت پیل های سوختی دمای میانی استفاده می شود. ما در این پژوهش پس از ساخت این ماده،آن را به عنوان کاتد پیل سوختی مورد بررسی قرار دادیم. ساختار آن را در دمای اتاق با استفاده از پراش اشعه x و تصویر برداری sem مورد مطالعه قرار گرفت. مشخص شد که این ماده، تک فاز و دارای ساختار پروسکایت مکعبی است. اندازه گیری مقاومت الکتریکی نمونه با روش 4 میله ای از محدوده دمای اتاق تا انجام شد. کاهش مقاومت 99 درصدی از دمای اتاق تا دمای مشاهده شد. در بررسی خواص الکتروشیمیایی نمونه، ضریب پخش شیمیایی، ، و انرژی فعالسازی برای پرش پلارونهای کوچک در مکانیسم رسانش با استفاده از معادله آرنیوس محاسبه شد. نتایج نشان داد که با افزایش دما، افزایش می یابد و نمودار بر حسب به صورت خطی با شیب منفی رفتار می کند. تمام نتایج بدست آمده در این پژوهش با مقالات چاپ شده همخوانی دارند.

در این تحقیق ابتدا تاثیر اندازه دانه ها روی خواص الکتریکی و مغناطیسی ترکیب lamno3(lmo) مورد بررسی قرار داده شده است. سپس درباره تاثیر آلایش و دمای کلوخه سازی بر ویژگی های بلوری، الکتریکی، مغناطیسی و مغناطومقاومت ترکیب la0.8sr0.2mno3/xlamno3 بحث شده است. نمونه ها به روش واکنش حالت جامد ساخته شدند. همه نمونه های lmo در طول بازه دمایی اندازه گیری رفتار عایق گونه داشتند. با ریز شدن اندازه دانه ها مقاومت الکتریکی در دمای پایین افزایش می یابد. همه نمونه های lmo دارای گذار فاز پارامغناطیس ـ فرومغناطیس هستند، دمای گذار در تمام نمونه ها تقریباً ثابت است و مقدار مغناطش، با کاهش اندازه دانه ها کاهش پیدا می کند. همه نمونه های /xlamno3 la0.8sr0.2mno3 در دمای بالا پارامغناطیس و در دمای پایین فرومغناطیس هستند. برای نمونه های کلوخه سازی شده در دمای پایین، دمای گذار نمونه ها چندان تغییر نکرده، اما پهنای گذار مغناطیسی با افزایش درصد ناخالصی افزایش یافته است. در نمونه های کلوخه سازی شده در دمای بالا، دمای گذار با افزایش درصد ناخالصی کاهش یافته است و این را می توان به ورود ناخالصی به فاز زمینه ربط داد. نمونه ها در دماهای پایین، فلزگونه و در دماهای بالا، عایق گونه رفتار می کنند. در نمونه های کلوخه سازی شده در دمای پایین آلایش منجر به کاهش دمای گذار عایق ـ فلز می شود. همچنین مقدار مقاومت نیز با افزایش میزان ناخالصی افزایش پیدا می کند. در مقابل در نمونه های کلوخه سازی شده در دمای بالا، یک قله کوچک در دماهای بالا ( ) و یک قله پهن در دماهای پایین ( ) دیده می شود. دمای گذار عایق - فلز و منطبق بر دمای کوری است. اما مربوط به تونل زنی وابسته به اسپین در مرزدانه هاست. و هر دو با افزایش درصد ناخالصی کاهش می یابند و همچنین با افزایش میزان lmo یک افزایش در اندازه مقاومت داریم. برای نمونه های کلوخه سازی شده در دمای پایین مغناطومقاومت در دما و آلایش های پایین با افزایش درصد ناخالصی افزایش می یابد، اما با افزایش میزان ناخالصی از 15 درصد وزنی به بالا مغناطومقاومت در دماهای پایین کاهش می یابد. درصدی از آلایش که به ازای آن مغناطومقاومت در نمونه های کلوخه سازی شده در دمای بالا بیشینه می شود 10 درصد است. افزایش مغناطومقاومت به ازای درصدهای پایین افزودنی مربوط به بهبود بی نظمی اسپینی در مرزدانه ها با اعمال میدان است. این بی نظمی ها با افزایش درصد ناخالصی افزایش می یابد. برای درصدهای بالاتر، وجود مقادیر زیاد ناخالصی در مرزدانه ها باعث افزایش ضخامت مرزدانه ها و در نتیجه تضعیف تونل زنی وابسته به اسپین بین سطوح مرزدانه ها می گردد و این باعث کاهش مغناطومقاومت می شود.

لایه های نازک اکسید تنگستن همراه با یک پوشش کاتالیستی مناسب هم چون پالادیوم (pd) یا پلاتین (pt) به طور گسترده در ساخت حسگرهای اپتیکی هیدروژن مبتنی بر خاصیت گازوکرومیک استفاده می شوند. در این نوع حسگرها تجزیه ی مولکول های هیدروژن روی سطح کاتالیست و در پی آن تزریق جفت پروتون-الکترون به ساختار اکسید تنگستن، منجر به تغییرات اپتیکی لایه ی اکسید تنگستن می شود. بازدهی و پایداری حسگرهای pd/wo3 به طور مستقیم با تعداد اتم های کاتالیست ارتباط دارد. اما جذب ترکیبات آلوده هم چون مونوکسید کربن روی سطح کاتالیست، از تعداد سایت های در دسترس برای تجزیه ی هیدروژن می کاهد. این پدیده که مسمومیت کاتالیستی نامیده می شود، آثار نامطلوبی روی پاسخ گازوکرومیکی اکسید تنگستن دارد. از سوی دیگر اکسید تیتانیوم آناتیس به دلیل خاصیت فوتوکاتالیستی خود، قادر به تجزیه ی آلودگی های سطحی است. بنابراین ساخت لایه های نازک tio2/wo3 می تواند راه کاری جدید برای رفع مسمومیت کاتالیستی در حسگرهای هیدروژن مبتنی بر اکسید تنگستن باشد. از آن جا که دمای مورد نیاز برای تشکیل فاز آناتیس اکسید تیتانیوم ?c 600-400 است و این دما به نوبه ی خود به تبلور اکسید تنگستن می انجامد، در این تحقیق از روش نوین بازپخت لیزری جهت تشکیل فاز آناتیس اکسید تیتانیوم استفاده می شود. در این پژوهش لایه های نازک tio2/wo3 با روش لایه نشانی لیزر پالسی ساخته شدند. سپس تحت تابش پالس لیزر اگزایمر با انرژی های مختلف 110، 140، 170 و mj 200 قرار گرفتند. یافته های ما نشان می دهد در انرژی mj 110، ساختار آناتیس اکسید تیتانیوم شکل می گیرد و افزایش انرژی لیزر منجر به تشکیل اکسید تنگستن مونوکلینیک می شود. مطالعات ما تغییر مورفولوژی و نسبت توزیع عناصر در نمونه ها را پس از تابش لیزر نشان داد. هم چنین تابش لیزر منجر به کاهش عبور اپتیکی و نیز کاهش گاف نواری لایه های tio2/wo3 می شود. اندازه گیری زاویه ی تماس آب افزایش خاصیت آب دوستی لایه ها را پس از تابش لیزر تأیید می کند. هم چنین نمونه های تابش یافته با انرژی mj 110 و mj 170 به ترتیب بهترین پاسخ فوتوکاتالیستی و گازوکرومیکی را از خود نشان می دهند.

پیل سوختی وسیله ای الکتروشیمیایی است که به طور مستقیم انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. هر پیل سوختی شامل سه جزء اصلی کاتد، الکترولیت و آند است. پیل سوختی به علت تبدیل مستقیم انرژی شیمیایی به الکتریسیته، دارای بازده ای بالاتر از ماشین های گرمایی است و درعین حال آلودگی های زیست محیطی حداقلی را داراست. یکی از انواع پیل سوختی، پیل سوختی اکسید جامد است که از الکترولیت جامد بهره می برند. این دسته از پیل ها دارای راندمان بالاتر، تنوع استفاده در سوخت، عمر بیشتر و هزینه کمتر نسبت به بقیه پیل ها هستند. عمده مشکل دمای کاری بالای آنهاست که باعث زمان راه اندازی طولانی و مشکلات سازگاری مکانیکی و شیمیایی می شود. امروزه سعی بر این است که دمای کاری پیل را پایین تر آورده بدون آنکه عملکرد کلی آن دچار افت محسوسی شود. یکی از راه های کاهش دما، بهبود در ساختار و ویژگی های کاتد های موجود برای به دست آوردن عملکرد حداکثری است؛ با در نظر گرفتن این نکته که عملکرد پیل سوختی اکسید جامد توسط کاتد محدود می شود. در میان روش های مختلف موجود در ساخت این پیل ها، علاقه برای استفاده از امواج ماکرویو به عنوان منبع انرژی برای ساخت و بازپخت سرامیک ها در چند دهه اخیر افزایش چشم گیری یافته است. این امر ناشی از برتری های آن ازجمله زمان کمتر و کیفیت بهتر مواد حاصل شده از این روش است. در این تحقیق از کاتد اکسید پروسکایتی بر پایه لانتانیوم به علت رسانندگی خوب دوگان? الکترونی و یونی، پایداری شیمیایی و عملکرد کاتالیستی مناسب خود استفاده شده است. از روش سل-ژل برای ساخت آن بهره گرفته شد. تأثیر امواج ماکرویو بر روی ساخت و بازپخت مورد بررسی قرار گرفت. از آنالیز xrd مشخص شد که امواج ماکرویو تأثیر شگرفی بر روی ساخت ماده دارند و ویژگی های بلوری آن را در مقایسه با روش های ساخت معمول بهبود چشم گیری می بخشند. با مطالعه پهن شدگی پراش اشعه x مشخص شد بازپخت با این امواج سبب ایجاد تنش جهت یافته در ماده شده است. با بررسی رفتار مقاومت این مواد برحسب دما مشخص شد که مواد ساخته شده به روش ماکرویو به علت رشد بلوری بهتر و تهی جای بیشتر اکسیژن در دماهای کمتری به رسانندگی دوگانه می رسند که سبب افزایش منطقه فعال بین الکترولیت و کاتد می شود و موجب بهبود عملکرد پیل خواهد شد. همچنین رسانش ناشی از جهش پلارون های کوچک تشخیص داده شد. انرژی فعال سازی کمتر، حاصل تأثیر امواج ماکرویو چه در ساخت و چه در بازپخت بود. برای بررسی ریخت شناسی این مواد از میکروسکوپ روبشی الکترونی بهره گرفته شد. در انتها نیز با استفاده از طیف نگاری امپدانس به بررسی خواص الکتروشیمیایی یک سل متقارن پرداختیم.

چکیده: به منظور بررسی اثرات افزودن ناخالصی های نانومتری اکسیدهای خاکی نادر dy2o3، eu2o3 و tb4o7 بر خواص ساختاری و ابررسانایی ترکیب ابررسانای گرم سرامیکی و بس بلور 2223- (bi,pb)، 10 نمونه با فرمول کلی +xreo bi1.7pb0.4sr2ca2cu3o8 ساخته شدند که درآن reo نانواکسید خاکی نادر است و x مقادیر 0، 3/0، 5/0 و 1 درصد وزنی (wt%) می باشد. نانوپودرهای dy2o3، eu2o3 و tb4o7 به روش احتراقی، با مزیت سنتز سریع و عدم نیاز به فرآیند تکلیس، تهیه شدند. به منظور تهی? محصولی با ترکیب همگن و با واکنش پذیری بهتر ترکیبات، نمونه های ابررسانا به روش شیمیائی سل-ژل تولید شدند. برای مشخصه یابی ساختاری نمونه ها از آنالیزهای xrd، sem، tem، saed و edx بهره برده شد. نتایج xrd نشان می دهند که هر دو فاز 2212 و 2223 به طور همزمان در تمامی نمونه ها حضور دارند. مشخص گردید که افزدون نانواکسیدهای خاکی نادر این پژوهش خواص ساختاری را بهبود بخشیده و باعث افزایش میزان فاز مطلوب 2223 شده است. خواص ابررسانایی نمونه ها با استفاده از اندازه گیری های مقاومت الکتریکی dc بر حسب دما (r-t)، چگالی جریان بحرانی (jc) و پذیرفتاری مغناطیسی ac مورد مطالعه قرار گرفتند. به کمک نتایج مربوط به پذیرفتاری مغناطیسی خواص درون دانه ای و بین دانه ای، نیروی میخ کوبش شار و چگالی جریان بحرانی بین دانه ای نمونه ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این پژوهش نشان می دهد که، افزودن نانواکسیدهای خاکی نادر دیسپروزیوم، یوروپیوم و تریبیوم به سیستم ابررسانای 2223- (bi,pb)، خواص ابررسانایی سیستم و از همه مهم تر چگالی جریان بحرانی سیستم را بهبود می بخشد. بهبود چگالی جریان بحرانی می تواند به علت بهتر شدن اتصال بین دانه های سیستم ابررسانای سرامیکی، در اثر افزودن نانوذرات خاکی نادر باشد. از طرفی به علت کوچک بودن انداز? نانوذرات و قرارگرفتن انداز? آن ها در محدود? طول همدوسی (9/2 نانومتر) و عمق نفوذ (60 تا 1000 نانومتر) ابررسانای گرم بر پای? بیسموت، احتمال افزایش چگالی جریان بحرانی در اثر افزایش نقاط گیراندازی شار وجود دارد.

در این پایان نامه ساخت سیم ابررسانا بر پایه ابررسانای bpscco به روش pit می پردازیم. در این روش pit، پودر اولیه، داخل تیوب نقره ریخته می شود و عملیات حرارتی روی آن انجام می گیرد. برای داشتن سیمی با کیفیت مطلوب، باید از پودر اولیه مناسب، استفاده نمود. به همین دلیل از پودرهای اولیه با درصدهای مختلف ag استفاده شده است. نمونه ها با روش حالت جامد ساخته شدند. پس از مرحله تکلیس، نمونه های بادرصد وزنی 0 تا 25%، ساخته شده و در دمای 845 درجه سانتیگراد کلوخه سازی شدند. نتایج حاصل نشان می دهند که نمونه 15% وزنی دارای شرایط بهینه است. نتایج xrd نشان می دهند که با افزایش درصد نقره تا 15% وزنی، درصد فاز bi-2223 زیاد می شود و اضافه کردن بیشتر نقره، منجر به کاهش جزیی فاز bi-2223 می شود. نتایج پذیر رفتاری مغناطیسی ac نشان می دهند که نمونه 15% وزنی دارای خواص بین دانه ای مطلوبی است و چگالی جریان بحرانی آن نیز نسبتا زیاد است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان می دهند که با افزایش درصد نقره اندازه دانه ها کوچکتر شده و تراکم آن ها بیشتر می شود و به همین دلیل با افزایش درصد نقره، چگالی نمونه ها بیشتر می شود. پس از انجام آزمایش های لازم بر روی نمونه های حجمی و پودر کردن آن ها، پودرها را داخل تیوپ نقره ریخته و به روش pit، سیم ابررسانای بر پایه bpscco ساختیم. نتایج حاصل نشان می دهند که رفتار سیم های ابررسانا با نمونه هایحجمی تا حدودی متفاوت است. با افزایش درصد نقره پودرهای اولیه در سیم های ابررسانا، چگالی جریان بحرانی بیشتر می شود و دمای گذار سیم ها نیز مقداری بهبود پیدا می کند.

در این پایان نامه به ساخت و تحلیل 4 نمونه از ابررساناهای حجمی bscco با نام¬های c, b, a و d پرداخته می¬شود که سه نمونه اول آن¬ها به روش واکنش حالت جامد و نمونه آخر به روش سل ژل ساخته شده است. سپس اثر ماکروفر بر روی دو نمونه b و c بررسی شده و در انتها از نمونه b سیم ابررسانا به روش pit ساخته شده است. نمونه a با استوکیومتریbi1/89pb0/41sr2/01ca2/23cu3/03ox طی دو مرحله در دماهای 700 و 800 تکلیس و در دمای 860 درجه¬ی سانتی¬گراد به مدت 170 ساعت کلوخه سازی شد. نمونه b با استوکیومتری bi1/75pb0/35sr2ca2cu3ox در یک مرحله در دمای 800 تکلیس و در دمای 850 درجه سانتی¬گراد به مدت 240 ساعت کلوخه سازی شد. نمونه c با استوکیومتری bi1/7pb0/3sr1/9ca2cu3ox طی سه مرحله در دمای 810 تکلیس و در دمای 850 درجه سانتی¬گراد به مدت 200 ساعت کلوخه سازی شد. در انتها نمونه d با استوکیومتری bi1/85 pb0/35 sr1/95 ca2 cu3/05o10+x، طی دو مرحله در دمای 740 و یک مرحله در دمای 760 تکلیس و سپس در مدت زمان 170 ساعت در دمای 825 درجه سانتی¬گراد کلوخه سازی شد. سپس از نمونه¬ها آنالیز xrd، sem، پذیرفتاری مغناطیسی، مغناطو مقاومت و چگالی جریان بحرانی گرفته شد به طوری که چگالی جریان نمونه c .نسبت به دیگر نمونه¬ها بالاتر و تیزتر است. در انتها با بررسی اثر ماکروویو بر روی نمونه¬ نمونه b و c مشاهده شد که شوک حرارتی ناشی از ماکروفر باعث تبدیل فاز 2223 به فاز 2212 شده است و همچنین نمودارهای پذیرفتاری مغناطیسی و مغناطو مقاومت دوپله ای و پهن شده اند.

امروزه بهبود خواص مغناطیسی مواد به یک مرحله¬ی بحرانی نزدیک شده است، چرا که کشف مواد جدید به منظور رسیدن به کارایی بیشتر روزبه روز مشکل و مشکل¬تر می شود. مواد نانوکامپوزیتی نسل جدیدی از مواد هستند که با ترکیب مواد مختلف در مقیاس نانو، دسترسی به ویژگی¬هایی را که در مواد تک فاز قابل دسترس نیستند فراهم می¬کنند. مواد نانوکامپوزیتی کاربردهای گسترده¬ای در مغناطیس¬های دائمی، مواد نانو بلوری مغناطیسی نرم، جاذب امواج الکترومغناطیسی، سلول های خورشیدی، بیومواد، ابزارهای مورد استفاده در ناحیه ی مایکروویو و ... دارند. در این تحقیق، نانوکامپوزیت¬ها و نانو ساختارهای فریتی به منظور کاربرد در مغناطیس¬های تبادلی و جاذب امواج الکترومغناطیسی در محدوده¬ی مایکروویو ساخته شده و ویژگی¬های ساختاری و مغناطیسی آن ها مورد بررسی قرار گرفته است. این تحقیق شامل سه بخش اصلی است؛ در ابتدا نانوکامپوزیت¬های متشکل از نانوذرات فریت استرانسیوم و اکسید روی zno، به منظور بررسی خواص جذب مایکروویو مورد مطالعه قرار خواهد گرفت و سپس خواص مغناطیسی و ساختاری نانوکامپوزیت¬های متشکل از نانوذرات فریت¬های سخت و نرم نظیر فریت استرانسیوم با ساختار بلوری srfe10.5o16.75 و فریت کبالت – روی با ساختار بلوری co0.9 zn0.1 fe2o4 به منظور بررسی رفتار جفت شدگی تبادلی و خاصیت جذب امواج مایکروویو، مورد مطالعه قرار می گیرد. در بخش اول این تحقیق از نانوذرات فریت استرانسیوم به عنوان فاز مغناطیسی سخت و از نانوذرات zno به عنوان فاز نیمه رسانای مورد نظر برای تهیه نانوکامپوزیت¬های فریت - نیمه رسانا استفاده می شود. در این بخش از تحقیق سعی بر این است تا با بهینه کردن خواص مغناطیسی و ساختاری نانوکامپوزیت مورد نظر تا حد ممکن، میزان جذب مایکروویو و پهنای باند مورد نظر در باندهای فرکانسی x و ku افزایش یافته و جذب در ناحیه فرکانسی گسترده تری زیر حد db 20- (99 درصد جذب در ماده) حاصل شود. در بخش دوم این تحقیق از نانوذرات فریت استرانسیوم به عنوان فاز مغناطیسی سخت و فریت کبالت – روی به عنوان فاز مغناطیسی نرم برای تهیه نانوکامپوزیتهای فریتی استفاده می شود. هر یک از این دو ماده بر اساس روش سل – ژل تهیه می شود. انتخاب دمای تکلیس، انتخاب استوکیومتری و انتخاب عامل کمپلکس ساز در ساخت نانوذرات فریت استرانسیوم و فریت کبالت – روی به منظور تشکیل فاز خالص از مواد مورد نظر و بهینه شدن خواص مغناطیسی به خصوص افزایش hc در فریت استرانسیوم و افزایش مغناطش اشباعی ms در فریت کبالت – روی که مناسب برای کاربرد در مغناطیس های تبادلی است، می باشد. در این بخش از تحقیق سعی می شود تا با افزایش میدان وادارندگی فاز مغناطیسی سخت و همچنین افزایش مغناطش اشباعی فاز مغناطیسی نرم تا حد ممکن، سطح منحنی پسماند و در نتیجه انرژی مغناطیسی نانوکامپوزیت حاصل از این دو فاز، افزایش یابد و جفت شدگی تبادلی بین گشتاورهای مغناطیسی دو فاز مغناطیسی سخت و نرم پدید آید و در ادامه میزان جذب مایکروویو در محدوده¬ی فرکانسی ghz 18-2 به خصوص در باندهای فرکانسی x و ku بررسی می¬شود. در این ساختار انرژی مغناطیسی به مقدار 53 درصد نسبت به فاز مغناطیسی سخت اولیه بهبود یافته است. در بخش سوم این تحقیق کامپوزیت¬های باریم استرانسیوم تیتانات/ فریت کبالت- روی در محیط پارافین مورد مطالعه قرار می¬گیرد. در این قسمت میزان تاثیر درصد سه عامل موجود در این کامپوزیت بر میزان جذب مایکروویو در محدوده¬ی ghz 18-2 بررسی می¬شود. در این بخش هر دو عامل اتلاف مغناطیسی و دی¬الکتریکی به طور همزمان در ماده¬ی جاذب فعال می¬شوند.

اثر بایاس تبادلی اولین بار در بین سال های 1956-1957 توسط میکل جون و بین، در ذرات ریز فرومغناطیس کبالت (co) با یک پوسته پادفرومغناطیس اکسید کبالت (coo) کشف شد. این اثر عبارت است از جابجایی حلقه پسماند در راستای محور میدان، و معمولاً هنگامی رخ می دهد که یک ساختار با فصل مشترک fm/afm را، در حضور یک میدان مغناطیسی خارجی تا دمای پایین تر از دمای نیل فاز پادفرومغناطیس سرد کنیم. از زمان کشف این پدیده تحقیقات بسیاری جهت جستجو و فهم این پدیده در ساختارهای مختلف از قبیل هسته-پوسته، دولایه ای ها و مواد غیرهمگن انجام شده است. اثر بایاس تبادلی به طور گسترده برای ساختارهای co/coo گزارش شده است و در مورادی کمی برای لایه های نازک co/co3o4 گزراش شده است. این اثر همچنین در نانوذرات co3o4 مشاهده شده است، که قسمت فرومغناطیس آن را به اثرات سطحی نانوذرات یا نانوسیم ها نسبت می دهند. در این پژوهش، ما اثر بایاس تبادلی را برای نانوساختارهایی که دارای هر دو فاز پادفرومغناطیس coo و co3o4 گزارش می کنیم. نانوذرات کبالت/اکسید کبالت با استفاده از استات کبالت و پلی وینیل استات به عنوان پیش ماده و بازپخت در دمای بین 300-600 درجه سانتی گراد ساخته شدند. مشخصه یابی ساختاری مواد ساخته شده با استفاده از تحلیل xrd و تحلیل گرانی سنجی (tg-dsc) انجام گرفت. همچنین ریخت شناسی و توزیع اندازه ذرات با استفاده از tem مورد مطالعه قرار گرفت. اندازه گیری های مغناطیسی بر روی مواد نیز توسط اسکوئید (squid) انجام گرفت. نمونه دمای پایینc) °300( از فازهای co و coo و co3o4 تشکیل شده است در حالی که نمونه دمای بالاتر c) °600( تنها از فاز co3o4 تشکیل شده است. اثر بایاس تبادلی در تمام نمونه ها مشاهده می شود. اثر بایاس تبادلی در نمونه c°300 دز زیر دمای 230 کلوین (دمای قفل شدگی فاز coo) مشاهده می شود. در حالی که برای نمونه های با دمای بازپخت بالاتر در زیر دمای 35 کلوین(زیر دمای نیل فاز co3o4) مشاهده می شود. در این پژوهش نقش coo و co3o4 در خواص مغناطیسی ساختارهای کبالت/اکسید کبالت و و سازوکار حاکم بر اثر بایاس تبادلی مورد مطالعه قرار گرفته است

این پایان نامه شامل دو قسمت است. قسمت اول، بررسی اثر جانشینی ba در مکان sr، در ساختار و قسمت دوم، ساخت سیم ابررسانا، بر پایه¬ی ابررسانای bpscco و بررسی روش¬های مختلف ساخت، جهت به¬دست آوردن پارامترهای بهینه در روش ساخت می¬باشد. به منظور بررسی اثر جانشینی ba در مکان sr، در ساختار و چگونگی وابستگی این جانشینی به استوکیومتری نمونه¬ی ساخته شده، دو سری نمونه با استوکیومتری¬های متفاوت و ، به روش واکنش حالت جامد، ساخته شد. پس از آنالیز داده¬های به¬دست آمده از xrd وsem و اندازه¬گیری مقاومت الکتریکی و پذیرفتاری مغناطیسی برحسب دما، مشخص شد که استوکیومتری بکار رفته، بر روی نحوه¬ی جانشینی در سیستم اثر می¬گذارد. در نمونه¬های گروه ، اضافه کردن تا ، افرایش میزان فاز و بهتر شدن خصوصیات ابررسانایی دانه¬ها و مرز دانه¬ها از قبیل افزایش چگالی جریان بحرانی، دمای گذار و میدان مغناطیسی بحرانی را به همراه داشت. در این سری از نمونه¬ها، به مقدار جزئی در دانه¬ها نفود کرد و بیشتر از طریق رسوب جزئی در مرز دانه¬ها، به عنوان نقص¬های نقطه¬ای، باعث افزایش نیروی میخکوبی شار بین دانه¬ای شد. اما در نمونه¬های گروه (b)، هر چند اضافه کردن تا ، میزان فاز را افزایش داد ولی به علت تولید بیشتر فاز ناخالصی، باعث تضعیف جفت¬شدگی بین دانه¬ها و کاهش نیروی میخکوبی در مرز دانه¬ها گردید. علاوه بر این، نفوذ در ساختار در این گروه، بیشتر از گروه a صورت گرفت و خصوصیات ابررسانایی دانه¬ها را تضعیف کرد. اضافه کردن ، به میزان ، در هر دو گروه، باعث تضعیف خصوصیات ابررسانایی مرز¬دانه¬ها از طریق تولید فازهای ناخالصی و احتمالاً جذب اکسیژن به مقدار بیشتر از حد بهینه، شد. در زمینه¬ی ساخت سیم ابررسانا، به منظور دستیابی به پودر اولیه¬ی مناسب، شش استوکیومتری متفاوت، با دو روش ساخت، (1) روش واکنش حالت جامد و (2) روش سل ـ ژل، مورد استفاده قرار گرفت. از بین پودرهای ساخته شده، 5 پودر که نسبت به بقیه پودرها، دارای فاز بیشتر، به عنوان فاز غالب بودند انتخاب و پنج سیم، توسط روش pit، از آنها ساخته شد. بعد از بررسی نتایج به¬دست آمده از xrd , sem و تغییرات مقاومت و پذیرفتاری مغناطیسی بر حسب دما مشخص شد، از بین سیم¬های ساخته شده، نمونه¬ای که پودر اولیه آن به روش واکنش حالت جامد و استوکیومتری ساخته شده بود، نسبت به شرایط ساخت و برنامه¬ی حرارت¬دهی اعمال شده، پاسخ مناسب¬تری نشان داده و فاز بیشتری در آن شکل گرفته است. شرایط بهینه شده¬ی مراحل ساخت این نمونه عبارت¬ است از : دمای کلوخه¬سازی 835، مدت زمان کلوخه¬سازی 200 (طی سه مرحله، همراه با پرس¬کاری میان مرحله¬ای)، ضخامت نهایی 0/4 mm، بازپخت در دمای 825، به مدت 30 بعد از آخرین مرحله¬ی کلوخه¬سازی.

در این پایان نامه، خواص الکتریکی و الکتروشیمیایی کاتد ( lscf ) ( که در پیل سوختی اکسید جامد استفاده می شود) مورد مطالعه قرار گرفته است. این کاتد به روش حالت جامد تهیه شده است. نتایج حاصل از xrd نشان می دهد که ساختار نمونه، شش گوشی است. اندازه گیری مقاومت نمونه بر حسب دما نشان می دهد که در دماهای اندازه گیری شده و در فشار محیط، حفره های الکترونی مسئول رسانندگی الکتریکی در این نمونه هستند. با اندازه گیری مقاومت نمونه در حضور گاز های اکسیژن و آرگون و با استفاده از روش واهلش الکتریکی، ضریب پخش توده ای محاسبه شده است. انرژی فعال سازی برای رسانندگی الکتریکی و یونی محاسبه شده، که انطباق نتایج با گزارش های سایرین، نشان دهنده درستی نسبی تقریب های اعمالی برای محاسبه این ضرایب است. کاتد lscf دارای پایداری خوبی در فرآیند گرم و سرد شدن است و همچنین میزان رسانندگی الکتریکی بالا و رسانندگی یونی نسبتاً خوب، آنرا گزینه مناسبی برای استفاده به عنوان کاتد پیل سوختی اکسید جامد کرده است.

این پژوهش متشکل از سه بخش است. 1- ساخت نانوورقه های اکسید مولیبدن 2-تاثیر رنگ بری محلول پالادیم کلراید بر محلول های کلوئیدی آبی رنگ 3- مطالعه خاصیت گازوکرومیک و فوتوکرومیک نمونه های شفاف شده. در بخش اول این پژوهش، محلول های کلوئیدی آبی رنگ نانوذرات اکسید مولیبدن با استفاده از روش آسان آندایزینگ الکتروشیمیایی دو ورقه مولیبدن درون الکترولیت m hcl 02/0 تهیه شدند. خواص ساختاری، شیمیایی و اپتیکی نانوذرات با استفاده از آنالیزهای پراش پرتو ایکس (xrd)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem)، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (fe-sem)، طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (ftir)، اسپکتروسکوپی فوتوالکترون اشعه ایکس (xps) وطیف سنجی uv-vis مشخصه یابی شدند. xrd ساختار آمورف نمونه اولیه را نشان می دهد. همچنین از تصاویر tem نمونه اولیه حضور نانوورقه های اکسید مولیبدن با اشکال بی قاعده دیده می شود. xps حضور همزمان حالت های اکسیدی mo5+ و mo6+ در نمونه اولیه را تایید می کند. طیف جذب اپتیکی نمونه اولیه نشان دهنده باند جذبی پهن در محدوده nm 1100-600 می باشد که متشکل از چهار باند جذبی مجزا در موقعیت های 2/1، 4/1، 6/1 و ev 9/1 است. در بخش دوم با افزودن پالادیم کلراید به محلول های کلوئیدی برای اولین بار مشاهده کردیم که فرایند رنگزدایی اتفاق می افتد. زمان بی رنگ شدن مشاهده شده، بسته به نسبت های مولی pd:mo می تواند از چند دقیقه تا چند روز طول بکشد. مقایسه xrd نمونه اولیه و نمونه pd-moo3 پس از پخت در دمای °c 500 رشد ترجیحی صفحات (0k0) را در نمونه pd-moo3 نشان می دهد که منجر به تفاوت در نسبت ابعادی ذرات کریستالی شده است. نتایج tem مربوط به نمونه های pd-moo3 افزایش قابل توجهی در اندازه نانوذرات را نشان داد. xps کاهش غلظت mo5+ در نمونه pd-moo3 با نسبت مولی 1:10=pd:mo در مقایسه با نمونه اولیه را نشان می دهد که دلیل بی رنگ شدن محلول ها را می توان به کم شدن حالت اکسیدی mo5+ ارتباط داد. در بخش آخر خاصیت گازوکرومیک و فوتوکرومیک نمونه های شفاف شده توسط محلول پالادیم کلراید را مورد بررسی قرار دادیم. به منظور بررسی خاصیت گازوکرومیک، نمونه های شفاف شده توسط پالادیم کلراید را در حضور گاز هیدروژن رقیق شده قرار دادیم و تغییر رنگ قابل توجهی از حالت شفاف به حالت آبی تیره ای مشاهده شد. همچنین به منظور بررسی خاصیت فوتوکرومیک، نمونه های شفاف شده از طریق تابش پالس های لیزر اگزایمر قرار گرفتند و متعاقباً تغییر رنگ مشابهی مشاهده شد. بر طبق این مشاهده که طیف های جذبی نمونه های رنگی شده در نتیجه خاصیت گازوکرومیک و فوتوکرومیک و نمونه آبی اولیه تقریباً مشابه بودند، سعی شد برای پدیده های مشاهده شده مکانیسم های فیزیکی بر اساس مدل پلارون های کوچک و انتقال بین نواری ارایه شود.

آلیاژ فرومغناطیس fept یکی از مهم ترین مواد مغناطیسی مورد استفاده در ساخت حافظه های مغناطیسی با دانسیته ی مغناطیسی بالا می باشد. در این پروژه این آلیاژ با استفاده از روش مگنترون اسپاترینگ و با استفاده از هدف های آهن و پلاتین با خلوص99/ 99% بر روی زیر لایه si/sio2(001) و لایه بافر ptir پوشش داده شد . این آلیاژ با در صد های برابر آهن و پلاتین دارای بهترین خواص مغناطیسی و ساختاری می باشد . ساختار fcc دارای فاز فرومغناطیس نرم و با کم ترین نیروی وادارندگی مغناطیسی است. برای تشکیل ساختار l10 با بالاترین نظم بلوری و خواص مغناطیسی ? لایه نازک های تهیه شده با استفاده از عملیات حرارتی krf excimer laser annealing با طول موجnm 248 ، مد نوسانی و فرکانس hz 1 انرژیmj 120 ، چگالی انرژیmj/cm2 48 و ولتاژ kv 18 برای بازپخت شدن انجام شد. در این پروژه سعی بر تغییر نمونه ها در پالس های لیزر متفاوت 3-6-9-12-15-18-20-40-60-80و 100 شد . به منظور بررسی طیف پراکندگی انرژی و تعیین درصدهای مواد تشکیل دهنده پوشش از آنالیز eds استفاده شد. بعد از انجام تست عملیات حرارتی با استفاده از این تعداد پالس به بررسی خواص میکروساختاری و مغناطیسی نمونه ها پرداخته شد. در ابتدا آنالیز gixrd برای بررسی خواص ساختاری نمونه و بررسی تشکیل فاز های منظم l10fept پرداخته شد . این طیف بالاترین میزان نظم بلوری را در تعداد پالس 18 نشان می دهد که درصد تشکیل این فاز برابر با 91/0 می باشد . بعد از آن برای بررسی و مشاهده اندازه و رشد دانه ها از آنالیز fesem استفاده شد. میزان زبری و بررسی توپوگرافی سطح با استفاده از آنالیز میکروسکوپ نیروی اتمی afm صورت گرفت. این تست افزایش زبری سطح را نمایش می دهد. بررسی تست مغناطوسنج ارتعاشی ? به منظور بررسی ساختار مغناطیسی و چند حوزه ای و تک حوزه ای بودن نمونه ها انجام شد.

محدودیت اساسی در کاربرد ابررساناهای بس بلوری بر پایه یbi ، میخکوبی کم و اتصالات ضعیف بین دانه ای در دماهای بالا و میدان های اعمالی است. بنابراین مراکز میخکوبی مصنوعی با خواص متفاوتی برای ارتقاع خاصیت میخکوبی شار در ابررسانا معرفی شدند. در این پایان نامه به ساخت 3 گروه ابررسانای حجمی bscco با نام های b, a و c پرداخته می-شود که نمونه های گروه a به روش واکنش حالت جامد و گروه b و c به روش سل-ژل ساخته شدند. سپس اثر cnt بر روی گروه a بررسی شد

در تحقیق حاضر، به ساخت و بررسی ویژگیهای ساختاری و مغناطیسی فریت کبالت خالص و آلایش یافته با روی ساخته شده در غیاب میدان مغناطیسی و در حضور میدان های مغناطیسی مختلف پرداخته شده است. در قسمت اول، نمونه ها با فرمول و در غیاب میدان مغناطیسی به روش سل- ژل ساخته شدند. سپس این نانوذرات با بیوپلیمر زئین پوشش داده شدند و به منظور شکل گیری ساختار منظم نانوذرات پوشش داده شده با زئین، آنها را در میدانهای عمود و موازی با سطح نمونه قرار دادیم. در قسمت دوم به بررسی تأثیر میدان مغناطیسی در حین فرایند ساخت نانوذرات فریت کبالت خالص و آلایش یافته با روی پرداخته شده است. نمونه ها با فرمول شیمیایی co1-xznxfe2o4(x=0,0.1) در میدانهای مغناطیسی صفر، 2/0، 4/0 و 8/0 تسلا به روش سل-ژل ساخته شدند.

پیل سوختی وسیله ایست الکتروشیمیایی که که انرژی شیمایی را به طور مستقیم به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. هر پیل سوختی شامل سه جز کاتد، آند و الکترولیت است. یکی از انواع پیل های سوختی، پیل سوختی اکسید جامد است که نسبت به سایر پیل های سوختی دارای بازده بالاتر، تنوع در انتخاب سوخت می باشد. عمده مشکل پیل های سوختی اکسید جامد دمای کاری بالای آنهاست. امروزه سعی بر این این است که دمای کاری پیل بدون آنکه به عملکرد آن لطمه ای وارد شود کاهش پیدا کند. یکی از راه های کاهش دما بهبود در ساختار و ویژگی های کاتد به عنوان جزء محدود کننده است. در این تحقیق از کاتد پروسکایتی lacafeni به علت رسانندگی خوب دوگانه الکترکی و یونی و پایداری شیمیایی و عملکرد کاتالیستی استفاده شد. از روش سل- ژل برای ساخت آن استفاده شد. تاثیر امواج ماکروویو بر روی ساخت مورد بررسی قرار گرفت. از آنالیز xrd مشخص شد که در نمونه ساخته شده با امواج ماکرویو خواص بلوری بهبود یافته اند. تصاویر sem حاکی از کوچک تر شدن اندازه ذرات در نمونه مذکور بودند. علاوه بر این با اندازه گیری مفاومت الکتریکی نمونه مشخص شد که رسانش الکتریکی و یونی نمونه بهبود پیدا کرده است.

در این پروژه آلیاژ حافظه پذیر فرومغناطیس (4,ni47mn40sn13-x?x (x=0,0/5،1,2 به روش آلیاژسازی مکانیکی ساخته شد. برای ساخت نمونه ها ابتدا 20 گرم مواد اولیه با استوکیومتری مورد نظر به مدت 20 ساعت در آسیاب سیاره ای آسیاب شدند. سپس نمونه ها به صورت حجمی در لوله هایی از جنس کوارتز تحت خلا قرار گرفتند و به مدت 16 ساعت در دمای 950 درجه سانتی گراد بازپخت شدند. الگوی پراش پرتو ایکس نمونه ها نشان داد که نمونه x=0 تک فاز و با ساختار l21 است. اما با ایجاد تهی جای و افزایش آن نمونه از حالت تک فازی خارج شده و فاز مارتنزیت در این نمونه ها ایجاد شد. پذیرفتاری مغناطیسی همه نمونه ها گذار مغناطیسی را نشان می دهد

دراین پایان نامه چهار نمونه ابررسانا با استفاده از واکنش حالت جامد ساخته شدند.

در این بررسی، با ساختن پنج نمونه از ابررسانای ‏‎(gd-123) gdba2 cu3 o7- ‎‏ آلائیده به اکسید نقره ‏‎(ag2o) با درصدهای مختلف (0%-70%)، اثر جانشینی کامل عنصر مغناطیسی گادولینیوم ‏‎(gd)‎‏ به جای ایتریوم و نیز افزودن نقره بر آن، مورد تحقیق قرار گرفته است. روش ساخت نمونه ها، روش واکنش حالت جامد و شامل سه مرحله تکلیس یکسان با دمای نهایی ‏‎920c‎‏ و به مدت ‏‎24h‎‏ و خنک سازی سریع در هوا، قرص کردن پودرها با فشار ‏‎1/5gpa‎‏ و کلوخه سازی با شار اکسیژنی برابر ‏‎0/1 lti.min‎‏ که از دمای ‏‎550c‎‏، به هنگام بالا رفتن دما، تا ‏‎500c‎‏ به هنگام خنک سازی و دمای کلوخه سازی ‏‎920c‎‏ به مدت ‏‎24h‎‏، بود. دو نمونهی آلاییده با 50% و 70% نقره به دلیل رفتاری که از خود نشان دادند، دوباره به همان ترتیب قبلی تحت کلوخه سازی قرار گرفتند. دمای کلوخه سازی دوم برای دو نمونه ی اخیر ‏‎930c‎‏ بود و به هنگام خنک کردن نیز وقتی دما به ‏‎500c‎‏ رسید، هر دو نمونه به مدت دو ساعت همراه با شار اکسیژن در این دما باقی ماندند.پس از اتمام مراحل ساخت، با استفاده از آزمایش جذب اتمی، درصد دقیق نقره ی نمونه های ساخته شده معلوم شد. نتایج آنالیزهای ‏‎edx, sem, xrd‎‏ و اندازه گیری های پذیرفتاری و مقاومت الکتریکی ‏‎ac‎‏ نشان می دهند که:- جایگزینی کامل ‏‎y‎‏ با ‏‎gd‎‏ در سیستم ‏‎y-123‎‏، تاثیر خاصی بر ری خواص ابررسانایی این سیستم ندارد.- در همه ی نمونه ها فاز ارتورومبیک 123 تشکیل شده و نقره به صورت یک فاز مجزا تشکیل شده و با افزایش درصد نقره، به تدریج بلوک هایی از نقره شکل گرفته و در بین دانه ها قرار گرفتند.- نمونه ی آلائیده با 12% نقره، بهینه حالت ابررسانایی با دمای گذار ‏‎100/8k‎‏ را دارا بود.