تخلخل هایی با قطر نانومتری با روش الکتروشیمیایی و با استفاده از محلول الکترولیت اتانول و اسید بر روی پایه های سیلیکان نوع ایجاد گردید. با استفاده از اندازه گیری درصد تخلخل و نیز محاسبه ظرفیت دی الکتریک، رابطه بین این دو پارامتر در نانو ساختارهای سیلیکان متخلخل بررسی گردید. در این مطالعه مشخص شد که افزایش زمان خوردگی موجب افزایش درصد تخلخل شده که کاهش ظرفیت دی الکتریک سیلیکان متخلخل را سبب می شود. همچنین با اندازه گیری تغییرات ظرفیت دی الکتریک سیلیکان متخلخل بر حسب فرکانس، تغییرات برخی پارامترهای مهم از قبیل ضریب گذردهی، رسانندگی الکتریکی ،ضریب شکست و درصد تخلخل برحسب فرکانس اعمال شده بر این ماده در مدار طراحی شده بررسی شدند. در این بررسی ها مشخص شد که عوامل زیادی بر رفتارهای دی الکتریکی سیلیکان متخلخل تأثیر می گذارند که یکی از مهم ترین و مؤثر ترین این عوامل به ساختار هندسه فراکتالی این ماده بر می گردد.

محاسبه ساختار الکترونیکی مواد مختلف و توابع طیفی مختلف این مواد برای اندازه های بزرگتر موضوع مطالعات گسترده بوده است. در این پژوهش روش چند جمله ای مغزی (kernel polynomial method) که به اختصار kpm می نامیم را برای بررسی حالت های الکترونی تهی جاهای با ابعاد مختلف در شبکه ی سیلیکان به کار می بریم. مزیت این روش در آن است که بدون آنکه نیاز به قطری کردن ماتریسی باشد، با روش های کاتوره ای چگالی حالات به دست می آید. معمولا این روش برای مدل های تنگ بست تک الکترونی به کار رفته است. در این پژوهش ما این روش را برای سیلیکان که در آن حداقل چهار اربیتال به ازای هر سایت شبکه دخیل هستند تعمیم می دهیم. پارامترهای تنگ بست مورد استفاده در این پژوهش چنان انتخاب شده اند که ساختار نواری حاصل از روش kpm با محاسبات اصل اولیه منطبق باشد. این تعمیم می تواند به عنوان بستری برای بررسی اثرات بی نظمی و تخلخل برای هر ماده ی معین در نظر گرفته شود. ایده ی وارد کردن تهی جاها می تواند برای تشریح نانو ساختارها مورد توجه قرار گیرد. چنانچه در این پایان نامه سعی شده با افزودن تعداد تهی جاها یک شبکه ی بلوری را به یک ساختار متخلخل به ابعاد نانو تبدیل کرد. اندازه گیری چگالی حالت ساختارهای به دست آمده تاییدی بر عملیات انجام شده می باشد.

در این پژوهش تلاش شده است درباره ی تمامی اطلاعاتی که می توان از طیف رامان درباره ی سیلیکان متخلخل فهمیده شود، بحث شود. نمونه های سیلیکان متخلخل تحت چگالی جریان 20 میلی آمپر بر سانتیمتر مربع و مدت زمان های خوردگی 10، 20، 30، 40 و 50 دقیقه ساخته شدند. الکترولیت مورد استفاده محلول (hf: اتانول) = (1:1) بود. طیف رامان این نمونه ها نمایانگر مشخصات زیر در نمونه هاست: 1- افزایش شدت پیک رامان با افزایش میزان تخلخل 2- ریزش ساختار بین زمان های خوردگی 20 تا 30 دقیقه با توجه به کاهش شدت رامان در طیف رامان نمونه ی 30 دقیقه خورده شده، مشاهده می شود. 3- فاز سیلیکان آمورف در برخی از نمونه های ساخته شده مشاهده شد. وجود این فاز مربوط به شرایط نگهداری و ترکیبات موجود روی سطح نمونه است. 4- پیک رامان برای هر 5 نمونه کاملاً متقارن است. 5- مکان پیک های رامان دارای جابه جایی جزئی نسبت به مکان پیک سیلیکان بلوری به سمت طول موج های بیشتر است و در برخی از نمونه ها این جابه جایی مکان پیک دیده نمی شود. 6- تصاویر sem نشان می دهد که ساختار برخی از نمونه های سیلیکان متخلخل به صورت ورقه ای است و مکان پیک برای این نمونه ها تغییر نیافته است. این وضعیت به دلیل اینکه محدودیت فونونی در این حالت در یک بعد وجود دارد بوجود آمده است، زیرا در این حالت سهم فونون های محدود شده کمتر از فونون های بدون محدودیت است و موجب جابه جایی مکان پیک نمی شود. 7- اندازه گیری تخلخل نمونه ها به روش وزن سنجی نیز نشان دهنده ی افزایش تخلخل با افزایش زمان خوردگی و ریزش ساختار بعد بین زمان های 20 تا 30 دقیقه است.

چکیده تمام سطوح واقعی ناهموار هستند و تاثیر این ناهمواری بر روی پراکندگی امواج، موضوع مورد مطالعه چندین دهه بوده است. با وجود حجم زیاد تحقیقات هنوز مسئله پراکندگی از روی سطوح ناهموار بطور دقیق حل نشده است. در این پایان نامه هدف بررسی مورفولوژی نانو ساختارها به وسیله طیف پراکندگی است. جهت بررسی، سطح سیلیکان متخلخل به عنوان نمونه مورد بررسی، استفاده شد. سیلیکان متخلخل برای نخستین بار در سال 1956 ساخته شد که کاربردهای زیادی از جمله ساخت انواع حسگرها، سلولهای خورشیدی، موجبرها دارد. در این پایان نامه سطح سیلیکان متخلخل در ابعاد نانو ساخته شد و طیف پراکندگی آن مورد بررسی قرار گرفت. جهت بررسی مورفولوژی نمونه ها، تصاویر sem و afm نیز تهیه شد. فصل نخست این پایان نامه مروری بر ساختار سیلیکان متخلخل است. فصل دوم توضیحاتی در رابطه با سطوح ناهموار و تئوری کیرشهف در پراکندگی ارئه شده است. فصل سوم مروری بر کارهای انجام شده، می باشد. بررسی کارهای تجربی و نتایج تئوری در فصل آخر بیان شده است. نتایج و پیشنهادات در این فصل سطح سیلیکان متخلخل به روش الکتروشیمیایی ساخته شد و طیف پراکندگی و تصاویر sem و afm نمونه ها جهت بررسی مورفولوژی سطح، مورد مطالعه قرار گرفتند. بررسی ها نشان دادند: 1. وجود یا عدم وجود پیکها ی مربوط به انتقال بین نواری در طیف بازتاب می تواند وجه تمایزی میان ps نوع p و نوع n باشد. 2. طیف r جابجایی آبی در ساختارهای نانو را نشان می دهد. 3. ثابت ماندن ناحیه کمترین بازتاب در طیف r مشابه رفتار شدت فوتولومینسانس ((pl نمونه هایی است که در محلول الکترولیت با غلظت یکسانی ساخته شده اند. 4. با افزایش زمان خوردگی rms سطح و طول همبستگی افزایش یافت. 5. تصاویر sem نشان دادند، میان طول همبستگی و همگنی سطح نسبت مستقیمی وجود دارد. در پایان برای ادامه ی کار پیشنهاد می شود: i. با تغییر پارامترهای ساخت سیلیکان متخلخل، مانند چگالی جریان و غلظت محلول الکترولیت، رفتار طیف بازتاب در محدوده ی گاف انرژی سیلیکان متخلخل و افت و خیزهای طیف بررسی شود. ii. بررسی و مقایسه نتایج تجربی و تئوری با بکارگیری مقیاس یکسان سطوح. iii. بررسی خواص مقیاسی سطح (rms) با استفاده از تئوری کیرشهف و اطلاعات طیف پراکندگی نمونه ها به طور تجربی با رسم منحنی لگاریتمی rmsسطح بر حسب مقیاس مشاهده.

گازها همواره در زندگی روزمره بشر وجود داشته اند علاوه بر این در بسیاری از موارد گازها بدون بو، سمی، قابل اشتعال و خطرناک هستند، در محیطی که زندگی می‏کنیم گازهای بسیاری وجود دارند که در نهایت منجر به تخریب محیط زیست، ایجاد مسمومیت در افراد و آتش سوزی می‏شوند، لیکن برای تشخیص این گازها به ابزاری نیازمندیم که بتوانیم آن‏ها را تشخیص دهیم. در این میان گاز هیدروژن بی رنگ، بی بو و بی مزه است و به شدت قابل اشتعال می‏باشد، با توجه به کاربرد فراوان هیدروژن نکته‏ای ‏که در استفاده از هیدروژن وجود دارد خاصیت اشتعال پذیری و فرّار بودن هیدروژن می‏باشد که کار با آن را دچار چالش کرده است و به این ترتیب نقش حسگری آن به وضوح نمایان می‏شود. در این مطالعه ساخت نانوکامپوزیت zno-fe2o3 با آلائیدگی پالادیوم به منظور بررسی خواص حسگری آن نسبت به گاز هیدروژن، انجام گرفت. نانوکامپوزیت zno-fe2o3 با آلائیدگی پالادیوم به روش شیمیایی تهیه شد. ساختار مواد توسط پراش اشعه ایکس (xrd)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مورد بررسی قرار گرفت. سپس خواص حسگر گاز هیدروژن بر پایه نانوکامپوزیت zno-fe2o3 با آلائیدگی پالادیوم بر اساس تغییر مقاومت الکتریکی بررسی گردید. در بررسی خواص حسگری، نمونه‏ها در سیستم گاز متصل به کامپیوتر قرار گرفتند و خواص حسگری نمونه‏ها در غلظت‏های متغیر گاز هیدروژن بر حسب دمای ثابت و در بازه دمایی 100 تا 250 درجه سانتی گراد بر حسب غلظت ثابت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان می‏دهد که حسگر ساخته شده دارای میزان حساسیت خوبی نسبت به گاز هیدروژن می‏باشد. دمای کار حسگر گاز هیدروژن 200 درجه سانتی گراد می‏باشد. زمان پاسخ به گاز و زمان بازگشت حسگر در دمای 200 درجه سانتی گراد به ترتیب برابر با 529 و 75 ثانیه می‏باشد.

برای ساخت سیلیکان متخلخل از ویفر سیلیکان نوع p با مقاومت -cm? 10-1 و با جهت بلوری (100) استفاده شده است. تخلخل بوسیله فرآیند الکتروشیمیایی، در محلول حاوی اسید hf و اتانول و با نسبت حجمی (1:1) صورت گرفته است. در طول زمان آندیزاسیون تمامی عوامل موثر بر میزان تخلخل مانند جنس سیلیکان زیر لایه، نوع محلول، شرایط محیط ( روشنایی، دمای محیط، میزان رطوبت) و چگالی جریان ثابت نگاه داشته شده و تنها با تغبیر زمان آندیزاسیون، نمونه هایی با درصد تخلخل های مختلف بدست آوردیم. نتایج نشان می دهد که با افزایش زمان آندیزاسیون میزان تخلخل نمونه ها افزایش می یابد. به منظور بررسی خصوصیات دی الکتریکی نمونه ها از مدار های معادل، شامل خازن و مقاومت موازی استفاده کرده و با اندازه گیری امپدانس نمونه ها بر حسب فرکانس، تغییرات ظرفیت، ثابت دی الکتریک، ضریب شکست ، مقاومت و زمان واهلش نمونه ها در دمای محیط و دماهای بالاتر تا دمای 350 درجه سانتیگراد مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان می دهد تابع دی الکتریک و ظرفیت و مقاومت و ضریب شکست نمونه ها با افزایش فرکانس کاهش می یابد. افزایش دما سبب افزایش تابع دی الکتریک و در نتیجه ظرفیت نمونها و همچنین رسانندگی آنها میگردد و سبب کاهش زمان واهلش آنها می گردد. همچنین افزایش دما بر روی ساختار سیلیکان متخلخل اثر گذاشته و سبب ترکیب حفره ها میگردد.

ساخت، مشخص ه یابی و آشکارسازی نوری لایه نازک و نانوساختارهای یک بعدی (نانومیله و نانوالیاف ) اهداف این تحقیق اند . ریخت شناسی، خواص بلوری و نورتابی ساختارها ی رشد یافته در (zno) اکسیدروی و طیف سنج (xrd) x پراش پرتو ،(sem) هر مرحله با ابزارهای میکروسکوپ الکترون ی روبشی nm 525 ~ و میانگین قطر دانه nm به ضخامت zno فلوئورسانس بررسی شده اند . لایه نازک چند بلوری رشد یافته است . حساسیت، سرعت پاسخ و زمان بازگشت (si) 50 ~ به روش افشانه داغ بر بستر سیلیکان 325 مورد مطالعه nm تحت تابش فرابنفش zno/si و پیوندگاه نامتجانس zno رساننده نوری لایه نازک قرار گرف ته است . بر پایه نتایج ، اگرچه پاسخ رساننده نوری از دیود نوری بیشتر است اما، سرعت پاسخ و زمان بازگشت لایه نازک اکسید روی بسیار کند و در حدود چندین دقیقه است. بدون استفاده si ( به روش انتقال و چگالش بخار شیمیایی بر زیرلایه ( 100 zno در ادامه رشد میله های از کاتالیست مورد بررسی قرار گرفت . اثر عوامل دمای زیرلایه، دمای ماده منبع، مقدار ماده منبع و جریان گاز بر ریخت شناسی میله ها (قطر، طول و جهت گیری ) مطالعه شد . نتایج وجود همبستگی میان این عوامل و را در رشد نانومیله ها نشان می دهند. این همبستگی سبب رشد zn اهمیت پارامتر فوق اشباع فاز گاز بخ ار با بیشترین نسبت ظاهری si ( 95 ) بر ( 100 nm آرایه ای نسبتاً منظم و عمود از نانومیله ها (میانگین قطر 620 می شود، درشرایطی که مرکز کوره ? 20°c (نسبت طول به قطر میله ) 50 ~ در ناحیه ای از کوره با دمای 0/2 در کوره جریان دارد . بررسی اثر دمای lit/min با آهنگ ar 1005 قرار دارد و گاز ? 2°c در دمای زیرلایه بر ساختار بلوری و نورتابی، بهبود جهت گیری بلورها و کاهش نقائص ساختار را با کاهش دمای رشد نشان می دهد . پس از بررسی سازوکار رشد میله هایی که قطر آنها در امتداد طولشان تغییر می کند، اثر زیرلایه و سیلیکان متخلخل اکسید شده بر رشد نانومیله های اکسید روی با و بدون (ps) های سیلیکان متخلخل ps بر زیرلایه zno استفاده از کاتالیست طلا مطالعه شد . نتایج نشان می دهند که سازوکار رشد نانومیله های اکسیدشده با کاتالیست طلا متفاوت از سازوکار های متداول بخار- جامد و بخار- مایع- جامد است. ps و zno و پیوندگاه نامتجانس آرایه نانومیله های ps ،si آشکارسازی نوری آرایه نانومیله ها ی رشدیافته بر و سیلیکان بررسی شد ند. مقادیر پاسخ نوری و ثابتهای زمانی افزایش و کاهش جریان نوری آرایه میله های به یکدیگر متصل شده اند به ترتیب برابر zno (~30 nm که راس آنها با نانوالیاف (قطر ps رشدیافته بر نشان si/zno 19 و 62 ثانیه هستند . بررسی منحنی جریان - ولتاژ تاریک پیوند نانومیله های ،0/027 a/w بر فرآیند انتقال در این پیوند غالب است. (sclc) میدهد که جریان محدود شده بار فضایی آشکارسازی نوری فرابنفش نمونه ای متشکل از لایه نازک اکسیدروی که به روش افشانه داغ بر پیوند نشانده شده است بهبود عملکرد این قطعه را تایید می کند . مقادیر پاسخ و بازده si/zno نانومیله های 0/07 و 26 % هستند. مقدار ثابت زمانی افزایش a/w -5 به ترتیب برابر v کوانتومی این نمونه در ولتاژ منفی 56 است. s 15 و s -1 برابر v و کاهش جریان نوری این نمونه در

این مدل شبیه سازی از روش رو نشست با زاویه مایل و گام های تصادفی مونت کارلو استفاده شده است. مدل بکار رفته رشد، رشد بالستیک bd می باشد. شار ذرات فرودی تحت زاویه ای مشخص نسبت به نرمال سطح به سمت زیرلایه فرود می آیند. دو عامل فیزیکی الف) سایه اندازی و ب) محدودیت در تحرک پذیری ذرات فرودی باعث گردیده ساختارهای حاصل از این روش بصورت ستون های مجزا با اشکال مختلف که با فضاهای خالی از هم جدا شده اند، در جهت فرود ذرات رشد یابند. برهمکنش بین ذرات ، پتانسیل لنارد- جونز در نظر گرفته شده است. برنامه شبیه سازی ما به زبان فرترن 90 نوشته شده است. مدل شبیه سازی، شامل شبکه مکعبی با شرایط مرزی تناوبی است. در ادامه مرحله هسته بندی را به صورت سه بعدی شبیه سازی کردیم و ساختار شبکه بلوری را به fcc تغییر دادیم. با بهبود بخشیدن پتانسیل ذره فرضی مس را در نظر گرفته و برخی پارامترها از جمله تراکم بسته بندی، زاویه ستون ها، مورفولوژی ساختار، چگالی و ناهمواری سطح را بررسی نمودیم.

لایه نشانی زاویه مایل یکی از روش های تبخیر قیزیکی است که در آن شار ذرات فرودی تحت زاویه ای مشخص نسبت به نرمال سطح به سمت زیرلایه فرود می آیند. شکل، اندازه و نحوه توزیع ستون ها به عوامل مختلفی چون آهنگ لایه نشانی، زاویه فرود، جنس ذرات فرودی، انرژی جنبشی ذرات فرودی و دمای زیرلایه بستگی دارد. این تنوع در توزیع و شکل ستون ها باعث بروز خواص اپتیکی، الکتریکی و مغناطیسی متفاوتی در این ساختارها می گردد. بروز این خواص متنوع باعث شده لایه های نازک با چنین ساختارهایی علاوه بر کاربردهای مغناطیسی، الکتریکی و اپتیکی، کاربردهای شیمیایی، پزشکی و بیولوژیکی نیز داشته باشند. بنابراین با کنترل شرایط لایه نشانی می توان شکل ساختار لایه را برای کاربرد خاصی بهینه کرد. در این پایان نامه تاثیر دمای زیرلایه بر شکل، اندازه و نحوه توزیع ستون ها بررسی شد. جنس ذرات فرودی نیکل انتخاب شده است. شبیه سازی به روش مونت کارلو انجام شده است. نتایج با مدل منطقه ای ساختاری همخوانی دارد.

نمونه های سیلیکان متخلخل از ویفرهای سیلیکان نوع p، با زمان های خوردگی 10و 20 و 30 و 40 دقیقه، با چگالی جریان ثابت ساخته شدند. تصاویر sem گرفته شده از بالا و سطح مقطع نمونه ها نشان داد که با افزایش زمان خوردگی، میزان تخلخل و ضخامت لایه ی متخلخل افزایش می یابند. برای گرفتن طیف جذب اپتیکی نمونه ها، لایه ی سیلیکان متخلخل از زیر لایه ی سیلیکان به روش مکانیکی جدا شد، به این ترتیب سیلیکان متخلخل بر پایه ی مستقل حاصل شد. طیف جذب اپتیکی نمونه ها توسط اسپکتروفوتومتر گرفته شد و نشان داد که با افزایش تخلخل جذب نمونه ها کاهش می یابد. جذب را به ضریب جذب تبدیل کردیم و به این ترتیب منحنی ضریب جذب نمونه ها بر حسب hv حاصل شد، که کاهش ضریب جذب و افزایش لبه ی جذب نمونه ها را با افزایش تخلخل نشان داد. با توجه به افزایش لبه ی جذب، منحنی انرژی نوار گاف بر حسب تخلخل رسم شد. منحنی های (?hv)^2و (?hv)^(1?2) بر حسب eرسم شدند و از آنها اطلاعاتی در مورد مستقیم و یا غیر مستقیم بودن نوار گاف سیلیکان متخلخل دریافت شد. ضریب خاموشی نمونه ها با استفاده از رابطه ی ضریب جذب بدست آمد.

در میان نانوساختارهای اکسید روی، نانومیله ها و نانوسیمهای اکسید روی به دلیل خواص ویژه شان در انتقال الکترون، خواص گسیل میدانی و قابلیت کاربردشان در قطعات با راندمان بالا شامل نانولیزرها، دیودهای گسیلنده نور، حسگرهای گازی، سلولهای خورشیدی حساس به رنگ و موجبرهای اپتیکی در سالهای اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. با توجه به وابستگی خواص نانوسیمها به مورفولوژی آنها، کنترل عوامل موثر بر رشد در جهت ساخت نانو میله ها و نانوسیمهای اکسید روی با اندازه، شکل و نظم مورد نظر در ساخت قطعات الکترونیکی و اپتوالکترونیکی نانو اهمیت زیادی دارد. رشد کنترل یافته نانوسیمهای اکسید روی با استفاده از روشی ساده و ارزان بدون استفاده از خلأ بالا، کاتالیست فلزی، زیرلایه گران قیمت و ماده افزودنی هنوز مورد چالش است. در این تحقیق خواص و کاربرهای اکسید روی در حالت حجمی، نانوساختارهای یک بعدی اکسید روی، روشهای ساخت و سازوکارهای رشد، مورفولوژی نانوسیمهای اکسید روی مورد مطالعه قرار گرفته اند. در ادامه بدون نیاز به روند آزمایشی پیچیده، با استفاده از روش انتقال و چگالش بخار شیمیایی(cvtc) با تغییرات اعمالی از قبیل استفاده از لوله (بوته) یک سر باز و استفاده از هوا به عنوان گاز عبوری، بدون استفاده از گاز حامل و گاز واکنشگر، زیرلایه های گران قیمت، کاتالیست فلزی و لایه بافر از قبل انباشت شده بر زیرلایه، مورفولوژی های متنوعی از قبیل نانومیله ها و نانوسیمهای اکسید روی شامل نانو میله های هگزاگونال، نانوسیمهای چند شاخه ای شامل تتراپادها با نوکهای سوزنی و مولتی پادها با تعداد شاخه های متفاوت، نانومیله های هگزاگونال با نوکهای هرمی، نانوسیمهای مدادی، تتراپادها با ساختارکمیاب به صورت شاخه های میله ای با سطح مقطع هگزاگونال، نانوسیمهای هگزاگونال، تتراپادها با ساختار کمیاب به صورت شاخه های میخی، نانوسیمهای بلند مخروطی و میکروسیمهای منشوری هگزاگونال فوق بلند با کنترل عوامل موثر بر رشد از قبیل دمای منبع، دمای زیرلایه، فاصله زیرلایه از مواد واکنشگر، مقدار ماده اولیه، نوع ماده اولیه، نوع زیرلایه (شیشه، کوارتز متخلخل و کوارتز) و قطر لوله (بوته) به دست آمدند. به دلیل عدم استفاده از خلأ، گاز حامل و گاز واکنشگر، زیرلایه های گران قیمت و کاتالیست فلزی هزینه ساخت به مقدار زیادی کاهش یافته است. برای بررسی و مقایسه مورفولوژی و خواص ساختاری محصولات به دست آمده با تغییر پارامترهای رشد به ترتیب از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و طیف پراش اشعه x (xrd) استفاده شده است.

در این پژوهش رشد و مشخصه یابی و آشکارسازی نوری لایه های اکسید روی مورد بررسی قرار گرفت. رشد لایه های اکسید روی به روش افشانه داغ و با استفاده از دو نوع محلول اولیه شامل کلرید روی و استات روی دوآبه انجام شد. اثر غلظت محلول اولیه، دمای لایه نشانی، آلایش نیتروژن و نوع دستگاه تولید ذرات ریز محلول اولیه بر رشد و مشخصه های لایه های اکسید روی رشد یافته با هر یک از محلول اولیه کلرید روی و استات روی دوآبه مورد مطالعه قرار گرفت. مشخصه های بلوری، ریخت شناسی لایه، عبور نوری، نورتابی، مقاومت الکتریکی، نوع رسانندگی و همچنین آشکارسازی نوری لایه ها تحت تابش فرابنفش nm325 بررسی شد. استفاده از محلول اولیه کلرید روی منجر به رشد میله های اکسید روی بر زیرلایه شیشه می شود. افزایش غلظت محلول اولیه در این لایه ها باعث افزایش طول میله ها و کاهش عبور نوری در لایه می شود. تغییر دمای زیرلایه در محدوده °c400 تا °c550، رشد میله ها را در دمای بالای °c500 نشان می دهد. افزایش دما از °c500 به °c550 باعث کاهش قطر و افزایش طول میله ها می شود. افزایش دمای زیرلایه، کاهش عبور نوری در ناحیه مرئی و افزایش مقاومت الکتریکی لایه را به دنبال دارد. بررسی رسانندگی نوری فرابنفش میله های اکسید روی در دمای °c500 نشان می دهد که پاسخ نوری لایه در v5، a/w 012/0 است. آلایش نیتروژن میله های اکسید روی با نسبت اتمی متفاوت n/zn در دمای زیرلایه°c 500 انجام شد. میله های اکسید روی با رسانندگی نوع p در نسبت اتمی 2 و 1 n/zn= به دست می آید. غلظت حفره در 1 n/zn=، 3-cm 1016×36/1 است. طیف نورتابی لایه های تهیه شده از محلول کلرید روی دارای یک قله گسیل در ناحیه فرابنفش و دو قله گسیل آبی و سبز در ناحیه مرئی است. طیف پراش اشعه ایکس نشان می دهد که رشد لایه های آلاییده و غیر آلاییده تهیه شده از محلول اولیه کلرید روی به صورت چندبلوری و در ساختار هگزاگونال وورتزیت است. رشد ترجیحی بلور در راستای محور c است. لایه هایی که از محلول اولیه استات روی دو آبه تهیه شدند شامل دانه هایی هستند که اندازه آنها با افزایش غلظت محلول اولیه افزایش می یابد. انرژی گاف لایه ها با افزایش غلظت از ev 37/3 برای m1/0 به ev 19/3 برای m 4/0 کاهش پیدا می کند. اندازه گیری مقاومت الکتریکی لایه ها کمترین مقاومت ویژه (.cm? 09/2) را برای لایه m 3/0 نشان داد. پاسخ نوری لایه ها به تابش فرابنفش در v5 در محدوده a/w 086/0 تا a/w 287/0 است. تغییر دمای زیرلایه نشان می دهد که لایه های اکسید روی در دمای بیشتر از °c200 تشکیل می شوند. مطالعه تصاویر fesem از سطح لایه هایی که در دمای متفاوت رشد کرده اند نشان می دهد که سازوکار رشد لایه در دمای بالاتر از °c400 به صورت cvd است. این لایه ها دارای عبور نوری بالا در ناحیه مرئی هستند. کمترین مقاومت سطحی مربوط به لایه ای است که در دمای °c400 رشد کرده است. استفاده از نبولایزر پزشکی باعث رشد لایه ضخیم تر و با اندازه دانه بلوری بیشتری می شود. پیوندگاه نامتجانس zno/p-si از رشد لایه اکسید روی بر زیرلایه p-si به دست می آید. این پیوندگاه دارای رفتار یکسوسازی است. پاسخ نوری پیوندگاه در v5- به تابش فرابنفش، کمتر از پاسخ رساننده های نوری لایه اکسید روی بر زیرلایه شیشه است ولی سرعت پاسخ نوری آن بیشتر از رساننده های نوری است. پیوندگاه p-zno/p-si از رشد لایه zno:n به عنوان لایه اکسید روی نوع p بر زیرلایه si ایجاد می شود. این پیوندگاه دارای رفتار یکسوساز وارون است. پاسخ دیود نوری p-zno/p-si در v5 ازzno/p-si در v5- بیشتر و برابر a/w 125/0 است. همچنین بیشترین سرعت پاسخ در این پژوهش مربوط به پیوندگاه p-zno/p-si است. جریان دیود نوری این پیوندگاه در پی اعمال (قطع) تابش فرابنفش در v5 در مدت زمان کمتر از s 1 به %90 (%10) مقدار اشباع افزایش (کاهش) می یابد.

در این پایان نامه، نانوساختارهای یک بعدی tio2 به روش vls تهیه شدند. بطور کلی ساخت نانوسیم های tio2 شامل سه مرحله ی اساسی می باشد: نخست، لایه نازکی از تیتانیوم به روش پرتوالکترونی در خلاء mbar 5-10×5/1 بر زیرلایه کوارتز لایه نشانی شد. سپس به روش کندوپاش لایه نازکی از طلا به ضخامت nm 3 بر روی تیتانیوم پوشش داده شد. در مرحله ی نهایی محصول بدست آمده در کوره ی استوانه ای قرار داده شد و نانوسیم های tio2 به روش vls رشد داده شدند. دمای مرکز کوره که محل قرارگیری بوته می باشد ? 1050 بوده و نمونه ها در دمای ? 850 بمدت 1 ساعت در فشار اتمسفر و شارهای مختلف گاز آرگون (sccm 60، 110 و 170) قرار گرفت. برای تعیین خواص اپتیکی و میکروساختاری نانوسیم های tio2 از آنالیزهای فوتواسپکترومتری، sem، xrd و محاسبات میکروساختاری استفاده شده است. نتایج آنالیزها نشان می دهد که نانوسیم های tio2 در فاز روتایل تشکیل شده اند و رشد ارجح در همگی در راستای (110) می باشد. انرژی گاف نواری نانوسیم های tio2 بدلیل اثر محدودیت کوانتومی از مقدار مشابه در حالت بالکی افزایش یافته است و در بین نمونه ها، با افزایش شار آرگون، نانوسیم ها نازک تر و بلندتر شده و انرژی گاف نواری آنها افزایش یافته (ev 35/3- 45/3) و بلورینگی آن ها نیز بهبود یافته است.

در این پایان نامه، فیبرهای توخالی اکسید روی بیومورفیک بلند با دیواره های متخلخل با استفاده از فیبرهای پنبه به عنوان قالب بیولوژیکی ساخته شده اند. یک تجزیه حرارتی مستقیم بر روی فیبرهای پنبه که با دی هیدرات استات روی روکش شده اند، انجام می شود. دی هیدرات استات روی در فیبرهای پنبه نفوذ می کند و در نهایت در هوای اتمسفر در دماهای بالا کلسینه می شوند تا قالب های پنبه حذف شوند. فیبرهای توخالی که به این روش تهیه می شوند، ریخت شناسی قالب های پنبه را، هم از دید ساختار ماکروسکوپی و هم میکروسکوپی، دنبال می کنند. همچنین دیده شد که تغییر دمای کلسینه روی زبری دیواره ها تأثیر می گذارد. تلاش هایی هم در جهت تغییر شرایط در فرآیند ساخت، به منظور تغییر در کیفیت نمونه ها صورت پذیرفته است. بوسیله ی تغییر در مراحل خشک کردن فیبرهای پنبه که شامل تغییر در دما و زمان خشک کردن می باشد، ضخامت فیبرهای توخالی اکسید روی را می توان کنترل کرد. برای بررسی ریخت شناسی و کیفیت دیواره های این فیبرهای تولید شده از نمونه ها تصویر sem گرفته شد و برای تشخیص عناصر موجود در نمونه ها، آنالیز eds هم به عمل آمد. همچنین از الگوی xrd دیده شده که این فیبرهای توخالی به شدت بلوری هستند.

هدف از این تحقیق محاسبه بهره در لیزر نیمرسانای چاه کوانتومی با پهنای 70، 100، 150 و 200 آنگستروم می باشد. در این محاسبه از یک مدل ساده که در آن فرضیات زیر برای گذار الکترون- حفره در چاه کوانتومی رعایت شده، استفاده شده است: 1- در صفحه اتصال p(x,y) تقارن انتقالی وجود دارد، بنابراین تکانه موازی با صفحه اتصال پایسته است، یعنی k(x,y)=0?. 2- چون توابع موج کوانتیده بعد عمودی z بر یکدیگر عمودند، اعداد کوانتومی عمودی، پایسته است، یعنی n=0?. 3- از اثرات قطبش برای گذارهای برانگیخته ( teیاtm ) که به علت ناهمسانگردی ساختار چاه کوانتومی است صرفنظر می شود و بنابراین عنصر ماتریسی قطبش به انرژی وابسته نیست و برای لیزرهای چاه کوانتومی همان عنصر ماتریسی بالک، به کار می رود. 4- از اثرات پهن شدگی ناشی از پراکندگی درون نواری حامل های تزریقی صرفنظر می شود ( (زمان پراکندگی درون نواری)). ماده چاه gaas و ماده سد می باشد که در این تحقیق 0.2x= انتخاب کرده ایم. نتایج این تحقیق نشان می دهد که در محاسبه بهره بر حسب انرژی فوتون خروجی، با افزایش پهنای چاه، الکترون گذارهای بیشتری را انجام می دهد ولی مقدار بهره بیشینه کاهش می یابد هم چنین با کاهش پهنای چاه بهره بیشینه به انرژی های بالاتر جابه جا می شود. در محاسبه بهره بیشینه بر حسب چگالی جریان و چگالی حامل، هر چه پهنای چاه عریض تر شود بهره سریعتر به اشباع نزدیک می شود و غلظت حامل آستانه کم می شود به عبارت دیگر با افزایش ضخامت چاه جریان آستانه مورد نیاز برای رسیدن به وارونی جمعیت کاهش می یابد. در محاسبه بهره مشروط بر حسب چگالی حامل مشاهده می شود بهره مشروط برای چاه های نازک تر به زیر چاه های ضخیم تر افت می کند بنابراین بهره مشروط متفاوت از بهره بیشینه است. در محاسبه بهره مشروط بر حسب چگالی جریان، می بینیم که در چگالی جریان بالا با افزایش تعداد چاه بهره مشروط افزایش می یابد. اما در جریان های پایین لیزر چند چاه کوانتومی، بهره های (مشروط) پایین تر به دست می دهد که به سبب کوچکی فاکتور وارونی ( ) در چگالی های حامل کوچک است، هم چنین مشاهده می کنیم که آستانه لیزر کنندگی متفاوت است چنان که با افزایش تعداد چاه ها، آستانه لیزر کنندگی افزایش می یابد ولی تمام این لیزرها در یک چگالی حامل مشخص به مرحله اشباع می رسند.

سد های کوانتومی به عنوان نانو ساختارهای دو بعدی، پایه و اساس وسایل الکترونیکی در ابعاد نانو می باشد. در این پایان نامه به مطالعه مشخصه های تشدید تونل زنی ضریب عبور و بازتاب، چگالی جریان از سد ها و چاه های کوانتومی چند گانه مستطیلی algaas/gaas پرداخته شده است. یک سیستم سد دو گانه مستطیلی بدون اعمال ولتاز و با اعمال ولتاژ و مطالعه گردیدند. برای حل معادلات مستقل از زمان شرودینگر از روش جرم موثر و بدلیل شیبدار بودن سد و چاه از تابع ایری استفاده شد. از ماتریس انتقال نیز برای محاسبات استفاده شد. هم چنین در این پایان نامه تغییر غلظت al تغیید در پهنای سد و چاه اعمال شده و نتایج با دبگران مقایسه گردیده است. با افزایش انرژی ضریب عبور افزایش می یابد. هم چنین با افزایش پهنای سد مقدار چگالی جریان نیز کاهش می یابد

در این پایان نامه لایه نشانی sio2 روی ویفر سیلیکان با سه روش تبخیر پرتو الکترونی، بخار شیمیایی و اکسیداسیون گرمایی گزارش شده است. هدف از این لایه نشانی ایجاد یک لایه ی محافظ به منظور ساخت موجبر نوری از جنس نانوسیم های zno می باشد. موجبر تشکیل شده از نانوسیم های zno محیط مناسبی برای انتشار امواج نوری و ساخت نانولیزرهاست که در قطعه های گسیلنده نور و در مدارهای مجتمع نوری مورد استفاده قرار می گیرد. در لایه نشانی به روش تبخیر پرتو الکترونی و بخار شیمیایی از نانوذرات سیلیکا ( (sio2استفاده شد. طیف پراش اشعه x (xrd) از نمونه های لایه ی نازک sio2، ساخته شده به روش تبخیر پرتو الکترونی، وجود لایه ی دی اکسید سیلیکان بلوری را تأیید و تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) ضخامت لایه را برآورد کرد. لایه های تهیه شده به روش بخار شیمیایی آمورف بوده و آنالیزedx از لایه ها وجود عنصرهای سیلیکان، اکسیژن و کربن را تأیید کرد. لایه های نازک sio2 یکنواخت و با خلوص بالا، به روش اکسیداسیون گرمایی سیلیکان صیقلی و غیر صیقلی تهیه شد. طیف تبدیل فوریه مادون قرمز (ftir) تهیه شده از نمونه های ساخته شده به سه روش فوق الذکر وجود پیوند si-o در نمونه ها را تأیید کرد. با استفاده از طیف بازتاب نور در ناحیه ی انرژی ev 1.5-5، ضخامت لایه های نازک sio2 که به روش اکسیداسیون گرمایی نشانده شده بود، برآورد و گزارش شد. روش اندازه گیری بر اساس مقایسه طیف بازتاب تجربی لایه ی مورد نظر و طیف بازتاب همان لایه ناشی از تداخل چندپرتویی در انرژی های مختلف انجام شد. همچنین ثابت های اپتیکی زیرلایه های سیلیکان صیقلی و غیرصیقلی به روش کرامرز-کرونیگ محاسبه شد

چاه های کوانتومی به عنوان نانوساختارهای دوبعدی، پایه واساس ساخت وسایل الکترونیکی در ابعاد نانو می باشند. در این پایان نامه به مطالعه مشخصه های تشدید تونل زنی (ضریب عبور، ضریب بازتاب و چگالی جریان) از سدهاو چاه های کوانتومی مثلثی متقارن ساخته شده از gaas-algaas پرداخته شده است. برای حل معادله شرودینگر مستقل از زمان در ساختارهای مثلثی از تابع ایری (airy function) و برای محاسبه ضرایب عبور از روش ماتریس انتقال استفاده شده است. نهایتاً برای بدست آوردن چگالی جریان از توزیع فرمی دیراک ابتدایی و انتهایی میانگین گیری می شود. بطور اساسی عبارت های دقیق ضرایب عبور و بازتاب در سدها و چاه های کوانتومی بر اساس تقریب جرم موثر و با تغییر پهنای سد و چاه و نیز تغییر در ارتفاع و غلظت al بدست آمده اند و سپس به عنوان کاری جدید، نمودارهای آنها برای بررسی نتایجی جالب از ساختارهای مثلثی رسم شده اند. دلیل انتخاب شکل مثلثی بخاطر شباهت بیشتر به ساختارهای واقعی و نیز بخاطر کوچکی ابعاد این نوع ساختارها می باشد. نتایج نشان می دهند که یک رفتار مقاومت دیفرانسیلی منفی در این گونه چاه های کوانتومی دیده می شود.

نانوساختارهای سیلیکان متخلخل توسط روش آندی در سلول الکتروشیمیایی با چگالی جریان ثابت بدست آمده است که دارای منافذ و خوردگی ستونی می باشد. بسته به زمان خوردگی، می توان نمونه هایی با اندازه ی منافذ متفاوت بدست آورد. برای مطالعه خواص مکانیکی از جمله تعیین اختلاف پارامتر شبکه ای سیلیکان متخلخل از روش های پراش پرتوی ایکس متفاوت استفاده می شود. طیف پراش ایکس دقت بالا از این نانوساختارها دو قله ی براگ در راستای (400) را نشان می دهند. قله سیلیکان متخلخل نوع p اندکی پهن تر از پیک تک بلور سیلیکان می باشد اما تا حدودی نیز به زاویه های کوچکتر جابه جا شده است. این کرنش بستگی به پارامترهای مختلف دارد که اثر یکی از پارامتر های آندیزاسیون بر روی کرنش در سیلیکان متخلخل می باشد. پارامتر شبکه ی بزرگتر لایه ی سیلیکان متخلخل باعث شکننده بودن، کاهش استحکام شبکه ای و الاستیسیته آن نسبت به زیر لایه ی سیلیکان خواهد شد. از این خاصیت، می توان به عنوان حسگر مواد گازی و بخارات مایعات استفاده نمود. علاوه بر پراش ایکس دقت بالا، طیف سنجی میکرورامان با دقت فضایی یک میکرون برای تعیین تنش و کرنش های صفحه ای در نمونه های سیلیکان متخلخل قرار گرفته روی زیرلایه سیلیکان انجام شده است. شرط به کارگیری طیف سنجی رامان برای تعیین کرنش و تنش داشتن نرمال مد فعال ماده ی مورد بررسی می باشد. از آنجا که سیلیکان دارای مد ارتعاشی رامان است طیف سنجی میکرورامان در تعیین تنش های پسماند در سیلیکان متخلخل به کار رفته است. به دلیل اینکه ضخامت لایه ی متخلخل پایین است دو قله ی نزدیک به هم در طیف رامان مشاهده می شود. قله ی مربوط به مد ارتعاشی سیلیکان در موقعیت 520.5 cm^(-1) قرار دارد و در نزدیکی آن، قله ی مربوط به لایه متخلخل کرنش یافته در موقعیت فرکانس های کمتر نسبت به زیرلایه ی سیلیکان قرار دارد. با استفاده از شبیه سازی شدت دو قله با توزیع لورنسی، موقعیت قله ها بدست می آید. از آنجا که بلور سیلیکان دارای یاخته ی قراردادی مکعبی است با استفاده از معادله ی سکولار ، مقدار کرنش و تنش های صفحه ای را از انتقال های رامان را می توان بدست آورد. برای اینکه قله پراش از صفحات دیگر بلوری در سیلیکان متخلخل را بدست آوریم آن را از زیرلایه ی سیلیکان جدا نموده و با استفاده از طیف سنجی پودری از نمونه های پودری سیلیکان متخلخل، نقص های میکروساختاری را با استفاده از توابع تحلیلی همچون تابع لورنسی، گوسی و ویت برای برازش هر یک از خطوط پراش ایکس انجام شده است. از نمودار های ویلیامسون- هال و تعمیم یافته آن، میکروکرنش و اثر اندازه را برای نمونه های پودری بدست آوردیم.

در این پایان نامه از کوارتز به عنوان زیر لایه استفاده شده است. یک لایه رسانا به عنوان جمع کننده حامل جریان روی زیرلایه کوارتز توسط تبخیر گرمائی در خلاء نشانده شده است. سپس سوسپانسیونی که از 0.1 گرم دی اکسید تیتانیوم و 1 گرم اتانول تشکیل شده است بر روی کوارتز چکانده و به روش نشست گرمایی یک لایه ی نازک دی اکسید تیتانیوم بر روی زیرلایه تشکیل گردید. با استفاده از روش تبخیر و انتقال شیمیایی نانوساختارهای دی اکسید تیتانیوم بر روی آن نشانده شد. یک ماسک از جنس آلومینیوم بر روی قطعه به روش تبخیر گرمائی در خلا نشانده شد. خواص سلول خورشیدی قطعه بدست آمده نظیر منحنی جریان-ولتاژ، بیشینه توان ورودی، جریان مدار اشباع، ولتاژ مدار کوتاه، فاکتور پرشدگی و بازدهی اندازه گیری شد. این سلول که از اتصال نیمه هادی tio2 با فلز لایه نازک طلا تشکیل شده است، به عنوان یک پیوندگاه شاتکی به حساب می آید که اثرات فوتو ولتائیک آن مورد بررسی قرار گرفت و پارامترهای موثر آن تحلیل شد.

در این پایان نامه از قالب پنبه برای ساخت فیبرهای تو خالی tio2 استفاده کردیم . به این صورت که سوسپانسیونی از پودر tio2، اتانول، آب دی یونیزه و اوره درست کرده و تکه هایی از پنبه هیدروفیل را در این سوسپانسیون مدتی (این مدت زمان متغیر خواهد بود) خیسانده و سپس در کوره خشک شدند. آخرین مرحله نیز کلسینه کردن در دماهای بالا جهت سوزاندن پنبه ها است. جهت بررسی ریخت شناسی فیبرهای تو خالی تولید شده 3 آزمایش طراحی شد. در آزمایش اول 3 نمونه که هرکدام در شرایط یکسان در محلول روکش شده بودند (به مدت 48 ساعت در دمای 0c80) و همچنین همگی در دمای 0c75 به مدت 4 ساعت خشک شدند ، ساخته شده در دماهای متفاوت 500، 600 و700 درجه و به مدت 2 ساعت کلسینه شدند. در آزمایش های بعدی به ترتیب دمای خشک کردن و مدت خیساندن tio2 را تغییر دادیم. برای بررسی کیفیت فیبرهای تولید شده در این آزمایش ها، از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. از طریق این تصاویر نمونه ها از لحاظ اندازه و کیفیت با هم مقایسه شدند. برای بررسی بلورینگی نمونه ها از همه آنها آنالیز xrd انجام شد و در هر آزمایش برای هر 3 نمونه از طریق طیف های پراش اشعه ایکس گرفته شده، آنالیزهای متعددی انجام گرفته و با هم مقایسه شدند. همچنین برای اطمینان از سوخته شدن پنبه از نمونه کلسینه شده در دمای 0c500، طیف edx گرفتیم.

اصول فیزیک لیزرهای نیمه رسانا بسیار شبیه دیودهای نور گسیل (led) می باشد. محیط لیزری، پیوندگاه دو نیمه رسانای n و p است. برای رسیدن به حالت لیزری باید وارونگی جمعیت تا شرط آستانه به وجود آید و سپس نشر القایی ایجاد شده در پیوندگاه، تقویت گردد. چون ضریب شکست مواد نیمه رسانا نسبتا بزرگ است لذا، در ساخت این لیزرها نیازی به تشدید کننده ی جدا نمی باشد، زیرا ضریب شکست نیمه رساناها باعث افزایش ضریب انعکاس از سطوح آنها گردید. لذا عمل بازتاب و پس خوران خودبخود انجام می شود. در این پایان نامه ابتدا به محاسبه ترازهای انرژی مجاز در لیزر ?ga?_0.8 ?al?_0.2 as-gaas می پردازیم، سپس به بررسی بهره بیشینه بر حسب غلظت حامل تزریقی، بهره برحسب انرژی فوتون خروجی، بهره مد شرطی بر حسب غلظت حامل تزریقی و بهره مد شرطی برای چاه کوانتومی چندتایی را محاسبه می کنیم.

در این تحقیق به ساخت و مشخصه یابی نانولوله دی اکسیدتیتانیم پرداخته شد. برای ساخت نانولوله دی اکسیدتیتانیم از روش آندی کردن الکتروشیمیایی با اعمال جریان ثابت استفاده گردید. از لایه نازک تیتانیم که بر روی زیرلایه شیشه رسانای شفاف روکش گذاری شده بود به عنوان آند در سلول الکتروشیمیایی استفاده شد. به علت اهمیت ریخت شناسی و خصوصیات آند در سلول الکتروشیمیایی بر ریخت شناسی و خواص نانولوله های به دست آمده در این پژوهش ابتدا به بررسی ریخت شناسی و خصوصیات اپتیکی و ساختار بلوری لایه نازک تیتانیم پرداختیم. در حقیقت این پژوهش شامل دو بخش است؛ بخش اول شامل روکش گذاری لایه نازک تیتانیم به روش کندوپاش مغناطیسی جریان مستقیم و بخش دوم شامل ساخت نانولوله دی اکسیدتیتانیم به روش آندی کردن الکتروشیمیایی لایه نازک تیتانیم با اعمال جریان ثابت. در بخش اول که شامل روکش گذاری لایه نازک تیتانیم به روش کندوپاش مغناطیسی جریان مستقیم است به دنبال این هستیم که لایه ای هموار با میزان چگالش بالا به دست آوریم. در حقیقت، جستجوهای انجام شده نشان می دهند هرچقدر میزان هموار بودن سطح لایه نازک و نیز چگالش آن بیشتر باشد، استفاده از آن به عنوان آند در سلول الکتروشیمیایی، امکان دستیابی به نانولوله های بسیار منظم را افزایش می دهد. برای روکش گذاری لایه نازک تیتانیم با شرایط بهینه برای به کارگیری به عنوان آند در سلول الکتروشیمیایی؛ در فصل اول با روش کندوپاش مغناطیسی جریان مستقیم آشنا شده و نیز اثر پارامترهای روکش گذاری و ضخامت لایه نازک بر ریخت شناسی، ساختار بلوری و خواص اپتیکی لایه های روکش گذاری شده که در سال های اخیر توسط محققان گزارش شده است، مرور می کنیم. در ادامه بخش اول؛ فصل های دوم و سوم؛ لایه نازک تیتانیم روی زیرلایه رسانای شفاف fto به روش کندوپاش مغناطیسی جریان مستقیم روکش گذاری کردیم. اثر پارامترهای روکش گذاری؛ دمای زیرلایه، آهنگ روکش گذاری و فشار گاز آرگون ورودی؛ و نیز ضخامت لایه بر ریخت شناسی، ساختار بلوری و خواص اپتیکی مورد مطالعه قرار دادیم. ریخت شناسی لایه ها به کمک میکروسکوپ نیروی اتمی (afm) و نظریه مقیاس گذاری دینامیکی مطالعه گردید. مشخص گردید که افزایش دمای زیرلایه سبب کاهش میزان ناهمواری لایه تیتانیم می شود که این اثر را به افزایش قابلیت تحرک اتم های فرودی بر سطح زیرلایه و افزایش پخش سطحی اتم ها نسبت دادیم. همچنین افزایش آهنگ روکش گذاری سبب افزایش ناهمواری لایه ها شد که به نظر می رسد این اثر به افزایش به هم پیوستگی دانه های مجاور روی سطح زیرلایه و کاهش پخش سطحی اتم ها روی سطح زیرلایه مربوط باشد. تغییرات فشار گاز آرگون ورودی اعمال شده در این پژوهش به علت این که در بازه فشار انتقالی مشخص شده برای روکش گذاری لایه نازک تیتانیم قرار نمی گیرد، تأثیر محسوسی بر ریخت شناسی لایه ها ندارد. از مطالعه ریخت شناسی لایه های تیتانیم کندوپاش شده در ضخامت های متفاوت (nm 2500-nm 400) مشخص شد که لایه های تیتانیم از سازوکار روکش گذاری کاتوره ای غیرخطی با پخش سطحی پیروی می کنند. مطالعه ساختار بلوری نشان داد که لایه های تیتانیم روکش گذاری شده در این پژوهش تنها در فاز بلوری ti-? هستند و یک جهت گیری ترجیحی در راستای صفحه (002) وجود دارد که نشان دهنده ساختار بلوری تیتانیم در راستای محور c است. با استفاده از رابطه ویلیامسون-هال اندازه دانه های بلوری لایه های تیتانیم تخمین زده شد. مشخص گردید که با افزایش دمای زیرلایه و آهنگ روکش گذاری میانگین اندازه دانه ها افزایش می یابد. خصوصیات اپتیکی لایه های تیتانیم با استفاده از اندازه گیری طیف بازتاب و روابط کرامرز-کرونیگ مطالعه شد. مشخص شد که افزایش دما، افزایش آهنگ روکش گذاری، افزایش فشار گاز آرگون ورودی و نیز افزایش ضخامت، سبب افزایش ضریب شکست نمونه ها می شود. با بهره گیری از رابطه ماکسول-گارنت و محاسبه کسری از فلز که در نمونه ها وجود دارد، افزایش ضریب شکست با فرضیه افزایش چگالی فلز توجیه گردید. در بخش دوم این پژوهش، به بررسی امکان ساخت نانولوله دی اکسیدتیتانیم به روش آندی کردن الکتروشیمیایی با اعمال جریان ثابت با استفاده از لایه نازک تیتانیم روکش گذاری شده در بخش اول، به عنوان آند، می پردازیم. برای این منظور، ابتدا در فصل سوم؛ با اهمیت نانولوله دی اکسیدتیتانیم و روش ساخت آن به کمک فرآیند آندی کردن الکتروشیمیایی آشنا شده و به مرور تحقیقات انجام شده در این زمینه پرداختیم. در ادامه در فصل های پنجم و ششم، نانولوله های دی اکسیدتیتانیم را به روش آندی کردن الکتروشیمیایی لایه نازک تیتانیم با اعمال جریان ثابت ma/cm2 0/1 ساختیم. با آندی کردن لایه نازک تیتانیم به ضخامت nm 1500 پس از 45 دقیقه، یک لایه متخلخل دی اکسیدتیتانیم با درصد تخلخل %54 به دست آمد که با افزایش ضخامت لایه نازک تیتانیم به nm 2500 یک ساختار بسیار منظم نانولوله ای با قطر داخلی nm 51/66 و طول لوله nm 931 به دست آمد. نشان دادیم که افزایش زمان آندی کردن در این سلول الکتروشیمیایی سبب افزایش طول نانولوله می شود. به طوری که پس از 90 دقیقه آندی کردن نانولوله هایی به طول nm 981 به دست آمد. علاوه بر این آندی کردن لایه نازک تیتانیم به ضخامت nm 400 سبب تشکیل نانولوله های کاملاً شفاف دی اکسیدتیتانیم شد که به کارگیری این نانولوله ها را در سلول های خورشیدی رنگدانه ای برای تابش از جلو و سلول های خورشیدی پلیمری امکان پذیر می سازد. بررسی ساختار بلوری نمونه ها نشان می دهد که تمامی نمونه ها دارای ساختار آناتیس با جهت گیری غالب (101) و ساختار روتایل با جهت گیری غالب (110) هستند. همچنین با افزایش زمان آندی کردن و نیز افزایش ضخامت لایه نازک تیتانیم، شدت قله (101) افزایش می یابد که نشان دهنده بهبود ساختار بلوری نانولوله ها با افزایش زمان آندی کردن است. مطالعه خواص اپتیکی نانوساختارهای به دست آمده نشان می دهد که در طول موج بین nm 410 تا nm 800، با افزایش زمان آندی کردن، درصد بازتاب پخشی کاهش می یابد. بنابراین، هرچه طول نانولوله افزایش می یابد، خصوصیت ضد بازتابی بیشتر می شود. در مقایسه با لایه نازک tio2 که داری بازتاب 10 تا 90 درصد در بازه طول موج مذکور است، مقادیر به دست آمده برای بازتاب دی اکسید تیتانیم نانولوله بسیار کمتر بوده و نشان می دهد که نانولوله های tio2 تا حد زیادی رفتار ضد بازتاب دارند.

امروزه مطالعه مواد در مقیاس نانو بسیار مورد توجه است، زیرا مواد در مقیاس نانو یک سری خواص جدید را بروز می دهند که در حالت انبوه و عادی این خواص را ندارند. بنابراین شکل و ساختار نانو و رابطه بین رشد و خواص فیزیکی از جمله مسائل مهمی هستند که به آنها توجه ویژه ای شده است. شبیه سازی های رایانه ای این امکان را فراهم آورده تا جزئیات محاسباتی مربوط به یک پدیده را بدون نیاز به آزمایشات طبیعی بدست آوریم، این عامل به طور عمده در وقت و هزینه صرف جویی می کند. روش محاسباتی را میتوان در دسته سوم فیزیک قرار داد که مکمل فیزیک نظری و تجربی است و به آن شبیه سازی رایانه ای یا آزمایش رایانه ای نیز می گویند. یکی از روش های محاسباتی، روش مونت کارلو است که روشی تصادفی است و یکی از کاربردهای آن رشد لایه های نازک میباشد. یکی از روش هایی که برای رشد نانو ساختارها بکار میرود، روش رونشست تبخیر فیزیکی یا به اختصار pvd است. در این روش اتم ها از یک فاز گازی روی یک سطح نشست میکنند بدون اینکه از یک گونه ی شیمیائی به گونه ای دیگر تجزیه شوند روش رونشست زاویه ای مایل شکل تعمیم یافته ای از روش pvd است. در سال های اخیر رسانایی الکتریکی نانو ساختارها به دلیل کاربرد گسترده آنها توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده است و به این ترتیب هدف این پروژه نیز مطالعه و بررسی هدایت الکتریکی نانو ساختارهای رونشست شده با روش زاویه ای مایل است. در این تحقیق ابتدا محیطی به صورت نانو ستون هایی به روش مونت کارلو شبیه سازی و سپس اثر تغییر تخلخل بر ترابرد الکترون در یک برش عرضی از ساختار بررسی شد. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که در یک محیط با تخلخل کم، الکترون های بیشتری عبور می کنند ولی با افزایش تخلخل و در نتیجه بیشتر شدن فاصله بین ذراتی که در یک راستا هستند، الکترون های کمتری قادر به عبور می باشند و به این ترتیب جریانی که از یک سطح می گذرد کاهش می یابد.

امروزه آلودگی محیط زیست یک مشکل جدی است در نتیجه تعداد زیادی از دانشمندان به دنبال یک راه حل مناسب برای رفع این مشکل هستند. در این میان تکنولوژی جدیدی با عنوان فتوکاتالیست مورد توجه بسیاری قرار گرفته است. از میان فتوکاتالیست های نیمه هادی، دی اکسید تیتانیوم به عنوان یک فتوکاتالیست مناسب برای حذف آلوده کننده های محیط شناخته شده است. در این پژوهش ما ابتدا یک راکتور آزمایشگاهی دست ساز طراحی کردیم سپس خاصیت فتوکاتالیستی نانو ذرات tio2 را با استفاده از نور فرابنفش و تخریب رنگ متیلن بلو به عنوان یک آلاینده آب مورد ارزیابی قرار دادیم تا فرایند فتوکاتالیستی را با بهینه کردن پارامترهای این فرایند انجام دهیم. پارامترهایی که مورد بررسی قرار دادیم عبارتند از: اثر غلظت اولیه رنگ، اثر جرم نانو ذرات tio2، اثر ph و اثر اندازه نانو ذرات .tio2 که با اهمیت ترین قسمت آن بررسی تاثیر اندازه نانوذرات در چند اندازه مختلف بود، این کار کاملا جدید و با توجه به پیشرفت نانو مواد در سالهای اخیر بسیار حائز اهمیت است. طیف جذب رنگ با استفاده از اسپکتروفتومتر به دست آمد و سپس غلظت محلول مورد آزمایش با استفاده از قانون بیرلامبرت محاسبه شد. نتایج آزمایش نشان داد که روش فتوکاتالیستی با استفاده ازtio2/uv یک روش امیدوارکننده برای تصفیه فاضلاب های آلی است.

هدف اصلی این پایان نامه مطالعه و بررسی اثر تنش بر روی نانوساختار های سیلیکان متخلخل می باشد. سیلیکان متخلخل ساختاری است که در اثر فرآیند الکتروشیمیایی بر روی سطح ویفر سیلیکان ساخته می شود. نمونه های سیلیکان متخلخل از سیلیکان نوع p با مقاومت ویژهcm ? 5-1 و جهت گیری صفحه بلوری (100) تحت شرایط آندیزاسیونی با محلولی حاوی غلظت اسید هیدروفلوئوریک 40-38 % و اتانول به نسبت حجمی (1:1) با چگالی جریان ثابت 20 میلی آمپر بر سانتی متر مربع و مدت زمان ها 30 ،20 ،10 و 40 دقیقه ساخته شده اند. نتایج ما نشان دادند که تخلخل با افزایش زمان خوردگی افزایش می یابد. اغلب اندازه گیری ها بر روی سیلیکان متخلخل معطوف به اندازه گیری های اپتیکی و الکتریکی بوده است و کمتر به بررسی خواص مکانیکی سیلیکان متخلخل پرداخته شده است. در این پایان نامه برای بررسی ویژگی های مکانیکی به مطالعه اثر تنش دو لایه مختلف که شامل لایه نگداشته شده توسط زیرلایه و لایه غشایی است، پرداخته ایم. در این تحقیق، به بررسی مدول یانگ، ریشه پواسون، انبساط شبکه و کرنش پرداخته ایم. نتایج ما نشان داد مدول یانگ و ریشه پواسون برای هر دو لایه که ضخامت و درصد تخلخل یکسانی دارند با افزایش تخلخل به علت ساختار متخلخل و اسفنجی شکل سیلیکان متخلخل کاهش می یابند. ما در نمونه هایمان به علت تنشی که لایه متخلخل بر زیرلایه اش وارد می کند انحنایی به شعاع r ایجاد می شد که با افزایش تخلخل به علت وجود این انحنا عدم انطباق شبکه ای صورت می گیرد که روند افزایشی را برای انبساط شبکه ای مشاهده کردیم اما مقدار انبساط شبکه ای در لایه تخلخل نگه داشته شده توسط زیرلایه نسبت به لایه غشایی بیشتر است که این افزایش را می توان به این حقیقت نسبت داد که برای لایه های متخلخل نگهداشته شده توسط زیرلایه، صفحات عمود بر زیرلایه مقید هستند که فاصله بین اتمی یکسانی با زیرلایه داشته باشند. همچنین برای بررسی کرنش عمودی از دستگاه پراش اشعه ایکس با دقت بالا استفاده شد و در این آزمایش ها مشاهده کردیم که با افزایش تخلخل چون اختلاف زاویه ای بین لایه های مختلف با زیرلایه اش افزایش می یابد شاهد افزایش فاصله صفحات هستیم و به عبارت دیگر کرنش افزایش می یابد.

در این پژوهش نانوذرات cds با پیش ماده های کاتیونی کادمیوم نیترات و آنیونی سدیم سولفید به روش سیلار روی زیرلایه های شیشه ای در دمای اتاق نشانده شدند. به منظور ساخت نمونه های مختلف، زیرلایه ها به مدت زمان مشخص و با تعداد چرخه غوطه وری مشخص در محلول ها قرار گرفتند. نمونه های cds آلاییده به ag با پیش ماده های کاتیونی کادمیوم نیترات و نقره نیترات و پیش ماده آنیونی سدیم سولفید با میزان آلاییدگی %10 نقره نسبت به کادمیوم ساخته شدند. برای بررسی ویژگی های ساختاری و مورفولوژی نمونه ها از آنالیز xrd و میکروسکوپ الکترونی استفاده کردیم. جذب اپتیکی لایه ها با دستگاه اسپکتروفوتومتر اندازه گیری گردید سپس ضریب جذب اپتیکی و گاف انرژی محاسبه شد. نتایج نشان می دهند که با افزایش تعداد چرخه غوطه وری زیر لایه در محلول ، اندازه گاف انرژی کاهش یافته است و به علاوه شدت قله های الگوی xrd افزایش می یابد. با افزایش تعداد دفعات غوطه وری در محلول، ذرات فرصت بیشتری برای انباشته شدن روی هم و اتصال به یکدیگر دارند لذا ذراتی با اندازه بزرگ تر تشکیل می گردد و اندازه گاف انرژی کاهش می یابد. هم چنین با افزایش زمان غوطه وری، اندازه گاف انرژی کاهش می یابد زیرا ذرات وقت بیشتری برای شکل گیری در کنار هم و اتصال به یکدیگر دارند لذا ذراتی با اندازه بزرگ تر تشکیل می گردد که سبب کاهش اندازه گاف انرژی می گردد. برای دو نمونه با شرایط ساخت مشابه در صورتی که نقره آلاییده شود اندازه گاف انرژی نسبت به نمونه بدون آلاییدگی نقره کاهش پیدا می کند. به نظر می رسد آلایش نقره سبب ایجاد ترازهای میانی در گاف انرژی می شود و این امر سبب کاهش اندازه گاف انرژی می گردد. با ساخت نمونه با نسبت های s به cd متفاوت مشاهده کردیم که نمونه با نسبت s:cd برابر با 3:1 دارای بیشترین ارتفاع قله در الگوی xrd و بهترین استوکیومتری می باشد.

نانوساختارهای توخالی گروه ویژه ای از مواد هستند که خصوصیات فیزیکی و شیمیایی متفاوتی نسبت به ترکیبات مشابه خود نشان می دهند. این خصوصیات به وسیله شکل، اندازه و ترکیب آن ها تعیین می شود. در این پایان نامه نانو فیبرهای توخالی sio2 را با روشی آسان تر و مقرون به صرفه تر از روش های سل- ژل و الکتروچرخشی آماده کرده و مورد بررسی قرار دادیم. برای ساخت فیبرهای توخالی sio2 از فیبرهای پنبه استفاده کردیم. به این صورت که سوسپانسیونی از پودر sio2 و آب دیونیزه درست کرده و تکه هایی از پنبه را در این سوسپانسیون خیسانده و سپس نمونه ها را خشک می کنیم. آخرین مرحله نیز کلسینه کردن در دماهای بالا جهت سوزاندن پنبه ها است. جهت بررسی ریخت شناسی فیبرهای توخالی تولید شده چهار آزمایش طراحی شد. در آزمایش اول 3 نمونه که هر کدام در 40 درجه سانتیگراد به مدت 1 ساعت خشک شده بودند و در دماهای مختلف 500، 600 و 700 درجه سانتیگراد و به مدت 6 ساعت کلسینه شدند. در آزمایش دوم نمونه ها در دماهای 40، 50 و 60 درجه سانتیگراد خشک شده و در دمای 600 درجه سانتیگراد کلسینه شدند. فیبرهایی که به این روش آماده شدند ریخت شناسی پنبه را حفظ کرده، و از تخلخل و مساحت سطحی نسبتا بالایی برخوردار است. طول فیبرهای توخالی در حدود 10- 12 میکرومتر می باشد. در آزمایش های سوم و چهارم به ترتیب نسبت های وزنی بین پودر sio2 و آب دیونیزه و در آزمایش چهارم سایش پودر sio2 در دو زمان، 30 دقیقه و 1 ساعت را تغییر دادیم. روش های آنالیز مختلفی برای تشخیص این فیبرها به کار گرفته شده است از جمله میکروسکوپ الکترونی روبشی، تابش پراکندگی پرتو ایکس، اسکپتروسکوپی تبدیل فوریه مادون قرمز، اشعه ایکس برای آنالیز شیمیایی (معروف به edx) انجام شد.

در این پایان نامه، سه نمونه سیلیکان متخلخل (ps) با درصد تخلخل های 15، 29 و 40 با استفاده از روش آندی سازی الکتروشیمیایی به عنوان زیر لایه ساخته شد، سپس با استفاده از آنالیز fesem مورفولوژی سطح نمونه های ساخته شده مورد بررسی قرار داده شد. سپس با استفاده از دو روش پوشش دهی چرخشی و پرتو الکترونی، لایه نازکی از نانوذرات tio2 بر روی ps لایه نشانی شد. نمونه های تهیه شده با استفاده از آنالیز xrd و edx مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. سپس به بررسی و مقایسه مشخصه i-v و فاکتور ایده ال نمونه های ساندویچ شده al/si/ps/au و al/si/ps/tio2/au پرداخته شد. نکته حائز اهمیت این که مشخصه i-v تمامی نمونه های ساخته شده رفتار دیودی را از خود نشان دادند. مشخصه i-v نمونه ساندویچ شده al/si/ps/au با افزایش درصد تخلخل، جریان کمتری را از خود عبور می دهد و در نتیجه با کاهش جریان عبوری فاکتور ایده ال دیود ساخته شده افزایش یافت. در مقایسه مشخصه i-v بین دو روش لایه نشانی tio2، نتایج نشان داد که جریان عبوری از نمونه هایی که بوسیله پرتو الکترونی لایه نشانی شده اند نسبت به پوشش دهی چرحشی افزایش چشم گیری داشته و نیز فاکتور ایده ال دیود ساخته شده کاهش یافته است و شرایط نمونه ساخته شده به دیود ایده ال نزدیک تر شده است. همچنین در درصد تخلخل بالا در هر دو روش جریان بیشتری را نسبت به درصد تخلخل پایین از خود نشان می داد، که این افزایش جریان را می توان ناشی از افزایش چگالی حالت ها دانست. نتایج نشان داد که لایه نشانی tio2 بر روی ps به روش پرتو الکترونی در خلأ بسیار مناسب تر است از روش پوشش دهی چرخشی در اتمسفر هوا است.

در این پژوهش جهت ساخت و مشخصه یابی نانو سیم های ابررسانای دمای بالای ybco با استفاده از قالب آلومینای نانو متخلخل، از روش سل – ژل برای آماده سازی ماده اولیه ybco و از قالب های آلومینای متخلخل برای ساخت نانو سیم های ابررسانای ybco استفاده نمودیم. در فاز اول این تحقیق قالب های آلومینای متخلخل تحت دما، ولتاژ و زمان های مختلف ساخته شدند. از بررسی تصاویر fe-sem قالب های آلومینای ساخته شده به روش آندیزاسیون و تحلیل آنها با استفاده از نرم افزار wsxm، تبدیل فوریه، نمودار متوسط شعاعی و تصاویر سه بعدی نتیجه می گیریم که با افزایش دما، ولتاژ و زمان آندیزاسیون قطر، نظم و عمق نانو حفره ها افزایش می یابد. فاز دوم تحقیق فوق مربوط به ساخت نانو سیم ybco با استفاده از قالب آلومینای متخلخل آماده شده در فاز اول بود. تصاویر fe-sem نانو سیم های ساخته شده نشان دهنده ی تشکیل نانو سیم های ybco با میانگین قطر 38 nm و میانگین طول 1 ?m است. نتایج حاصل از تحلیل داده های طیف پراش اشعه ایکس(xrd) نمونه ها نشان دهنده ی تشکیل فاز اورتورومبیک ابررسانای دمای بالا ybco است. دمای گذار ابررسانایی قالب محتوی نانو سیم با استفاده از روش تعیین شد.

رشد نانوساختارها را در شبکه الماسی با روش مونت کارلو و تولید اعداد تصادفی شبیه سازی نمودیم. مرحله هسته بندی به صورت مثلثی و مربعی انجام شد و بر هم کنش ذرات با یکدیگر با پتانسیل لنارد-جونز محاسبه می شود. معیار شبیه سازی بخش حجمی ساختار نیز تعداد نزدیکترین همسایگی ها می باشد که در شبکه الماسی 4 تا فرض شده است. در پایان این پتانسیل را به پتانسیل سه ذره ای ترسف تغییر دادیم

در این پژوهش گرافین به روش لایه برداری الکتروشیمیایی در محلول الکترولیتی سنتز شد و خواص ساختاری و الکتریکی اعم از مشخصه جریان-ولتاژ، تاثیر دما در مشخصه جریان-ولتاژ، پسماند الکتریکی مورد بررسی قرار گرفت.

در این پژوهش ابتدا چهار زیرلایه سیلیکان متخلخل ساخته شد و خواص الکتریکی نمونه ها مورد بررسی قرار گرفتند. سپستوسط روش انتقال و چگالش بخار شیمیایی لایه ای از اکسیدروی بر روی زیرلابه ها نشانده شد و خواص الکتریکی نمونه های حاصل بررسی شدند.

در این پژوهش نانوذرات اکسید آلومینیوم به روش سل- ژل ساخته شده و مشخصه یابی ها با استفاده از آنالیز الگوی پراش پرتو ایکس، طیف uv-vis، edxa و تصاویر sem انجام شد.

در این پژوهش نانوسیمهای کادمیوم سولفید به روش سیلار ساخته شد و خواص اپتیکی آن به کمک طیف فوتولومینسانس و طیف جذب بررسی شد. خواس ساختاری به کمک عکس های میکروسکپ الکترون روبشی ، xrd، edx بررسی شد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده در این پروژه به ارئه یک روش فیزیکی برای ساخت نانو ذرات سیلیکان بر روی ویفر سیلیکان می پردازیم. این روش که روش glad نامیده می شود اولین بار در سال 1996 توسط یک گروه تحقیقاتی کانادایی در دانشگاه آلبرتا ارائه گردید. همچنین برای لایه نشانی دستگاه خود را در حالت گرمادهی به روش پرتو الکترونی آماده کردیم. لایه نشانی را در دو زاویه° 75و ° 85 انجام دادیم. منحنی افت زمانی در دو ولتاژ یک و دو ولت وخاصیت فوتوکانداکتیویتی را در ولتاژ یک ولت اندازه گرفتیم. تغییر مقاومت نمونه ها را نیز با اعمال نوردهی مطالعه کردیم . همچنین عکس های sem که از بالا و مقطع عرضی گرفته شد تشکیل ساختارهای نانویی را در نمونه های ساخته شده تایید میکند. کلمات کلیدی glad,silicon,photoconductivity,time decay,deposition

به دلیل خواص متنوع و قابل توجه سیلیکان متخلخل، این ماده در زمینه های بسیاری از جمله الکترونیک، میکرو الکترونیک، اپتیک و ساخت انواع حسگرها کاربرد فراوانی دارد.در این پایان نامه تصمیم بر این است که سیلیکان متخلخل ساخته شود و هدایت الکتریکی آن بررسی گردد.برای ساخت سیلیکان متخلخل می خواهیم از روش الکتروشیمیایی استفاده کنیم. در نظر داریم ویفر های سیلیکان نوع p که بدون پولیش هستند را به کار ببریم و در محلول الکترولیت به جای اتانول از دی متیل فرمامید (dmf) استفاده کنیم. برای ساخت، چگالی های جریان و مدت زمان های متفاوتی به کار می بریم و نمونه های متفاوتی می سازیم. سپس با استفاده از تصاویر sem ساختار و ریخت شناسی آنها را بررسی خواهیم کرد. ضخامت و درصد تخلخل نمونه های حاصله را با استفاده از روش وزن سنجی و به کمک تصاویر sem اندازه گیری می کنیم. به منظور مطالعه هدایت الکتریکی سیلیکان متخلخل اتصالاتی در هر نمونه ایجاد می کنیم و آن را در مدار مورد نظر قرار می دهیم و منحنی i-v آن را در بازه دمایی 300-200 کلوین اندازه گیری می کنیم.در مرحله بعد، پس از ساخت سیلیکان متخلخل لایه متخلخل به وجود آمده را از زیر لایه جدا می کنیم تا سیلیکان متخلخل بر پایه مستقل (free-standing porous silicon) حاصل شود. سپس اتصالاتی بر روی نمونه ایجاد کرده و در مدار قرار می دهیم تا جریان گذرنده بر حسب ولتاژ اعمال شده را اندازه گیری نماییم. با استفاده از داده های به دست آمده به بررسی هدایت الکتریکی dc سیلیکان متخلخل می پردازیم و آن را با داده های مقالات دیگران مقایسه می کنیم.

سیلیکان متخلخل که برای اولین بار در سال 1956 ساخته شد، دارای خواص کاملا متفاوتی با سیلیکان است. خواص الکتریکی، مکانیکی و سایر خواص فیزیکی سیلیکان متخلخل از نوعی به نوع دیگر متغیر است. به دلیل همین خواص متنوع و قابل تنظیم، سیلیکان متخلخل در زمینه های بسیاری از جمله الکترونیک، اپتیک، اپتوالکترونیک و ساخت انواع حسگرها، سلول های خورشیدی و سنسورها کاربرد فراوانی دارد. در طی دهه های اخیر، خواص اپتیکی سیلیکان متخلخل علافه و توجه زیادی را برای تحقیق به خود جلب کرده است. کشف فوتولومینسانس مرئی در دمای اتاق از سیلیکان متخلخل در سال 1990 توسط کنهم، علاقه و توجه زیادی را به سمت این ماده جلب کرد. زیرا طیف فوتولومینسانس یکی از تکنیک های طیف سنجی است که می توان آن را در جهت فهمیدن ساختار و خواص اپتیکی سیلیکان متخلخل مورد استفاده قرار داد. در دهه های اخیر،مطالعه روی خواص سیلیکان متخلخل بر پایه ی مستقل، به نتایج بسیار جالبی منجر شده است. لذا در این پایان نامه در هدف است تا خواص سیلیکان متخلخل بر پایه ی مستقل را با خود سیلیکان متخلخل، از طریق بررسی طیف فوتولومینسانس آنها مورد مطالعه قرار داد. در این پایان نامه، فصل نخست مروری بر ساختار نواری سیلیکان است. توضیحاتی در مورد فرآیندهای جذب و فوتولومینسانس در فصل دوم آمده است. فصل سوم به تشریح مراحل ساخت سیلیکان متخلخل و مکانیزم خوردگی آن و نیز معرفی مختصر سیلیکان متخلخل بر پایه ی مستفل پرداخته است. آزمایش ها، اندازه گیری های انجام شده و نتایج بدست آمده نیز در فصل چهارم آمده است.

سولفید کادمیم یکی از مهمترین نیمرساناهاست ، که در دمای اتاق، گاف انرژی آن 2/42 الکترون ولت می باشد. لایه های پربلورین سولفید کادمیم، برای سلولهای خورشیدی، لیزرها، ابزار نوری، مدارهای مجتمع غیرخطی کاربرد فراوانی دارد. با روشهای تبخیر حرارتی، تبخیر لحظه ای، رسوبگذاری فاز بخار، کندوپاشی فرکانس رادیویی و تبخیر بوسیله لیزر قابل ساخت می باشد. هدف اصلی، ساخت لایه های سولفید کادمیم با شفافیت زیاد، مقاومت ویژه کم، سمت گیری بلوری مناسب ، برای لایه های رسوبگذاری شده در دمای اتاق باشد. سولفید کادمیم به دو شکل بلوری، شش گوشه ای پایدار و مکعبی فر و پایدار تولید می شود. اولین قسمت پایان نامه، تهیه سولفید کادمیم خالص ، بر روی زیر لایه شیشه در گسترده دمای اتاق تا 200 درجه سلسیوس بود. دستگاه مورد استفاده برای ساخت نمونه ها، به روش تبخیر حرارتی دارای یک پمپ دیفیوژن که با آب خنک می شود و یک پمپ مکانیکی است ، پائین ترین فشار قابل دسترسی، حدود 10-6 تور است . جریانی که از بوته عبور می کند، توسط اتو ترانسفورمر، حرارت زیر لایه را کنترل می کند. زمان لایه گذاری بوسیله صفحه ای که جلوی زیر لایه را می بندد، کنترل می شود. پودر سولفید کادمیم 99/99 درصد خالص بوده و در بوته از جنس مولبیدن قرار داده می شود. زیر لایه بوسیله المنت از جنس کنستانتان که روی آن قرار دارد گرم می شود. دمای زیر لایه بوسیله ترموکوپل مس -کنستانتان اندازه گیری می شود. برای دمای 30 تا 200 درجه سانتی گراد، از گرمکن زیر لایه جریان عبور داده می شود. دقت اندازه گیری بین +-2 درجه سانتی گراد می باشد. آهنگ رسوبگذاری بوسیله ضخامت لایه و زمان لایه گذاری تعیین می شود. در آزمایشهای ما از دمای اتاق تا 200 درجه سانتی گراد، تغییر در پهنای گاف انرژی سولفید کادمیم دیده نشد. دومین قسمت پایان نامه مربوط به ناخالص سازی لایه سولفید کادمیم با فلزات مس ، نقره، طلا و آلومینیم بود. ما لایه های نازک ناخالص شده با مس ، طلا، نقره و آلومینیم را توسط روش تبخیر حرارتی، با رسانندگی ویژه زیاد تهیه نمودیم. ما برای تهیه نمونه های سولفید کادمیم ناخالص از دو روش استفاده نمودیم. -1 مخلوطی از سولفید کادمیم خالص و ناخالصی در بوته -2 هم تبخیری سولفید کادمیم و ناخالصی در نمونه های ناخالص شده با مس ، نقره، و طلا، ما موفق به ایجاد مراکز تله در سولفید کادمیم خالص شده و قله منحنی جریان بر حسب انرژی فوتون را به سوی انرژی های کم تغییر دادیم.

سیلیکان متخلخل (ps) بر اثر آندیزاسیون الکتروشیمیایی روی ماده سیلیکان بوجود می آید. تاکنون تحقیقات فراوانی درباره چگونگی تشکیل این ماده و خواص نوری آن بویژه فوتولومینسانس (pl) آن شده، اما هنوز ساز و کار دقیق آنها شناخته نشده است . در این پایان نامه ابتدا ساختار و خواص نوری سیلیکان بیان می شود. سپس تحقیقات و مدلهای پیشنهاد شده در مورد تشکیل ps و منشا pl آن مرور می شود. پس از آن نظریه پراکندگی نور از سطوح ناهموار تصادفی و هم چنین انعکاس و پراکندگی، جذب و عبور نور از این ماده بررسی می شود. در پایان آزمایشهایی را که انجام داده ایم شرح می دهیم. این آزمایشها شامل روشهای مختلف ساخت نمونه، فوتولومینسانس ، انعکاس و پراکندگی، حل کردن لایه، جدا کردن لایه، تعیین درصد تخلخل و بررسی جذب و عبور از آنها می باشد.

محاسبه نوارهای انرژی در جامدات بلورین ، از مباحث مهم در فیزیک حالت جامد است . پایه و اساس این محاسبه ، حل معادله شرودینگر در حضور پتانسیل تناوبی شبکه و محاسبه ویژه مقادیر انرژی در فضای بردار موج ( اندازه حرکت) ، یعنی توابع می باشد که به آن ساختار نواری بلور گفته می شود. حل معادله شرودینگر با شکل پتانسیل تناوبی در حالت عمومی غیرممکن است و باید از روشهای تقریبی استفاده کرد. یکی از روشهای تقریبی مناسب، روش ‏‎kkr‎‏ می باشد که با در نظر گرفتن پتانسیل مافین -تین و با استفاده از روش تابع گرین معادله مشخصه بدست می آید. با حل این معادله ، مقادیر انرژی بر حسب بردار موج محاسبه می شود..

هدف از این پایان نامه ، نمایش اصول اساسی است که حاکم بر عملکرد های لیزرهای چاه کوانتومی و چند چاه کوانتومی می باشد. یکی از کلیدهای مهم این اصول ، نیاز به فهم مسئله چاه کوانتومی ساده می باشد که غالبا در مکانیک کوانتومی شرح داده می شود. چندین عنصر دیگر در این هدف لازم می باشند.مثل : ساخت لیزرهای چاه کوانتومی ، بهره و جریان در یک لیزر ، گسیل القایی ، گسیل خود به خودی و غیره. مشخصات خواص بهره نوری لیزرهای ساختار ناهمگن چاه کوانتومی در پهنه وسیعی از سیستم کوانتومی ضعیف به سیستم کوانتومی قوی با استفاده از مدل نوار به نوار با قاعده انتخاب ‏‎k‎‏ مورد بررسی قرار گرفته است. این مدل براساس مدل دو نواری کین برای حالت همگن در سطوح انرژی ثابت استفاده شده است. سیستم مورد بررسی ساختار چاه کوانتومی ‏‎gaas/ga.8al.,2as‎‏ در ‏‎300k‎‏ است .

سیلیکان ‏‎si‎‏ از جمله نیمه رساناهایی است که کاربرد وسیعی در صنعت الکترونیک دارد اما همین عنصر به علت داشتن گاف غیرمستقیم ، دارای خواص ضعیف اپتیکی بوده و جایگاهی در کاربردهای اپتیکی ندارد.یکی از راههایی که می توان بدان طریق در سیلیکان خواص اپتیکی بوجود آورد، کوچک کردن ساختار ‏‎si‎‏ است، به حدی که اثرات کوانتومی در ساختار نواری آن بکار آید. به این ساختار ، سیلیکان متخلخل ‏‎ps‎‏ گفته می شود . لایه های سیلیکان متخلخل معمولا بوسیله آندیزاسیون الکتروشیمیایی سطح یک ویفر سیلیکان تهیه می شود. در طی فرایند آندیزاسیون ویفرسیلیکان ، خللی در حجم سیلیکان ایجاد می شود که قطر آنها بنا به شرایط آندیزاسیون در حد نانومتر یا میکرومتر است. این خلل در سطح یکی از صفحات بلورشناسی دارای ساختاری درختی و شاخه شاخه می باشد.

بررسی تئوری تشدید تولی در چند لایه های ‏‎ga1-x a1x as/gaas‎‏ را در این مجموعه حاضر کرده ایم. طیف انرژیهای تشدید و وابستگی آن به ساختمان سد از روی منحنیهای عبور سد برحسب انرژی و مشخصه جریان - ولتاژ در دمای مشخص و سطوح فرمی معین، آنالیز شده است. فرمالیزم حاضر براساس تقریب جرم موثر است. و نتایج براساس محاسبات رقومی مستقیم است.