در این رساله طراحی، مدلسازی، و شبیه سازی ریزتشدیدگرها و فیلترهای ریزمکانیکی با تحریک الکتروستاتیکی که در سیستمهای مخابراتی قابل استفاده هستند، مورد بررسی قرار می گیرد. ریزتشدیدگر طراحی شده در این پژوهش، دارای ساختاری کاملاً جدید بوده و توانایی ارتعاش در فرکانس 71mhz را دارد. با داشتن ضریب کیفیت حدود 10000 و مقاومت حرکتی برابر با 478 اهم این ریزتشدیدگر می تواند به عنوان عنصر پایه در ساختار فیلتر if ریزمکانیکی یک گیرنده مخابراتی با استاندارد gsm مورد استفاده قرار گیرد. همچنین، تعدادی از این ریزتشدیدگرها به طور مکانیکی به هم تزویج شده اند، که در نتیجه آن، فیلتر میانگذری با پهنای باند برابر با 285khz، ضریب کیفیت 250، اتلاف الحاقی 0.44db، گستره دینامیکی 99db و امپدانسهای ورودی و خروجی از مرتبه 9 کیلواهم حاصل شده است. در فصل اول این رساله، کاربرد فناوری mems در سیستمهای مخابراتی و مزایای آنها بررسی شده است. فصل دوم به تقسیم بندی جامعی از انواع فیلترها و تشدیدگرها که در سیستمهای مخابراتی کاربرد دارند، و بررسی انواع فناوریهای آنها می پردازد. مروری بر تاریخچه پیشرفت فیلترهای مکانیکی و کاربردهای آنها در فصل سوم آورده شده است. در فصل چهارم رفتار ارتعاشی باریکه ها و محاسبه معادلات ریاضی حاکم بر ارتعاشات تشدیدگرهای مکانیکی باریکه ای مُد موجی بررسی شده، و فرکانس تشدید به دست آمده از روابط ریاضی با نتایج حاصله از تحلیل المان محدود مقایسه شده است. فصل پنجم به توصیف ریزتشدیدگر ارایه شده در این رساله، نحوه مدلسازی و شبیه سازی آن در نرم افزار ansys، محاسبه ابعاد ساختار، تعیین ضریب کیفیت، و بررسی میزان خطی بودن آن اختصاص یافته است. در فصل ششم به طراحی و مدلسازی فیلتر ریزالکترومکانیکی مبتنی بر تشدیدگر معرفی شده در فصل قبل، نحوه تعیین و کنترل پهنای باند فیلتر، محاسبه اتلاف الحاقی و درجه خطی بودن آن پرداخته شده است. روشهایی برای بهینه سازی ویژگیهای فیلتر ریزمکانیکی طراحی شده، از جمله افزایش گزینندگی فیلتر، تنظیم پهنای باند و کاهش امپدانسهای ورودی و خروجی فیلتر در فصل هفتم پیشنهاد گردیده و درنهایت در فصل هشتم در مورد نتایج به دست آمده از این پژوهش، بحث و نتیجه گیری شده و پیشنهادهایی برای ادامه کار ارایه گردیده است.

اکسید روی (zno) به عنوان یک اکسید رسانای شفاف (tco)، یکی از مهم ترین نیمرسانا های ترکیبی ii-vi است. zno به طور ذاتی، یک نیمرسانا نوع n است؛ درحالی که برای ساخت قطعات اپتوالکترونیک شفاف، هر دو نوع رسانندگی n و p مورد نیاز است. در این رساله، نتایج مطالعات و کارهای تجربی در زمینه های ساخت، مشخصه یابی، و کاربردهای حسگری نانوساختارهای لایه نازک رسانای شفاف zno ارایه گردیده است. در بخش مطالعاتی، در چهار فصل اول، به ترتیب، مواد p-tco، رسانندگی نوع n و p در zno، نانوساختارهای zno، و کاربردهای حسگری tco ها مورد بررسی قرار گرفته است. در فصل پنجم، در مورد روش های تجربی ساخت و مشخصه یابی بحث شده است. فصل ششم، که بخش اول کارهای تجربی است، راجع به نتایج ساخت به روش اسپری پایرولیزیز، مشخصه یابی خواص ساختاری، الکتریکی، اپتیکی، و کاربردهای حسگری لایه های نازک zno:cu (با تمرکز از 0 تا 20% اتمی مس) می باشد. پاسخ نمونه های بدون ناخالصی و با ناخالصی های متفاوت cu به no2 (گاز اکسیدکننده) به ترتیب، افزایش و کاهش در مقاومت الکتریکی را نشان داد؛ که این بیانگر رسانندگی نوع p در نمونه های با آلایش cu است. بررسی تاثیر h2 (گاز احیاکننده) در پاسخ نمونه های آلاییده این نتیجه را تایید کرد. طیف uv-vis نمونه ها، کاهش در پهنای گاف نواری zno را با افزایش تمرکز cu نشان داد. مطالعات xrd نشان داد که نمونه ها بس بلوری با ساختار ورتسایت شش گوش هستند. اندازه بلورک ها برای همه نمونه ها زیر nm 40 بود؛ و با افزایش میزان cu، این اندازه روند نزولی داشت. ریخت شناسی سطحی لایه ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مطالعه شد؛ و حضور cu نیز با طیف سنجی فوتوالکترون پرتو x (xps) تایید گردید. برای تایید رسانندگی نوع p لایه های zno آلاییده با cu، از اثر سیبک استفاده شد. منشاء رسانندگی نوع p به حفره های تولید شده توسط اتم های cu در جایگاه zn در ساختار zno نسبت داده شد. در فصل هفتم، بخش دوم کارهای تجربی آورده شده است؛ که به نتایج ساخت، مشخصه یابی و کاربردهای حسگری لایه های نازک نانومیله و نانوسیم zno می پردازد. نانوسیم های متصل به هم zno از طریق یک فرایند بدیع دو مرحله ای رشد داده شدند. در ابتدا، لایه بذری zno با دو روش کندوپاش rf و اسپری پایرولیزیز به ترتیب بر روی زیرلایه های کوارتز و شیشه لایه نشانی شدند. سپس، از این لایه های بذری برای رشد گرمابی zno استفاده شد. لایه های بذری تهیه شده به روش کندوپاش باعث رشد نانومیله های نسبتاً عمودی به قطر میانگینnm 80~ شدند؛ در حالی که لایه های بذری اسپری شده، آرایه هایی از نانوسیم های متصل به هم zno به قطر میانگین nm 15~ را تولید کردند. نانوسیم های zno به عنوان حسگر گاز no2 استفاده شدند، و پاسخ بسیار خوبی حاصل شد. در فصل پایانی، نتیجه گیری های کلی و یک سری پیشنهادات برای ادامه کار ارایه گردیده است.

در این پایان نامه روش نظری برای مدل سازی بازتاب از سطح سلول خورشیدی با در نظر گرفتن بازتاب از صفحه پشتی ارائه گردیده است. سپس صحت مدل ارائه شده توسط داده های آزمایشگاهی بدست آمده از چندین مقاله ارزیابی گشته است؛ مقایسه نشان می دهد که نه تنها همگرایی خوبی با داده های آزمایشگاهی دارد، بلکه نسبت به مدل های ارائه شده قبلی نیز از دقت بالایی برخوردار است. همچنین از آنجایی که فوتون های پر انرژی جذب شده درلایه های ضدبازتاب، در تولید جریان شرکت نمی کنند، از این رو پیشنهاد گردیده است این قسمت از فوتون های جذب شده نیز به همراه فوتون های بازتابی که با swr مشخص می گردد، در محاسبه کل تلفات منظور گردد. به هم این منظور پیشنهاد گردیده-است از معیار دقیق تری بنام بازتاب و جذب وزنه دار شده خورشیدی(swra) جهت ارزیابی کارایی لایه-های ضد بازتاب استفاده گردد. سپس با استفاده از معیار پیشنهادی لایه های ضدبازتاب برای سلول های خورشیدی نوع si و cdte طراحی گشته و نتایج شبیه سازی نشان می دهد نه تنها بهبود قابل ملاحظه ای در راندمان برخی از انواع سلول های خورشیدی ایجاد می شود، بلکه از طرفی هزینه ساخت و زمان تولید را نیز کاهش می دهد

در سال‏های اخیر با پیشرفت‏های صورت‏گرفته در زمینه ساخت سیستم‏های میکروالکترومکانیکی (mems)، استفاده از قطعات میکرومکانیکی فرکانس‏گزین، به‏دلیل عملکرد عالی، اندازه کوچک و قابلیت مجتمع شدن آن‏ها بر روی تراشه، در سیستم‏های مخابراتی بی‏سیم گسترش یافته است. هم‏چنین اثبات شده که استفاده از این قطعات در معماری‏های نوین فرستنده- گیرنده های مخابراتی می‏تواند منجر به بهبود عملکرد، کاهش مصرف توان و کاهش اندازه این سیستم‏ها شود. در این پژوهش، بیش‏تر بر روی تحلیل، مدل‏سازی، طراحی و ساخت قطعات میکرومکانیکی فرکانس‏گزین نظیر تشدیدگر، فیلتر و میکسر- فیلتر میکرومکانیکی برای کاربرد در باند فرکانسی fm تأکید می‏شود. برای این منظور، مدهای ارتعاشی حجمی در ساختار حلقوی به‏دلیل برخی ویژگی‏های منحصر به فرد نظیر توانایی دستیابی به ضریب کیفیت بالا، مقاومت جنبشی پایین و آزادی عمل در طراحی ابعاد، انتخاب می‏شوند. مدل تحلیلی جدیدی برای تشدیدگرهای حلقوی به‏عنوان المان پایه میکسر- فیلترهای حلقوی میکرومکانیکی، پیشنهاد شده و سپس این مدل برای طراحی میکسر- فیلترهای حلقوی توسعه داده می‏شود. شبیه‏سازی‏های ساختاری با استفاده از تحلیل‏های المان محدود نرم افزار ansys انجام و با نتایج به‏دست آمده توسط مدل تحلیلی مقایسه و درستی مدل ارائه‏شده تأیید می‏شود. سپس، تحلیل و مدل‏سازی مکانیزم‏های اتلاف انرژی و پیش‏بینی ضریب کیفیت تشدیدگر حلقوی میکرومکانیکی، به‏عنوان یکی از پارامترهای مهم در طراحی قطعات فرکانس‏گزین انجام و رابطه بسته ضریب کیفیت ناشی از هر مکانیزم میرایی محاسبه می‏شود؛ به‏طوری‏که روابط به‏دست آمده دید خوبی را در زمینه طراحی تشدیدگرهای حلقوی میکرومکانیکی با ضریب کیفیت بالا فراهم می‏کند. هم‏چنین، مدل‏سازی اثرات غیر خطی الکتریکی و مکانیکی محدود کننده عملکرد تشدیدگرهای میکرومکانیکی حلقوی انجام و اثرات آن بر پایداری فرکانسی و خطی‏بودن این تشدیدگرها بررسی می‏شوند. فرآیند طراحی میکسر- فیلتر میکرومکانیکی بر مبنای فرآیند ساخت مبتنی بر ویفرهای soi و در نظر گرفتن محدودیت‏های ساخت، برای تشدیدگرهای حلقوی میکرومکانیکی با کوپلاژ مکانیکی مد حجمی انجام می‏شود. میکسر- فیلتر طراحی شده دارای فرکانس if، mhz 7/10 با پهنای باند khz 220 و اتلاف تبدیل db 6/13 است؛ و توانایی جایگزینی دو بخش میکسر و فیلتر میان‏گذر غیرفعّال را در سیستم گیرنده fm دارد. فرآیند ساخت تشدیدگر و میکسر- فیلتر میکرومکانیکی حلقوی با استفاده از تکنولوژی liga و به دو روش لیتوگرافی اشعه ایکس (x-ray) و لیتوگرافی ماوراء بنفش (uv) انجام می‏شوند. در فرآیند ساخت، روش‏های جدیدی در زمینه ساخت ماسک لیتوگرافی اشعه ایکس و آزادسازی ساختار، در جهت کاهش هزینه پیشنهاد می‏شوند. نتایج اندازه‏گیری، عملکرد و موفقیت ساخت قطعات میکرومکانیکی فرکانس‏گزین را تأیید می‏کند. تشدیدگر ساخته‏شده با این روش، ضریب کیفیت 140000 را در فرکانس تشدید mhz 37/9 تحت شرایط خلأ mbar 1/0 از خود نشان می‏دهد؛ و بخش فیلتری میکسر- فیلتر ساخته‏شده، نیز عملکرد فیلتر میان‏گذر در فرکانس مرکزی mhz 3/10 با پهنای باند khz 26 را تأیید می‏کند. نتایج به‏دست آمده در زمینه ساخت نشان می‏دهند که در صورت بهینه‏سازی فرآیندهای موثر بر خواص مکانیکی نیکل در آبکاری و استفاده از ماسک‏های لیتوگرافی با تفکیک بالا، می‏توان از مدل تحلیلی و روش ساخت ارائه شده در این پژوهش برای طراحی و ساخت قطعات میکرومکانیکی فرکانس‏گزین استفاده کرد.

این تحقیق در زمینه طراحی ساختار و شبیه سازی سلول خورشیدی فوتوولتایی لایه نازک سیلیکونی میباشد. در فصل دوم این پایان نامه منابع تجدیدپذیر مختلف مورد برر سی اجمالی قرار میگیرد. در فصل سوم، ساختار کلی یک سلول خورشیدی مطرح شده و نحوه عملکرد آن تشریح میشود. در این فصل نسلهای مختلف سلول خورشیدی و ویژگیهای آنها نیز معرفی میشود. از میان تکنولوژیهای رایج فوتوولتایی، سلول خورشیدی لایه نازک (نسل دوم) به دلیل پایین بودن هزینه ساخت و صرفه جویی قابل ملاحظه در مصرف مواد اولیه و همچنین قابلیت جایگذاری بر روی زیر لایه های انعطاف پذیر، بسیار موردتوجه قرار گرفته است. یکی از نمونه های موفق این نسل، سلول خورشیدی تک پیوندی a-si:h میباشد.علیرغم مزایای برجسته، بازدهی تبدیل انرژی در این سلول نسبتا پایین است. علاوه بر آن، مهمترین عیب این سلول، کاهش تدریجی بازدهی در اثر تابش نور خورشید میباشد. مناسبترین راهکار بهبود این مسئله، استفاده از ساختار چندپیوندی است که در فصل چهارم پایان نامه مورد بررسی قرار گرفته است. نمونه چنین ساختاری، سلول مایکرومورف است مه یک سلول دوپیوندی است. در سلول مایکرومورف، همانند سایر سلولهای لایه نازک، به دلیل ضخامت کم، بخشی از نور ورودی جذب سلول نشده و از آن عبور میکند،که این به معنای کاهش جریان و در نتیجه، پایین آمدن بازدهی سلول میباشد. برای افزایش جریان این سلول میتوان از ساختارهایی نمود که به جذب بیشتر فوتون کمک میکند. یکی از شیوههای به دام اندازی نور فوتونیک کریستالها میباشد که در فصل پنجم به اختصار مورد بحث قرار میگیرد. یک بلور فوتونیک یک بعدی، ترکیب متناوبی از دو لایه با ضرایب شکست مختلف میباشد، که در نواحی خاصی از طیف، نور را عبور نداده و بازتاب میکند. در فصل ششم، سلول خورشیدی مایکرومورف شبیه سازی شده و با ارئه راهکارهایی، نتایج بهتری حاصل شده است. در این فصل، از بلورهای فوتونیک یک بعدی به عنوان بازتاب کننده نور در بخش پشت سلول و لایه میانی استفاده شده است. تغییر چگالی ناخالصی در نواحی مختلف سلول نیز یکی دیگر از راهکارهای افزایش بازدهی تبدیل انرژی میباشد که در سلول مایکرومورف مورد استفاده قرار گرفته است. در نهابت، ساختاری برای سلول مایکرومورف پیشنهاد شده است که بازدهی به دست آمده از شبیه سازی این ساختار 16.02? میباشد.