شبیه سازی دینامیک مولکولی رشد نانولایه الماس روی سیلیسیم به روش رسوب بخار شیمیایی

thesis
abstract

در این پژوهش با استفاده از فن شبیه سازی دینامیک مولکولی تأثیر دمای زیرلایه و آهنگ سردکردن روی ساختار نانولایه های الماس رشدیافته بر روی سیلیسیم را بررسی کردیم. این کار با استفاده از نرم افزار شبیه سازی دینامیک مولکولی لمپس انجام شده و انرژی برهمکنش بین ذرات از پتانسیل ترسف محاسبه شده است. ابتدا رشد نانولایه های سیلیسیم روی سیلیسیم و نانولایه-های الماس روی الماس را با روش تولید اتم بالای زیرلایه انجام و تأثیر دمای زیرلایه و آهنگ تولید ذره را بر ساختار نانولایه های سیلیسیم و نانولایه های الماس رشدیافته بررسی کردیم. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که نظم شبکه سیلیسیم برای نانولایه های سیلیسیم رشدیافته با آهنگ تولید ذره 0.5 اتم بر پیکوثانیه روی زیرلایه سیلیسیم با دمای 1500 تا 1700 کلوین قابل مشاهده است و برای زیرلایه سیلیسیم با دماهای پایین تر از 1500کلوین، ساختار آمورف (بی-نظم) تشکیل می شود. همچنین کاهش آهنگ تولید ذره باعث افزایش نظم شبکه سیلیسیم نانولایه های رشد یافته می شود. در مورد رشد نانولایه های الماس روی زیرلایه الماس به روش تولید اتم بالای زیرلایه با آهنگ تولید ذره 0.5 اتم بر پیکوثانیه مشاهده شد که تا دمای 2700 کلوین برای زیرلایه الماس، ساختارآمورف(بی نظم) تشکیل می شود و برای دمای 2700 کلوین زیرلایه علاوه بر مشاهده ساختار آمورف تشکیل شده ، زیرلایه دچار تغییر ساختار می شود و برای دماهای بالاتر از 2700 کلوین، به دلیل تغییر ساختار در زیرلایه الماس و از دست رفتن نظم کامل شبکه الماس ، پیش بینی می شود که به احتمال زیاد باز هم ساختار آمورف (بی نظم) تشکیل خواهد شود. همچنین با کاهش آهنگ تولید ذره به 0.33 و 0.25 اتم بر پیکو ثانیه با دمای 2000کلوین زیرلایه الماس باز هم ساختار آمورف(بی نظم) دیده می شود. درادامه با توجه به مشاهده نکردن نانولایه های الماس روی زیرلایه الماس با روش تولید اتم کربن بالای سطح زیرلایه، فرآیند رشد را به روش رسوب بخار شیمیایی و در فشار بالا (از شرایط لازم برای تشکیل الماس است) بر روی زیرلایه الماس با اتم های ساکن و دمای 300 کلوین با آهنگ سردکردن 10کلوین بر پیکوثانیه انجام دادیم و نتایج نشان داد که برای فاز گازی اتم های کربن در حدود 11000 کلوین که فشار بالای لازم برای تشکیل الماس را نیز تأمین می کند بالاترین نظم برای نانولایه های الماس رشد یافته روی زیرلایه الماس با اتم های ساکن و دمای 300 کلوین بدست می آید. سپس با همان دمای 11000 کلوین برای فاز گازی اتم های کربن، فرآیند رشد نانولایه های الماس روی زیرلایه الماس با دماهای 600، 700، 800، 1100، 1300، 1500، 1800 و 2300 کلوین انجام شد. هم چنین به منظور بررسی تأثیر آهنگ سرد کردن، فرآیند رشد با دماهای 300 و 1100 کلوین زیرلایه الماس و دو آهنگ سردکردن متفاوت دیگر،یعنی 5 و 2.5 کلوین بر پیکوثانیه انجام شد. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که سیر مشخصی از افزایش یا کاهش نانولایه های منظم الماس با افزایش دمای زیرلایه الماس وجود ندارد و بیشترین نظم نانولایه های الماس رشد یافته برروی زیرلایه الماس با اتم های ساکن اتفاق می افتد و کاهش آهنگ سرد کردن با دمای 300 کلوین زیرلایه الماس باعث افزایش نانولایه های منظم الماس و با دمای 1100 کلوین زیرلایه الماس باعث کاهش نانولایه های منظم الماس می-شود. پس از رشد نانولایه های الماس روی زیرلایه الماس، چگالی کربن را افزایش داده و دوباره فرآیند رشد را روی زیرلایه الماس با اتم های ساکن و با دماهای 300، 500، 1100، 1500، 2000، 2300 و 2700 کلوین انجام دادیم. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که در حالت زیرلایه با اتم های ساکن نانولایه های با ساختار الماسی مشاهده می شود که ثابت شبکه آن از ثابت شبکه الماس(3.56 آنگستروم) کوچکتر است ولی با دماهای متفاوت زیرلایه الماس، لایه-های گرافین مشاهده می شود. در مرحله ی آخر نیز با همان دمای 11000 کلوین برای فاز گازی اتم های کربن ، رشد نانولایه های الماس بر روی زیرلایه ی سیلیسیم با اتم های ساکن و با دماهای300، 500، 800، 1100، 1500 و 1700کلوین و آهنگ سردکردن 10 کلوین بر پیکوثانیه انجام شد. همچنین به منظور بررسی تأثیر آهنگ سرد کردن، فرآیند رشد با دو آهنگ سرد کردن متفاوت دیگر، یعنی 5 و 2.5 کلوین بر پیکوثانیه به عنوان نمونه بر روی زیرلایه ی سیلیسیم با دمای 300 و 1100 کلوین رشد داده شدند. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که نانولایه های الماس روی سیلیسیم تشکیل نشده است و همچنین کاهش آهنگ سردکردن تأثیری بر نظم ساختار های رشدیافته ندارد. واژه های کلیدی: نانولایه الماس، دینامیک مولکولی، رسوب بخار شیمیایی

similar resources

مطالعه ی رشد گرافین به روش رسوب بخار شیمیایی با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی

تولید انبوه گرافین با کیفیت مطلوب یکی از چالش های پیش رو در تحقیقات اخیر است. یکی از روش های موفق تولید گرافین، روش رسوب بخار شیمیایی می باشد. در این روش گاز هیدروکربنی در فشار خیلی پایین (‎‎10‎^{-5}‎‎ ‎ تور) و دمای ‎800‎ تا ‎1000‎ درجه سلسیوس از روی یک زیرلایه که معمولاً بلور فلزی از جنس مس یا نیکل است‏، عبور داده می شود و اتم های کربن آزاد شده‎‎‏، روی زیرلایه رسوب کرده و تشکیل فیلم گرافین می د...

15 صفحه اول

شبیه سازی سنتز گرافن به روش رسوب دهی شیمیایی بخار

در پژوهش حاضر عوامل مختلفی که برروی فرآیند ساخت گرافن به روش رسوب دهی شیمیایی بخار اثر می گذارند مورد مطالعه قرار گرفته است. برای بررسی این عوامل، فرآیند به روش دینامیک سیالات محاسباتی و با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت نسخه 13 شبیه سازی شد. در این شبیه سازی متان به عنوان منبع هیدروکربنی به همراه هیدروژن و آرگون به عنوان گاز حامل با نرخ جریان ورودی به ترتیب 5/0، 5 و 100 سانتی متر مکعب بر دق...

15 صفحه اول

بهینه سازی رشد نانومیله های یکنواختZnO بر روی بستر سیلیکون بذردار به روش رسوب حمام شیمیایی

نانومیله­ های اکسیدروی به روش رسوب حمام شیمیایی (CBD) روی بستر سیلیکون بذردار به صورت عمودی و یکنواخت رشد داده شدند. از لایه نازک اکسیدروی که به روش کندوپاش بر روی بستر سیلیکونی لایه ­نشانی شد به عنوان لایه بذر استفاده شد. اثرات دما و زمان رشد بر خواص ساختاری و مورفولوژیکی نانومیله­ های اکسید روی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش اشعه ایکس بررسی شد. مطالعات انجام شده نشان داد که است...

full text

بررسی رفتار شکست نانوکامپوزیت اپوکسی نانولوله کربنی دودیواره به کمک روش شبیه سازی دینامیک مولکولی

درا ین مطالعه، رفتار شکست نانوکامپوزیت های پایها پوکسی تقویت شده با نانولوله های کربنی دودیواره به روش دینام کی مولکولی بررسی شده است. برای آماده سازی مدل پلیمری، ساختار اتمی دقیق اپوکسی استفاده شده در مطالعات آزمایشگاهی و برای انجام شبیه سازی از پتانسیل های Tersoff  و Amber در توصیف رفتار نانولوله کربن و اپوکسی استفاده شد. از میان روش های موجود برای شبیه سازی فرایند ایجاد پیوند عرضی، روشی بهک ...

full text

رشد نانولوله‌های کربنی هم راستا به روش نشست بخار شیمیایی کاتالیستی و روش رشد فاز بخار

در این تحقیق، نانولوله‌های کربنی هم‌راستا با روش نشست بخار شیمیایی کاتالیستی و با استفاده از لایه‌نشانی نانوذرات کاتالیستی آهن- مولیبدن بر روی زیر‌لایه‌‌ای از جنس سیلیکون تولید شدند. از گاز استیلن (C2H2) به عنوان منبع کربنی، گاز آرگون(Ar) به عنوان گاز حامل، گاز هیدروژن(H2) برای احیای نانوذرات واز نانوذرات آهن- مولیبدن به عنوان منبع کاتالیستی در دمای℃750 جهترشدنانولوله‌های کربنی استفاده شده است....

full text

شبیه سازی دینامیک مولکولی جذب تری بیس فنول A دی گلیسیدیل اتر بر روی مونت موریلونیت

در این مطالعه، از روش دینامیک مولکولی برای بررسی لایه نشانی شش رشته الیگومر تری بیس فنول A دی گلیسیدیل اتر بر روی مونت موریلونیت در سه دمای 298، 323 و 348 کلوین استفاده شد. در آغاز فرایند فاصلۀ بین رشته­ های الیگومر با سطح مونت موریلونیت بیش از فاصلۀ قطع پتانسیل انتخاب شد اما فاصلۀ رشته ­ها از هم­دیگر کم­ تر از فاصلۀ قطع پتانسیل بود. با آغاز شبیه سازی رشته های بر روی سط...

full text

My Resources

Save resource for easier access later

Save to my library Already added to my library

{@ msg_add @}


document type: thesis

وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه زنجان - دانشکده علوم پایه

Hosted on Doprax cloud platform doprax.com

copyright © 2015-2023