نانولایه های کربن شبه الماسی به دلیل داشتن خواص منحصربه فردی که به خواص الماس طبیعی نزدیک است کاربردهای عملی فراوانی یافته اند.خواصی مانند سختی مکانیکی بالا شفافیت اپتیکی و عدم خوردگی. این لایه ها به عنوان پوشش های محافظتی به طور گسترده در صنایع خودروسازی و پزشکی مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از خصوصیات مهم dlc مقاومت الکتریکی بالای این لایه ها است. در برخی کاربردهای الکتریکی لایه هایی با رسانندگی الکتریکی بالاتر مورد نیاز است.افزودن ناخالصی های فلزی در هنگام ساخت لایه تا حد زیادی خاصیت الکتریکی را بهبود می بخشد. در این تحقیق لایه های dlc به روش rf-pecvd ساخته شده اند. در طی مراحل لایه نشانی هدف نیکلی برای انجام فرایند کندوپاش درون محفظه ی خلا به عنوان الکترود بالایی به کار گرفته شد. در هنگام برخورد یون های پلاسمای هیدروکربور با هدف ذرات نیکل از سطح جداشده و به همراه کربن و هیدروژن بر روی سطح زیرلایه انباشت شده اند. با تغییر فشار اولیه ی گاز استیلن و زمان انباشت نمونه های مختلفی ساخته شده اند. سایر عوامل مانند توان منبع rf فاصله ی الکترودها و جنس زیرلایه در همه ی نمونه ها ثابت نگه داشته شده بودند. پس از طی مراحل ساخت برای مشخصه یابی آنالیزهای متفاوتی برروی نمونه ها انجام گرفت. آنالیزهای مورد استفاده xrd afm sem wdx xray mapping بودند. برای بررسی اثر افزودن ناخالصی نیکل بررسانش الکتریکی لایه ها سنجش مقاومت در بازه ی گسترده ای از دما (200- 400 درجه سانتی گراد ) برروی نمونه ها انجام گرفت. مد رسانش برای نمونه هایی با مقاومت الکتریکی بالا رسانش از طریق تونل زنی بین جزایر فلزی تعیین شده است و لایه های به دست آمده با درصد نیکل بالا رسانش الکتریکی مطلوبی از خود نشان داده اند که برازش داده های تجربی با نظریه ی پرکولاسیون هم خوانی مناسبی داشت.

. طیف هر عنصر نیز به مثابه اثر انگشت افراد است و در واقع برای هر عنصری یک طیف منحصر به فردی وجود دارد. با تحلیل طیف یک ماده که به آن طیف سنجی گفته می شود می توان به عناصر داخل ماده و اطلاعات با ارزش دیگری پی برد. برای بدست آوردن طیف عناصر، ابتدا عنصر را از طریقی تحریک می کنند که می تواند با استفاده از فوتون های پر انرژی، ذرات شتاب دار پرانرژی، حرارت و غیره این عمل انجام شود. با تحریک ماده، ترازهای انرژی موجود در آن تحریک شده، در هنگام فرو افت؛ ماده از خود فوتون صادر می کند. اگر فوتون های صادر شده از ماده را از طریق اسپکترومتر جمع آوری کرده و نمودار شدت بر حسب طول موج آنها را رسم کنند، طیف آن ماده به دست می آید. این طیف حامل اطلاعات مهمی از عناصر داخل ماده است که از روش های طیف سنجی می-توان به آن اطلاعات دست یافت. به پدیده ای که در آن ماده توسط باریکه ی الکترونی (پرتوی کاتدی) پرشتابی، تحریک شود و در اثر آن از خود نور مرئی تولید کند؛ کاتدلومینسانس گویند. از بین روش های مختلف اسپکتروسکپی، کاتد لومینسانس شباهت بسیاری به فوتولومینسانس دارد با این تفاوت که چشمه ی تحریک ماده، پرتوی کاتدی است و نه فوتون. و تفاوت دیگر اینکه اغلب مواد تحت تابش اشعه ی کاتدی، لومینسانس هستند در حالیکه همان مواد تحت تابش فوتونی از خود لومینسانسی نشان نمی دهند]1[. تفاوت عمده دیگر کاتدلومینسانس با فوتولومینسانس و نیز دیگر روش های اسپکتروسکپی آن است که اشعه ی کاتدی بسیار قابل کنترل بوده، از طریق لنزهای الکتریکی و یا مغناطیسی قابل حرکت می-باشد و انرژی آن به سادگی می تواند کم یا زیاد شود. از طریق اسپکتروسکپی کاتدلومینسانس می توان به مطالب مختلفی درباره ماده پی برد که از جمله ی آنها: تعیین گاف ماده، کشف نواقص و ناخالصی ها در ماده، تعیین مکانیزم های بازترکیبی و تعیین کیفیت مواد می باشد.]2[ یکی دیگر از توانایی های کاتدلومینسانس، علاوه بر اسپکتروسکپی، میکروسکپی کاتدلومینسانس یا گرفتن تصاویر رنگی از مواد است که مخصوصاً در ترکیب با دیگر روش های آنالیز مواد به کار می رود. به عنوان مثال می توان به ترکیب میکروسکپی کاتدلومینسانس با میکروسکپ روبشی الکترونی اشاره کرد.]3[ این رساله تشکیل شده است از پنج فصل که در فصل اول تاریخچه ای از لومینسانس و کاتدلومینسانس مطرح شده است و بعد از آن به اتفاقاتی که در اندرکنش الکترون با ماده رخ می دهد پرداخته می شود. در فصل دوم در مورد انواع لومینسانس و ترازهای انرژی در اتم ها، مولکول ها و مواد جامد مقداری بحث شده است و در خاتمه ی این فصل به اکسایتون ها پرداخته شده است. در فصل سوم درباره ی روش های تولید الکترون و تفنگ های الکترونی به طور مبسوط سخن به میان آمده است و با سرفصل تکنیک خلأ این فصل تا به آخر دنبال می شود. در فصل چهارم به دستگاه کاتدلومینسانس و تغییر و تحولاتی که برای بهینه سازی آن انجام شده است به همراه نقشه های جانمایی، پرداخته شده است. در فصل پنجم که فصل پایانی این رساله می باشد نتایج طیفی که از طریق دستگاه کاتدلومینسانس فرآهم شده، آورده شده است.

ابتدا الماس و ایجاد تهی جاها و کاربردهای آن را مورد مطالعه قرار می دهیم . سپس به بررسی روش hartree fock و مشکلات آن در حل مسئله ی الماس با تهی جا می پردازیم . روش نظریه ی تابعی چگالی dft به عنوان جایگزینی برای حل مسئله ی الماس با تهی جای خنثی را معرفی می کنیم . برای حل عددی با استفاده از روش dft و به کارگیری نرم افزار siesta انرژی حالت پایه و نمودار dos را برای الماس با تهی جای خنثی بررسی می کنیم .

لایه های کربن شبه الماسی‎‎‎‎ ‎‎به دلیل شرایط ساخت دارای ساختاری از الماسی و گرافیتی هستند. این لایه ها دارای گاف انرژی زیاد و مقاومت الکتریکی بالا، محیط مناسبی برای ساخت لایه هایی با ناخالصی فلزی هستند. با وارد کردن ناخالصی های فلزی می توان خواص الکتریکی و اپتیکی این لایه ها را تغییر داد. با کنترل فرایند ساخت از جمله، فشار محفظه ی ساخت، توان منبع امواج رادیویی و مدت زمان انباشت، ذراتی با ابعاد مختلف و لایه هایی با هدایت الکتریکی متفاوت ساخته می شود. چنین لایه های ساخته شده با ناخالصی فلزی، برای کاربردهای مختلف در صنایع الکترونیک و فیزیک اهمیت زیادی دارند. از جمله می توان به نانوحسگرهای گازی و علوم زیستی اشاره کرد. یکی از ویژگی های نانوذرات نقره، کاربرد در علوم زیستی است که امروزه اهمیتی دو چندان پیدا کرده است. هدف از انجام این پروژه، انباشت نانوذرات نقره در بستری از لایه های کربن شبه الماسی با استفاده از فرایند لایه نشانی همزمانِ کندوپاش با امواج رادیویی و انباشت شیمیایی بخار با از استفاده از پلاسمای ناشی از امواج رادیویی، با وارد کردن گاز استیلن به عنوان گاز عامل و هدف نقره جهت کاشت ناخالصی است. لایه های موردنظر روی زیرلایه هایی از شیشه و سیلیکون در فشار اولیه و توان ثابت، در دمای محیط و با زمان های انباشت متفاوت ساخته شد. مشخصه یابی نمونه های موردنظر با میکروسکوپ نیروی اتمی‎‎‎‎، پراش پرتو ایکس‎، تبدیل فوریه فروسرخ‎‎، طیف‎ سنجی مرئی و فرابنفش‎‎‎‎ و سنجش مقاومت انجام شد و ویژگی سطحی لایه ها، ساختار پیوندی و جنس ماده، اندازه تقریبی ذرات، نسبت ‎sp2/sp3 و پلاسمون نانوذرات نقره در دو مد ‎عبوری و بازتابی‎‎‎ مورد بررسی قرار گرفت. مد رسانش برای نمونه هایی با مقاومت الکتریکی بالا از طریق تونل زنی و هدایت پرشی بین جزایر فلزی و یا تحت شرایط خاصی پرکوله شدن این جزایر تعیین می شود.

برای بررسی رشد سطح به روش آماری، مدل های گسسته ی زیادی وجود دارد. یکی از این مدل ها که بسیار به واقعیت نزدیک است مدل رشد جامد روی جامد (sos) است. مطالعات و شبیه سازی های بسیاری که برای این مدل صورت گرفته، نشان می دهد که این مدل به رده بندی جهانی کاردر-پاریزی-ژانگ (kpz) تعلق دارد. در پژوهش پیش رو، به بررسی برخی حالت های خاص از مدل رشد سطح جامد روی جامد می پردازیم. یکی از آنها مدلی است که در آن فرایند های انباشت و تبخیر ذرات به صورت هم زمان و با احتمال های b و 1-b اتفاق می افتند. بدین ترتیب، نمای شد برای احتمال های نزدیک تر، برابر 1/4 می شود و بنابراین، مدل یک تغییر فاز از kpz به ew نشان می دهد. از طرف دیگر برای اختلافارتفاع های بزرگ تر، s?8، یک گزار فاز از مدل rd به kpz و یا ew، بر حسب احتمال نشستن، مشاهده می شود. در مدل دیگر رشد، انرژی جامد روی جاد را در نظر می گیریم، که به اختلاف ارتفاع دو سایت همسایه و عامل میکروسکوپی به نام µ وابسته است که بهنوعی می توانیم آن را کشش سطحی بنامیم. این عامل خود احتمال جدیدی را برای رشد به وجود می آورد و سپس مسأله را برای ??0 به ازای احتمال های گوناگونی برای انباشت ذره حل کرده و به بررسی نمای شد و زمان اشباع می پردازیم. در پایان، مدلی از رشد sos درنظر می گیریم که هردواحتمال انباشت و تبخیر و اثر انرژی جامد روی جامد در نظر گرفته شده است. این مدل نیز به ازای µهای مختلف شبیه سازی شده است و نشان می دهیم که برای تمامی احتمال ها، گذار به ew مشاهده شده است و به نوعی تأثیر زیاد انرژی جامد روی جامد نشان داده شده است.

در حال حاضر ذره ی هیگر تنها ذره ی کشف نشده ی مدل استاندارد است. یافت شدن یا نشدن این ذره در رد یا قبول مدل استاندارد حیاتی به شمار می رود. چرا که در این مدل با استفاده از شکست خود به خود تقارن،مکانیزم هیگز،ذرات پیمانه ای جرم دار می شوند. از این رو وجود بوزون هیگز در این مدل نقش کلیدی داشته و طبق پیش بینی باید کشف شود. یکی از اهداف شتاب دهنده ی بزرگ هادرونی سرن که در سال 2008 به کار افتاد، مشاهده ی این ذره بود.

لایه های کربن شبه الما سی (dlc) خواصی شبیه الماس دارند. از جمله ی این خواص مقاومت مکانیکی بالا، شفافیت اپتیکی، هدایت حرارتی بالا و گاف انرژی بزرگ نام برد. یکی از خواص مهم کربن شبه الماسی مقاومت الکتریکی بالای این لایه هاست که موجب محدودیت کاربرد آن می گردد. افزودن ناخالصی فلزی در هنگام ساخت لایه تا حدود زیادی خاصیت رسانندگی لایه های dlc را بهبود می بخشد. در این تحقیق با استفاده از فرایندلایه نشانی هم زمان کندوپاش به روش rf-pecvd نانوذرات طلا در بستری از لایه های کربن شبه الماسی با وارد کردن گاز استیلن به عنوان گاز عامل و هدف طلا جهت کاشت ناخالصی فلزی صورت گرفته است. با تغییر زمان انباشت نمونه های مختلفی ساخته ایم. سایر عوامل مانند توان منبع rf، فاصله ی الکترود ها وجنس زیر لایه(شیشه) در همه نمونه ها ثابت نگه داشته شده اند .برای مشخصه یابی، آنالیز های متفاوتی به وسیلهی میکروسکوپ نیروی اتمی(afm) نقشه ی نقطه ای پرتو ایکس (x-ray mapping)، تبدیل فوریه فروسرخ (ft-ir) و تشدید پلاسمون سطحی(spr) بر روی نمونه ها صورت گرفت. سپس رسانایی الکتریکی نمونه ها را با تغییر دما (از 130تا 130-) بررسی کردیم. نشان دادیم که هدایت الکتریکی این نمونه ها به صورت تابعی از دما بوده و رژیم هدایت الکتریکی، پرکولیشن، تونل زنی و اهمیک وابسته به مقدار نانوذرات طلای موجود در این لایه ها می باشد.

از بدو پیدایش مکانیک کوانتومی تلاش های زیادی برای حل مسائل فیزیکی با استفاده از روش مکانیک ماتریسی هایزنبرگ و یا حل معادله شرودینگر شده است. اما تعداد کلاس های مسائلی که قابل حل هستند، محدود است. بر همین اساس یکی از روش های بدیل استفاده از تقارن های هامیلتونی است. اگر بتوانیم هامیلتونی را برحسب نمایش های دیفرانسیلی مولدهای گروه تقارنی مورد نظر بنویسیم، در آن صورت چون پایه های عناصر جبر را می دانیم، می توانیم تمام و یا بخشی از طیف انرژی را بدست آوریم، که به دسته اول حل پذیر و به دسته دوم شبه حل پذیر گویند. حال ما در این پژوهش به دنبال یافتن دسته ای جدید از مسائل حل پذیر و یا شبه حل پذیر هستیم که امکان حل آنها با روش های دیگر نمی باشد.

در دهه های اخیر پیشرفت های نظری و آزمایشگاهی بسیاری نیازمند روش های با جفت شدگی قوی برای بررسی کوارک-گلئون پلاسما به عنوان حالت جدیدی از ماده که در اولین ثانیه های انفجار بزرگ شکل گرفته، شده است. به همین منظور تفسیر مفیدی برای بررسی پلاسمای غیر آبلی با جفت شدگی قوی به وسیله ی دوگانی پیمانه/ریسمان یا تناظر ads/cft شکل گرفته است. تناظر ads/cft به عنوان یک ابزار محاسباتی مناسب برای ترجمه مفاهیم و کمیات دونظریه ی که یکی شامل گرانش و دیگری غیر گرانشی است، محسوب می شود. در این پایان نامه سعی شده با معرفی این تناظر، و یافتن ارتباط های منطقی به بررسی این حالت جدید ماده در دمای بحرانی بپردازد. در فصل اول به طور مختصرنمودار فاز qcd و روش اختلالی و غیر اختلالی در کوانتوم کرومودینامیک مطالعه شده است، در فصل بعد با معرفی نظریه ی ریسمان و متریک مناسب فضای ads به تناظرمیان نظریه ی ریسمان نوع iib ونظریه ی ابرتقارن یانگ-میلزn=4 خواهیم پرداخت. در فصل سوم جنبه های عمومی این دو گانی را بررسی خواهیم کرد، و مختصات فین کل اشتاین به عنوان مختصات مناسب برای مطالعه ی کوارک-گلئون پلاسما درسمت گرانش نظریه معرفی می کنیم، و در آخر بحث خواهیم کرد که چگونه می توان از تفاوت های میان نظریه ابر تقارنی n=4 وqcdدر دمای بحرانی چشم پوشی کرد، و با استفاده از دوگانی معرفی شده، کمیت های ترمودینامیکی و ویژگی های انتقالی کوارک-گلئون پلاسما را محاسبه نمود.

اگرچه مدل استاندارد فیزیک ذرات به شدت موفق بوده است، اما برای نوترینوهای جرم دار که برای توضیح مشاهدات نوسانات نوترینو تائید شده با آزمایشات مختلف ضروری می باشند، با شکست روبرو می شود؛ چراکه بر طبق مدل استاندارد نوترینوها ذراتی بدون جرم اند. اگر نوترینوها جرم داشته باشند این امکان وجود دارد که خصوصیاتش در طول مسیر از نقطه ی تولید تا آشکار سازی تغییر کند، این انتقال معمولا به جرم نوترینو، انرژی نوترینو و فاصله ی طی شده بستگی دارد. این پدیده مکانیک کوانتومی، نوسان نوترینو نامیده می شود. در سال های اخیر آزمایش های متعددی وجود نوسانات نوترینو را تائید کرده است. بنابراین فیزیک نوترینو دریچه ای برای کاوش فیزیک ورای مدل استاندارد می باشد. در طول این پایان نامه ما در زمینه های مختلف فیزیک نوترینو بحث خواهیم کرد و تأکیدمان بر روی نوسانات نوترینو می باشد.

لایه های کربن شبه الماسی با پوششی از نانو ذرات فلزی کاربردهای فراوانی دارند.از جمله می توان به کاربردهای فراوان در صناعیه الکترونیک، نانو حسگرهای گازی و علوم زیستی اشاره کرد. در این تحقیق انباشت نانو ذرات طلا در بستری از لایه های کربن شبه الماسی با استفاده از فرایند لایه نشانی همزمن کندوپاش به روش rf −pecv dبا وارد کردن گاز استیلن به عنوان گاز عامل و هدف طلا جهت کاشت ناخالصی فلزی صورت گرفته است. سپس رسانایی الکتریکی این قطعه ها بررسی شده است. رسانایی از سه روش تونل زنی، پراش و تماس مستفیم صورت می گیرد. در هر سه این روش ها پدیده پرکولیشن اتفاق می افتد. در این تحقیق به کنک طراحی آزمایشی ساده، به مطالعه مسیرهای پرکوله پرداخته شده، رابطه بین طول مسیر پرکوله و فاصله اقلیدسی بین ابتدا و انتهای مسیر بررسی شده و بعد فراکتال مربوطه (dmin)بدست آمده است.

در این پژوهش، خواص فوتوکاتالیستی از قبیل آب دوستی و خود تمیز شوندگی نانو ساختار tio2 بر روی کاشی ساختمانی مورد بررسی قرارگرفته است. لایه نازک نانو ساختار tio2 را به روش افشانه داغ بر روی کاشی لایه نشانی شده است. برای افزایش بهره فوتوکاتالیستی لایه tio2 در منطقه نور مرئی را با نیترات نقره 0.66% آلاییده و با حفظ تمام پارامترها لایه نشانی شد. خواص tio2 تحت آزمایش های مختلف مورد بررسی و تحلیل قرارگرفته است. 1) خاصیت آب دوستی لایه نازک tio2، بامطالعه تغییرات زاویه تماس قطره آب تحت تابش نور فرابنفش در زمان های مختلف اندازه گیری شد.2)چگونگی تجزیه و درنتیجه خود تمیز شدن دود روغن مایع آغشته شده به لایه نازک tio2 تحت تابش نور مرئی بررسی شد، که این فرایند خود تمیز شوندگی تاکنون گزارش نشده است .3) روند تجزیه مولکول های محلول متیلن آبی طی فرایند فوتوکاتالیستی با غلظت های مختلف و ph یکسان به لایه نازک tio2 آغشته شده تحت تابش نور مرئی بررسی گردید.4) چگونگی تجزیه و خود تمیز شدن دود شمع آغشته شده به لایه tio2 تحت تابش نور مرئی بررسی شد. مورفولوژی، ضخامت و ابعاد نانو ذرات با میکروسکوپ الکترونی روبشی (fesem)، ساختار بلوری، نوع شبکه با الگوی اشعه پراش پرتوxrd)x)، درصد عناصر تشکیل دهنده لایه نازک با طیف پراکندگی اشعه x الکترون (edx) تعیین و شناسایی گردید. خاصیت خود تمیز شوندگی و تجزیه دود روغن مایع، دود شمع و مولکول متیلن آبی با دستگاه اسپکترومتر اندازه گیری شد. فرایند فوتوکاتالیستی لایه نازک tio2 براثر تابش نور مرئی افزایش یافته و سطح تمیز گردید. درنتیجه بازتاب نور از سطح لایه نازک برحسب طول موج و باگذشت زمان افزایش می یابد.

خواص پلاسمون سطحی نانو ذرات فلزی تابعی از چند فاکتور مانند ضریب دی الکتریک فلز، چگالی الکترونی آن، جرم موثر است و این نانوذرات به روش های مختلف ساخته می شوند. در این پایان نامه به مطالعه ی قطبش الکتریکی نانوذرات فلزی پلاسمونیک پرداخته ایم که تا کنون مورد بررسی قرار نگرفته است. انباشت نانوذرات فلزی در بستر کربن شبه الماسی در این تحقیق به روش هم زمان پراکنش با امواج رادیویی و انباشت شیمیایی بخار در پلاسما صورت پذیرفته است. با تاباندن نور به این لایه ها، به بررسی خواص لایه های حاوی نانوذرات فلزی و تغییرات قطبش آن ها بر اثر تابش و گذر زمان می پردازیم.

چکیده ندارد.