در این کار تحقیقی نانوفیلم های اکسید تیتانیوم بر روی زیر لایه های خاص اعم از سودالایم، کورنینگ، لوله موئین، فلکسی گلاس، استیل، آلومینیوم، مس، برنج و نانو الیاف پلی اکریلو نیتریل به روش سل ژل با استفاده از تکنیک غوطه وری نهشت داده شده است و خصوصیات اپتیکی، ساختاری، مورفولوژیکی و آنتی باکتریال آن ها مورد مطالعه قرار گرفته است. البته جهت انجام مطالعات اپتیکی از یکسری محاسبات مبتنی بر روش بهینه سازی نامقید استفاده شده است. کلیه مراحل لایه نشانی در آزمایشگاه تحقیقاتی سل ژل دانشگاه گیلان در دانشکده علوم پایه انجام شده است. در ضمن برای بازپخت نمونه از کوره تیوبی تحت گاز موجود در دانشگاه صنعتی اصفهان استفاده شده است. برای بررسی و ارزیابی دقیق نمونه ها از آنالیزهای مختلفی از جمله پراش پرتو ایکس (xrd)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، طیف عبور در ناحیه مرئی و ماوراء بنفش و طیف بازتاب در ناحیه مرئی استفاده شده است. نتایج نشان دهنده آن است که فیلم های اکسید تیتانیوم نهشت شده روی زیر لایه های سودالایم و کورنینگ به علت پائین بودن دمای بازپخت آمورف در حالی که روی زیر لایه های فلزی استیل ضد زنگ 304 نانو ساختار بوده و به خوبی ساختار آناتاز و روتیل را در محدوده دمایی بالا در حدود ?900 نشان می دهد. این نمونه های نانو ساختار فیلم اکسید تیتانیوم در معرض تابش ماوراء بنفش توسط لامپ های فلورسانت، دارای ویژگی های منحصر به فردی می باشد. در این آزمایشات خصوصیت ضد باکتری و آبگریزی این نمونه ها در معرض تابش نور ماوراء بنفش به اثبات رسیده است. لایه نشانی این فیلم روی زیر لایه های با اشکال خاص همچون لوله های موئین و زیر لایه هایی همچون فلکسی گلاس و نانو الیاف پلی اکریلو نیتریل از جمله نتایج منحصر بفرد در این کار تحقیقی می باشد.

در این تحقیق فیلم های نازک اکسید منیزیم با استفاده از پیش ماده استات منیزیم چهار آبه به روش سل-ژل و با تکنیک غوطه وری تهیه شد و اثر پارامترهای متفاوت بر خواص اپتیکی و ساختاری فیلم ها مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای بررسی شده در این تحقیق عبارتند از: اثر دما، محیط و مدت زمان بازپخت، اثر دمای خشک سازی، اثر غلظت سل، اثر سرعت لایه نشانی و اثر پایدارساز و سورفکتانت. طیف تراگسیل فیلم ها با استفاده از آنالیز uv-vis اندازه گیری شد. بطور کلی فیلم های تهیه شده از شفافیت بالایی برخوردار بوده که پارامترهای متفاوت به ویژه اثر پایدارساز و سورفکتانت تأثیر زیادی در کاهش شفافیت فیلم ها داشتند. به کمک داده های حاصل از طیف تراگسیل تجربی و با استفاده از روش بهینه سازی نامقید، ثابت های اپتیکی و ضخامت فیلم ها بدست آمد. ساختار بلوری فیلم ها به کمک آنالیزهای پراش پرتوx (xrd) و مورفولوژی فیلم ها به کمک میکروسکوپ الکترونیکی روبشی اندازه گیری شد. نتایج الگوی پراش پرتو x نشان می دهد که فیلم های تهیه شده تا دمای ?500 آمورف بوده و ساختار کریستالی از خود نشان نمی دهند. اما پودرهای تهیه شده جهت کریستالی ترجیحی (200) را نشان می دهند. همچنین با افزایش دمای کلسینه و انجام آن در محیط اکسیژن اندازه دانه ها افزایش پیدا کردند. تصاویر sem از فیلم های تهیه شده نشان دهنده فیلم های بدون ترک و با کمترین میزان تخلخل در دمای ?500 می باشد.

در این تحقیق ثابت های اپتیکی فیلم های نازک، با استفاده از یک روش اپتیکی که توسط مینکوو پیشنهاد شده است به دقت محاسبه شد. روش مینکوو بر اساس پوش های ماکزیمم و مینیمم طیف بازتاب می باشد که هم قسمت حقیقی و هم قسمت موهومی ضریب شکست مختلط را بدست می دهد. سپس سایر خواص اپتیکی فیلم های نازک از قبیل: ضریب خاموشی، ضخامت، تابع دی الکتریک مختلط، رسانندگی اپتیکی و پارامترهای پاشندگی محاسبه و طیفشان رسم شد. پاشندگی ضریب شکست نیز بر اساس مدل تک نوسانگر ومپل دیدمنیکو بحث شد.

در این پایان نامه در فصل ابتدا معادلات میدان مغناطیسی ماکسول با اعمال شرایط مرزی در فصل مشترک لایه ها حل شده است. با استفاده از جواب این معادلات روش ماتریسی برای محاسبه بازتابش و تراگسیل کل فیلتر پیشنهاد شده است. چگونگی محاسبه ضریب شکست موثر با استفاده از تئوری ماکسول-گارنت در لایه های نانو پروز شرح داده می شود. در فصل سوم به معرفی لایه نازک و برخی از روش های تهیه فیلترهای لایه نازک پرداخته شده است. در فصل چهارم خواص اپتیکی و کاربرد فیلترهای اپتیکی متداول بیان می شود. در فصل پنجم نمونه هایی از فیلترهای ضد بازتابش ساخته شده و کاربرد آنها ارائه می گردد و در نهایت در فصل ششم فیلترهای اپتیکی ضد بازتابش چندین لایه ای با ساختار نانوپروز طراحی شده است. با استفاده از نرم افزارtfcalc، فیلترهای ضد بازتابش بهینه با تغییر در پارامتر های ضخامت لایه، فرمول هم چیده، زاویه تابش نور فرودی وناحیه طول موجی طراحی شده است. چگونگی تغییرات بازتابش نسبت به طول موج نور فرودی، زاویه تابش، ضخامت فیزیکی لایه ها، تغییرات چگالی اپتیکی و تغییرات شدت میدان الکتریکی در لایه های متناوب برای فیلتر های طراحی شده مورد بررسی قرار گرفت و نتایج به صورت نمودار ارائه شد. در فیلترهای طراحی شده با استفاده از تئوری محیط موثر ماکسول-گارنت اثر نانو پروز در لایه ها برای بهینه کردن فیلتر ضد بازتابش و مشخصه های اپتیکی آن مورد بررسی قرار گرفته است. با بررسی و مقایسه نمودارها می توان چنین استنباط نمود که فیلترهایی با ساختار نانوپروز دارای بازتابش کمتر نسبت به نمونه های مشابه بدون پروزیتی می باشند. در این تحقیق، فیلتر ضد بازتاب بهینه با بازتابش کمتر از 0.7% برای طیف مرئی با فرمول هم چیده l(porous)lhhl با استفاده از znsو mgf2به ترتیب به عنوان ماده با ضریب شکست بالا (h)و پایین (l) را طراحی نمودییم.

در این پایان نامه، اثر نانو پروزها روی خواص اپتیکی نانو فیلترهای چند لایه ای با بازتابندگی بالا بررسی می شود. با حل معادلات ماکسول در داخل لایه نازک و نیز استفاده از جواب معادلات ماکسول و تعریف ماتریس مشخصه هر لایه، بازتاب از هر لایه و بازتاب کل بدست آمد و از این بازتاب برای طراحی فیلتر بازتاب بالا استفاده شده است. با استفاده از نرم افزار tf calc، چند نوع فیلتر با بازتابندگی بالا طراحی شده است. ضخامت فیزیکی، چگالی اپتیکی، بازتاب و توزیع میدان الکتریکی در فیلترهای طراحی شده، به دست آورده شد. برای بالا بردن آستانه تخریب لیزری فیلترها، طراحی با دو لایه اضافی با ضخامتهای غیر ربع موج انجام شده است، بطوریکه فیلتر بتواند آستانه تخریب بالاتری در مقابل پرتوهای لیزر توان بالا داشته باشد. در نهایت، با استفاده از نظریه محیط موثر ماکسول-گارنت اثر نانو پروز روی خواص اپتیکی فیلترها بررسی شده است. مباحثی که در این پایان نامه به آن پرداخته می شود مطرح کردن مراحل مختلف طراحی و ساخت فیلترهای اپتیکی می باشد. در فصل دوم لایه های نازک و روش های تولید آنها، ارائه شده است. در بخش دیگری از این فصل، خواص اپتیکی لایه های نازک و انواع فیلترها ارائه شده است. در فصل سوم محاسبات تئوری سیستم های چند لایه و چگونگی ساخت فیلترهای بازتاب بالا مورد بررسی قرار گرفته و هم چنین مدل های مختلف وارد کردن نانو پروز در لایه ها ارائه شده است. در فصل چهارم، مروری بر عملکرد فیلترهای بازتابنده موجود و کاربرد آنها انجام شده است. در فصل پنجم، به طراحی فیلترهای بازتابنده پرداخته ایم و هم چنین بررسی اثر وارد کردن نانو پروز در لایه ها بر عملکرد فیلتر بازتاب بالا ارائه شده است. در نهایت در فصل ششم نتیجه گیری ارائه شده و پیشنهادهایی جهت دنبال کردن کار توسط دانشجویان علاقه مند مطرح شده است.

در این کار ویژگیهای ساختاری ، مورفولوژیکی ،الکتریکی و اپتوالکترونیکی فیلم های نازک نانوکریستالی cdo ، cdo:al ، cdzno ، cds ، cds:cu و cdzno بمنظور کاربرد در ابزار اپتوالکترونیکی نوین که با روش غوطه وری سل – ژل تهیه گردیده اند به کمک آنالیزهای xrd، afm، sem ،edx ، xps ، pl ، بیناب نگاری uv-vis. و سنجش اثر هال مورد مطالعه قرار گرفته است. اثر پارامترهایی مانند دمای بازپخت و درصد آلایش بر روی ویژگیهای فیزیکی لایه ها بررسی گردیده است. همچنین بمنظور بررسی رفتارهای بنیادی از برخی مدل های تئوری مانند مدل پاشندگی تک نوسانگری wemple-di domenico، تئوری ترابرد مرزدانه ای seto و نظریه urbach استفاده شده است. نتایج بدست آمده برروی لایه های ناآلاییده cdo بیانگر رشد نانوکریستالیت های با ابعاد nm34-13 و موبیلیتی بالای1-s 1-v 2cm 80/44 می باشد. بیناب pl لایه های یاد شده پیک شدیدی در nm368 نتیجه داد که به گذارهای تابشی ترازهای سطحی/عمقی در ماده وابسته است. با افزودن آلایش al زبری rms سطح و مقاومت الکتریکی لایه ها افزایش یافت و ساختار لایه ها به سمت آمورف شدن پیش رفت. پهن شدگی گاف نواری در این حالت به اثر موس- بورستین نسبت داده می شود. فیلم های نازک ترکیب دوتایی cdzno بادرصدهای گوناگون cd و zn به روش سل – ژل تهیه گردیدند. با افزایش میزان cd اندازه دانه ها از 20 به 34 نا نومتر افزایش یافت. با افزایش درصد کادمیوم موبیلیتی از 5/1 به 1-s 1-v 2cm45 افزایش پیدا کرد. برپایه مدل ترابرد seto در لایه های با درصد zn بالاتر پراکندگی مرزدانه ای عامل اصلی پراکندگی حامل های بار هستند درحالیکه در لایه های تبهگن غنی از cd پراکندگی ناخالصی یونیزه مسول اصلی کنترل ترابرد بارها هستند. مطالعات ساختاری در لایه های نازک نانوکریستالی cds گویای گذار فازی از مکعبی- هگزاگونال به ساختار صرف هگزاگونال در دمای ? 450 می باشد. اندازه کریستالیت های محاسبه شده در بازه nm19-11 قرار دارد و ثابت های شبکه برآورد شده تفاوت اندکی را با مقادیر استاندارد نشان می دهند. مقاومت الکتریکی فیلم ها با دمای بازپخت کاهش یافت و در دمای ?450 به کمینه مقدار ?cm 103×43/1 رسید. مقدار موبیلیتی متناظر اندازه گیری شده عدد جالب1-s 1-v 2cm20/296 می باشد که برای فیلم نازک cds رشد یافته با روش شیمیایی سل-ژل نتیجه کمتر گزارش شده ای است. مطالعات اپتیکی نشان داد که فیلم های تهیه شده با کنترل دمای بازپخت به تراگسیل نزیک به %80 در ناحیه مریی رسیدند. در فیلم های نازک نانوساختاری cds:cu با افزایش درصد cu اندازه دانه ها در راستای پراکندگی (002) مربوط به ساختار ششگوشی cds کاهش می یابد (از حدود nm29 به nm21). فیلم های نازک کامپوزیتی cdzns با استفاده از یک سل گزارش نشده و فرآیند غوطه وری سل-ژل تهیه شدند. از نتایج xrd اندازه دانه ای بدست آمده حدود nm8 است که نشاندهنده شکل گیری نانوکریستال های کامپوزیت cdzns می باشد.همچنین با افزایش درصد s اندازه دانه ها افزایش یافت و لبه جذب به سمت طول موج های بلند تر جابجا گردید. این امر درمورد zn برعکس است.

در این پایان نامه پوشش های نانوساختار نیکل فسفر با روش الکترولس بر روی زیر لایه آلومینیومی تهیه گردید. با استفاده از خاصیت فوتورفلکتنس و مدولاسیون طول موجی طیف بازتاب نمونه ها گاف نواری نمونه ها محاسبه شده و عوامل موثر بر مقدار گاف نواری مانند سونش مورد بررسی قرارگرفت. برای به دست آوردن ثوابت اپتیکی پوشش ها شامل ضریب شکست و ضریب خاموشی از روش بیضی سنجی استفاده شد. همچنین چگالی پکیدگی نمونه ها نیز مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از آنالیز های موجود خواص ساختاری و مورفولوژیکی این پوشش ها همچنین میزان عناصر شیمیایی موجود در این پوشش ها مورد بررسی قرارگرفت. برای پوشش های نانو ساختار نیکل فسفر آماده شده به روش الکترولس پس از سونش سطح این پوشش ها، میزان درآشامی و بهره محاسبه شده و این مقادیر برای نمونه های مختلف مورد مقایسه قرارگرفت. همچنین پوشش های لایه نازک جاذب نیکل فسفر نیز تهیه گردید و تاثیر کاهش ضخامت بر خواص آن مورد بررسی قرار گرفت. برای بررسی سختی پوشش ها از روش سختی سنجی ویکرز استفاده شد و سختی پوشش ها و تاثیر عوامل مختلف بر آن مورد بررسی قرار گرفت.

ذرات و فیبرهای نانوکامپوزیت بر پایه ?tio?_2 و نانولوله های کربنی به عنوان فوتوکاتالیست کاربرد بسیار فراوانی دارند. به عنوان مثال برای تصفیه ناخالصی های ارگانیکی و برای ضد عفونی کردن میکرو اورگانیک ها می تواند مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین از نانولوله های کربنی نشانده شده در ماتریس های سل – ژل ?tio?_2 می توان به عنوان سنسورهای گازی دمای اتاق استفاده نمود. مشارکت نانولوله های کربنی در ?tio?_2 می تواند سبب افزایش فوتوجریان اتصال کوتاه سلول های نوری حساس شده رنگی (dsc) شود. در این پژوهش نانولوله های کربنی تک دیواره (swcnt) به کمک روش سل – ژل در ماتریس های ?tio?_2 قرار داده شدند و با استفاده از تکنیک غوطه وری روی بسترهای شیشه ای پوشش داده شدند. خواص اپتیکی ، الکتریکی ، ساختاری و مورفولوژیکی این فیلم ها در شرایط مختلف تهیه نظیر دمای بازپخت ، محلول سل ، ph سل ، غلظت پیش ماده و .... مورد بررسی قرار می گیرند. خواص فیزیکی نانوفیلم ها با استفاده از بیناب سنجی(uvi-vis )مطالعه می شود و خواص مولکولی آنها با (ftir ). همچنین خواص ساختاری نانو لایه ها با استفاده از پراش پرتو ایکس (xrd) بررسی می شود و خواص مورفولوژی نانو لایه ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) بررسی می شود .

به تازگی ورلینده یک مدل جدید دوگانگی بین ترمودینامیک و گرانش پیشنهاد کرده است که منجر به ظهور پدیده دارای منشأ برای منبع گرانش و نسبیت عام می شود. در این تز، برخی از ویژگی های این مدل در حضور سیاهچاله شوارتزشیلد و سیاهچاله باردار ناجابجا را با انجام روش حالت های مختصات همدوس با نمایش ساختارهای لکه ای بررسی می کنیم.کمیت های مختلفی را به دست می آوریم، به عنوان مثال، دما، انرژی و نیروی آنتروپی.رویکرد ما به وضوح نشان می دهد که نیروی آنتروپی در کوچکترین سلول بنیادی صفحه هولوگرافی با شعاع متوقف می شود. بر این اساس، می توانیم نتیجه گیری کنیم که بقایای سیاهچاله، بدون برهمکنش های گرانشی هستند. تمایز بین جرم گرانشی و جرم لختی در اندازه بقایای سیاهچاله مشاهده می شود که به معنای نقض اصل هم ارزی است.

روش سل –ژل یکی از روشهای مهم و پرکاربرد در صنعت و علوم مختلف است و حتی دارای کاربردهای مهمی در نانو تکنولوژی دارد. در نانو تکنولوژی سل-ژل را جز روشهای پایین به بالا می دانند. سل-ژل روشی است که در آن برای تولید مواد از فاز محلول استفاده می کنند. در این روش مواد جامد، به عنوان مثال سرامیکها از طریق واکنشهای هیدرولیز (آبکافت) و چگالش از فاز مولکولی مایع ایجاد می‏شوند]1[. اولین گزارش مربوط به ابداع آن مربوط به سالهای دهه 1800 میلادی است و بطور گسترده در دهه 1930 میلادی مورد مطالعه قرار گرفت و در این سال بود که با تلاش‏های هارد ساختار شبکه سیلیکا ژل مورد قبول واقع شد. در فرایند سل-ژل شکل گیری شبکه ژل از فاز سل آغاز می شود. شکل گیری شبکه ژل از ذرات اثر قابل توجه ای بر روی خواص ماکروسکوپی مثل خواص چسبندگی، الاستیکی، رسانندگی و پایداری پراکندگی و ... دارد[2]. از این رو فهم بنیادی از عوامل مختلف که روی گذار سل ژل اثر می گذارند هم از لحاظ تئوری و هم از لحاظ عملی بسیار مهم است. در بررسی گذار سل به ژل ابتدا باید اجزای این گذار که شامل سل و ژل است را بطور کامل بشناسیم. کلوئیدها تعلیقی ناپیوسته‏ (فاز پراکنده شده‏ای) از ذرات کوچک در حدود یک تا هزار نانومتر هستند که می‏توان از نیروی گرانشی برروی آنها صرف نظر کرد. برهمکنش بین ذرات کلوئیدی از نوع نیروهای کوتاه‏برد مانند جاذبه واندروالس است. اینرسی فاز پراکنده شده بقدری کوچک است که می‏تواند نشان دهنده حرکت بروانی (یا پراکندگی براونی) باشد[3]. به وسیله تکانه‏هایی که از برخورد ذرات با یکدیگر یا با مولکول‏های محیط ایجاد می‏شود گام‏های تصادفی رخ می‏دهند. در تعریف سل می‏توان گفت که: سل تعلیق کلوئیدی جامد در مایع است. ایروسل تعلیق کلوئیدی ذرات جامد در گاز است، و امولسیون بصورت تعلیقی از ذرات مایع در یک مایع دیگر تعریف می‏شود. همه این نوع از کلوئیدها را می توان برای تولید پلیمرها، نانو ذرات، فیلم‏های نازک یا سرامیکها مورد استفاده قرار داد[4]. اندازه فاز پراکنده شده (ذرات) در محدوده مولکولهای میکروسکوپی تا اشیای ماکروسکوپی که با چشم غیر مسلح قابل دیدن نیستند، قرار می‏گیرند. قرار گرفتن در چنین محدوده‏ای باعث بروز خواصی برای این ذرات می‏شود. ویژگی حاصل از اندازه ذرات: صرف نظر کردن از نیروی گرانشی برروی ذرات. حفظ پراکندگی با حرکت براونی. تعریف شکل و اندازه برای ذرات. برای آشنایی بیشتر با ظاهر ساختار سل و تمایز قرار دادن با محلول می‏توان اثرتایندال را معرفی می‏کنیم: به پراکندگی نور توسط ذرات بسیار کوچک مخلوط، اثر تایندال گویند[5]. در شکل (1-1) می توان این اثر را مشاهده کرد. شکل 2-1: نمونه سمت راست یک محلول و نمونه سمت چپ یک سل است. با برخورد نور به ذرات سل می‏توان مسیر حرکت نور را تشخیص داد.[6] ژل شامل یک شبکه سه بعدی از ذرات است که فاز مایع در میان آن قرار گرفته است. ژل به وسیله نیروی واندروالس یا پیوند هیدروژنی بین ذرات سل و شکل گیری اتصالات زنجیره ای تولید می‏شود. اگر برهمکنش در تولید ژل از نوع کوالانسی باشد ژل روندی برگشت ناپذیر دارد، اما فرایند ژل شدن برای دیگر برهمکنش‏ها می‏تواند فرایندی برگشت پذیر داشته باشد[4]. در شکل (1-2) و (1-3) ساختار سل و ژل دو بعدی را می توان مشاهده کنید. در بسیاری از سیستم‏ها ژل را برای سنتز مواد مورد استفاده قرار می‏دهند. گذار سل به ژل از طریق هیدرولیز پیش ماده‏ها و چگالش مولکولهای هیدرولیز شده رخ می‏دهد. در شکل (1-4)رابطه کلی هیدرولیز و در شکل (1-5) رابطه کلی چگالش را مشاهده می‏کنید. شکل 1-4: رابطه کلی برای هیدرولیز شکل1-5: رابطه کلی چگالش مولکولهای هیدرولیز شده در فرآیند سل به ژل پیش ماده‏ها برای تهیه ترکیبات کلوئیدی اغلب عناصر فلزی یا شبه فلزی هستند که به وسیله لیگاندهای مختلف محاصره می‏شوند. برای مثال پیش ماده‏های معروف برای اکسید آلومینیوم شامل نمک‏هایی مانندal?(no_3)?_3 و یا al?(oc_4 h_9)?_3 هستند. در حقیقت سل- ژل شامل دو مرحله است، ابتدا شکل گیری سل و سپس تغییر شکل سل به ژل [4]. بطور کلی دو روش مختلف برای شکل گیری ساختار ژل از سل وجود دارد. الف) ژل ذره‏ای: که با استفاده از شبکه‏ای از ذرات کلوئیدی ساخته می‏شود. ژل پلیمری: که با استفاده از ایجاد زنجیره پلیمری ساخته می‏شود. ‏فرایندی که برای شکل گیری ژل رخ می‏دهد به شکل سل وابسته است. سل می‏تواند بصورت محلول یا تعلیقی از ذرات کوچک باشد. در شکل (1-6) مکانیزمهای شکل گیری ژل را بصورت طرح وار مشاهده می‏کنید. تصویر ساده‏ای از ژل شدگی را می توان به این صورت بیان کرد که، خوشه‏ها به وسیله چگالش پلیمرها یا تجمع ذرات رشد می‏کنند با رشد، این خوشه‏ها به یکدیگر متصل می‏شوند و یک خوشه بزرگتر که ژل نامیده می‏شود را تشکیل می‏دهند. وسعت این خوشه بزرگ به اندازه کل سیستم (ظرف حاوی سل) است. با شکل گیری ژل گرانروی و ویژگی ارتجاعی ژل افزایش می‏یابد. گرانروی اندازه گیری مقاومت یک مایع به تغییر شکل مایع براثر تنش کششی یا برشی تعریف می‏شود. یکی از روشهای تجربی در اندازه گیری نقطه ژل شدگی استفاده از پاسخ سیستم به تنش‏ها می‏باشد، به طور مثال نقطه ژل شدگی را متناظر با مقدار معینی از گرانروی یا ویژگی ارتجاعی سیستم معرفی می‏کنند. مشکلی که در این روش وجود دارد این است که با تغییر شرایط پیش‏ماده‏ها سرعت افزایش ویژگی‏های ویسکوالاستیکی تغییر می‏کند[4]. ساده‏ترین مدل نظری که می‏توانیم برای سیستمی از ذرات در نظر بگیریم کره‏های سخت هم اندازه است. در حقیقت کره‏های سخت ایده‏آل، کاملا سخت وغیر قابل نفوذ هستند. در واقع ذرات کروی تا زمانی که به هم متصل نشده‏اند هیچ نیرویی به یکدیگر وارد نمی‏کنند اما زمانی که به یکدیگر تماس پیدا می‏کنند سختی آنها معنی پیدا می‏کند به این صورت که یک نیروی بسیار بزرگ از همپوشانی و تغییر شکل آن جلوگیری می‏کند. در تعیین رفتار فازی سیستم‏های متشکل از ذرات باید اثرات آنتروپی مورد بررسی قرار گیرد. بنابراین می‏توانیم سیستم را با چگالی تعداد ذرات مشخصه یابی کرد، برای این کار کسرحجمی ذرات (کسر حضورذرات) را بصورت زیر تعریف می‏کنیم[7]: ?=4/3 ?a^3 n/v , که در آن n تعداد ذرات سیستم و a شعاع ذرات و v حجم سیستم است. کارهایی که فیزیک‏دان‏ها برای بررسی سیستم‏ها و توصیف آنها استفاده می‏کنند در شکل (1-7) بصورت طرح‏وار آورده شده است. برای فهم علمی از رفتار سیستم مورد مطالعه ما نیاز به مدلی برای برهمکنش در آن سیستم داریم . بنابراین ما نیاز داریم نتایج حاصل از آزمایش تجربی را با نتایج حاصل از شبیه سازی‏های عددی یا حل‏های تحلیلی (برای مدل‏هایی که حل تحلیلی برای آن وجود دارد) مدل مقایسه کنیم. در بعضی مواقع برای مدلهایی خاص ما نیاز داریم تا نتایج حاصل از حل تحلیلی و حل عددی را با هم مقایسه کنیم. سوالی که پیش می آید این است که، چگونه یک مدل بسازیم؟ در واقع مدل را با توجه به برهمکنشی که در سیستم واقعی ممکن است وجود داشته باشد، می‏سازیم. یکی از ساده ترین مدل در سیالات، سیستمی است با کره های سخت که برهمکنش بین ذرات آن جفت پتانسیل چسبنده است. روش های تجربی در بررسی سیالات بصورت اندازه گیری در مقیاس ماکروسکوپی مانند اندازه گیری دما، فشار وچگالی سیالات انجام می گیرد که می توان با استفاده از این اندازه گیری خواص ترمودینامیکی مورد نظر را بررسی کرد. و یا اندازه گیری در مقیاس میکروسکوپی مانند آزمایش پراکندگی پرتوی تابشی که با استفاده از آن می‏توان اندازه و موقعیت ذرات سیستم را محاسبه کرد. این اندازه‏گیری به سه روش انجام می‏شود، پراکندگی نوترون، پرا کندگی پرتو ایکس و پراکندگی نور لیزر[8] . 1-2شبیه سازی عددی شبیه سازی عددی برای سیالات کلاسیکی که اغلب آزمایش کامپیوتری خوانده می شود، معمولا به دو صورت انجام می شود. روش اول استفاده از روش دینامیک مولکولی و دیگری استفاده از مونت کارلو به روش متروپلیس است. در زیر بطور خلاصه اصول این دو روش را بیان می کنیم. 1-2-1روش دینامیک مولکولی رفتار سیستم در این روش به گونه ای است که از زمان پیروی می‏کند. هر ذره در یک حالت از سیستم برحسب دما و توزیع ماکسول-بولتزمن متناظر با آن و مختصات تکانه معینی، قرار می گیرد. ذره‏ها در هر گام از زمان متناظر با نیرو حرکت می کنند، که این نیرو از پتانسیل برهمکنشی بین ذرات بدست می‏آید. در این روش محاسبه نیرو وقت‏گیر است، بنابراین از الگوریتمی استفاده می‏شود که نیروها را یک بار در هر گام حساب می‏کند. یک گام درست یک پیش بینی درست است، به روش ویرلت-استورمر حالت و تکانه جدید با انتگرال‏گیری از معادله نیوتن در هر مرحله از زمان بدست می‏آید. در این روش باید گام‏های کافی انجام گیرد تا به تعادل برسیم، سپس می توان خواص ترمودینامیکی را در زمان میانگین بدست آورد[9]. 1-2-2شبیه سازی مونت کارلو: در واقع روش مونت کارلو دسته‏ای از الگوریتم‏های محاسباتی برای سیستم‏های مختلف است. در واقع یک راه حل تصادفی برای حل مسئله در یک فرمول احتمالی مناسب است. قاعده کلی روش مونت کارلو را می توان بصورت زیر نوشت: تلاش برای جابجایی ذرات بصورت تصادفی انتخاب می‏شود. محاسبه انرژی همبستگی در پیکربندی جدید. اگر انرژی بدست آمده از پیکربندی قبلی کوچکتر باشد پیکر بندی قابل قبول است. اگر کمتر نبود با احتمال exp^((-?u?kt)) قابل قبول است. نتایج بدست آمده نشان داده است که پیکربندی بدست آمده با استفاده از این الگوریتم یک فضای فاز مناسب است. گسترش کدها برای شبیه سازی mc منجر به ساده تر شدن استفاده از شبیه سازی مونت کارلو در مقایسه با شبیه سازی md متناظر با آن شده است. نتیجه این کدها اجرای سریعتر در محاسبه‏ها است. یعنی شبیه‏سازی مونت کارلو معمولا به زمان کمتری برای اجرا نیاز دارد. روش mc را نمی توان برای سینتیک سیستم مورد استفاده قرار داد زیرا نمی‏توان داده‏های جنبشی را با استفاده از اجرای شبیه سازی مونت کارلو بدست آورد. این موضوع استفاده از این روش را محدود می کند[10]. 1-3مقدمه ای برتراوش : تراوش به پدیده هایی مربوط می شود که درآن خوشه ها از طریق اتصال ذرات رشد می کنند و گستردگی آن به اندازه سیستم مورد مطالعه بستگی دارد. مفهوم تراوش در مطالعه بسیاری از پدیده ها مورد استفاده قرار می گیرد مانند گسترش آتش در جنگل، گسترش لکه‏های نفتی، گذار سل-ژل در پلیمر شدن، جاری شدن مایع در محیط متخلخل، گذار فلز- عایق در جامدات بی شکل و .... مثال ساده ای که می توان برای نفوذ تعریف کرد مراحل تصادفی پرشدن مکان در شبکه مربعی n×n است. دو مکان پر شده در همسایگی شبکه را اتصال گویند و گروهی از مکان های متصل را شکل گیری خوشه گویند. در ابتدا خوشه های کوچک در شبکه ایجاد می شوند، با افزایش اشغال مکان ها و رسیدن به مقدار بحرانی که معروف به آستانه نفوذ است خوشه های کوچک به هم متصل شده و یک خوشه بی نهایت بزرگ را ایجاد می کنند. در شکل (1-8) شبیه سازی از شکل گیری خوشه وگذار را می توانید ببینید. شکل1-8: شکل گیری خوشه نامحدود را در آستانه نفوذ در شبکه مربعی دو بعدی نشان می دهد[11]. مثال دیگر از گذار، رسانندگی در ترکیب کردن مواد است که در آن پرکننده های فلزی در میان یک ماتریس عایق پراکنده می شوند. در کسر کم حضور پرکننده های فلزی، این پرکننده های جزایری منزوی در حد میکروسکوپیک ایجاد می کنند ولی مسیری برای عبور الکترون بین این جزایر وجود ندارد. رسانندگی بین جزایری با افزایش کسر حضور ذرات پرکننده ظاهر می شود. در آستانه نفوذ رسانندگی الکتریکی در میان ترکیبات به صورت ناگهانی ظاهر می شود. در دو مثال فوق یک سری تشابه وجود دارد که می توان به صورت زیر بیان کرد. 1)پدیده تراوش به صورت تصادفی رخ می دهد. در مثال اول با وجود منظم بودن شبکه پراکندگی مکان های پرشده تصادفی بود. 2)گذر تراوش در یک نقطه بحرانی رخ می دهد. 3)خواص سیستم (یعنی تعداد، اندازه و توزیع خوشه ها و ...) در آستانه تراوش به صورت شدید و چشم گیری تغییر می کند. این تشابه مشخصه ی پدیده های تراوش از لحاظ بنیادی و عملی است. در دو مثال فوق تفاوتی وجود دارد که ناشی از شبکه منظم برای مثال اول و فضای پیوسته و نظم غیر شبکه ایی برای مثال دوم است[11]. 1-3-2تراوش پیوستار یکی از قدیمی ترین کاربردهای مفهوم گذار تراوش را می توان در درک مقدار بحرانی در شکل گیری پیوندهای شیمیایی (کووالانت، اتصال عرضی و مونومرها و ...) برای شکل گیریی شبکه ی ژل از محلول مونومرها مشاهده کرد. نقش تراوش در تقویت پلیمر به ‏وسیله ی پیوندهای میله ای، میکروالیاف های سلولزی و نانوکریستال ها و همچنین به شکل صفحه ای و ذرات پرکننده می باشد. وجود گذار در تراوش در پلیمرها توسط وو وت و همکارانش از طریق اندازه گیری جریان شناختی پویا محاسبه شده است. مقیاس گذاری و بهنجارش برگشت پذیر روشی است که برای بیان سیمای عمومی از توان بحرانی پیوند برای خوشه ها در گذار استفاده می شود. اما در فهم کمیت هایی مانند اندازه کسر حجمی در آستانه ی تراوش باید برهم‏کنش بین ذره ایی، ساختار ذره و دامنه پیوند حاکم بر سیستم از نظر کوتاه بر بودن یا بلندبرد بودن مورد بررسی قرار گیرد. کاربرد تئوری تراوش در سیالات پیوسته را می‏توان با معرفی معادله‏ی اورنیستاین- زیرنیکا که معادله‏ای برای تعیین همبستگی (اتصال) بین ذراتی که متعلق به یک خوشه هستند، بیان کرد. بیشتر کارهای تئوری در این زمینه بر روی ذرات کروی در شرایط همگن انجام شده است[12].

در این کار تجربی فیلم‏های نازک اکسید وانادیم آلاییده شده با مولیبدن با روش سل-ژل و با حل کردن پودر v2o5 در آب اکسیژنه 15%)) تهیه شدند. پودر آمونیوم هپتامولیبدیت تترا‏هیدرات در مقداری آب مقطر حل شد و با محاسبه مقادیر آلاینده به سل اضافه شد و در نهایت سل قرمز- قهوه‏ای رنگی شکل گرفت. فیلم‏های نازک اکسید وانادیم آلاییده شده با مولیبدن در محیط‏های متفاوت تحت اتمسفر، گاز نیتروژن، اکسیژن و آرگون در دمای 45? باز پخت شدند و خواص اپتیکی و ساختاری آن‏ها مورد بررسی قرار گرفت. ثوابت اپتیکی (d, n ,k ,eg) با استفاده از روش بهینه سازی نامقید نقطه‏گرا و بر پایه طیف تراگسیل لایه‏ها محاسبه شده‏اند. افزایش میزان آلاینده، موجب افزایش گاف نواری فیلم‏هایی می‏شود که در نتیجه باز پخت در محیط اتمسفر به دست آمده‏اند. نتایج xrd نشان می دهند که با افزایش میزان آلاینده، شدت در راستای کریستالی (200) و همچنین اندازه بلورک‏ها کاهش می‏یابد. تصاویر sem ساختار میله‏ای را برای نمونه‏های آلاییده شده و غیرآلاییده بازپخت شده در محیط اتمسفر نشان می‏دهد درحالیکه در محیط باز پخت حاوی گاز نیتروژن و آرگون سطحی تقریبا" پکیده و صاف مشاهده می‏شود. با استفاده از روش 4پروب مقاومت ویژه برای درصدهای مختلف آلایش فیلم‏ که در محیط‏های نیتروژن، هوا، آرگون و اکسیژن بازپخت شده‏اند، اندازه‏گیری شده است. مطالعات نشان می‏دهند که در بازپخت تحت گاز اکسیژن با افزایش مقدار آلاینده مقاومت ویژه کاهش می‏یابد.

فیلم‏های نازک اکسیدروی غیرآلاییده و آلاییده با آلومینیوم با تکنیک غوطه‏وری سل - ژل روی بستر شیشه‏ای نهشته شد. از استات‏روی به عنوان پیش ماده‏ی اصلی استفاده گردید. از اتانول خالص و دی‏اتانول‏آمین به ترتیب به عنوان حلال و پایدارساز استفاده گردید. منبع آلاینده نیز محلولی اتانولی از نیترات آلومینیوم بود. تاثیر غلظت آلاییدگی و اتمسفر محیط بازپخت بر ویژگی‏های اپتیکی، ساختاری و الکتریکی فیلم‏های تهیه شده بررسی گردید. همه‏ی نمونه‏ها شفاف بوده و عبور بالای 85% را در ناحیه مرئی نشان می‏دهد.‏ مقادیر پارامتر‏های اپتیکی چون ضریب خاموشی و ضریب شکست فیلم‏ها با استفاده از روش پوش منحنی محاسبه گردید. محاسبه‏ی گاف‏نواری نمونه‏ها، پهن‏شدگی آن را با افزایش غلظت آلاییدگی نشان می‏داد. ویژگی‏های ساختاری فیلم‏ها با استفاده از پراش پرتوی ایکس مورد بررسی قرار گرفت. نتایج ماهیت پلی‏کریستالی نمونه‏ها را نشان می‏داد. بلورک‏های تشکیل دهنده از یگانه فاز اکسیدروی با ساختار هگزاگونال ورتزایت تشکیل شده بودند و جهت‏گیری ترجیحی ضعیفی در راستای محور c مشاهده می‏شد. مورفولوژی سطح نمونه‏ها با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. بررسی‏های صورت گرفته با میکروسکوپ نیروی اتمی و میکروسکوپ الکترونی روبشی سطوحی صاف و عاری از ترک‏خردگی را نشان می‏داد. مقدار زبری سطح nm 2.23 بدست آمد. ویژگی‏های الکتریکی فیلم‏ها با استفاده از تکنیک چهار نقطه‏ای ون-در-‏پاو اندازه‏گیری گردید. تابش فوتولومینسانس نمونه‏ها در دمای اتاق مورد بررسی قرار گرفت. دو قله تیز در ناحیه‏ی طول موج آبیnm 426 و nm463 مشاهده گردید. قله ی نسبتاً ضعیفی در ناحیه ی nm531 در طیف فوتولومینسانس نمونه‏ها دیده ‏شد.

sol-gel یک فرآیند پیشرفته و نوین برای تولید انواع سرامیکها و شیشه‏ها است. در سالهای اخیر ساخت نانوساختارهای مختلف به روش سل- ژل به سرعت گسترش یافته است. در سال‏های اخیر کامپوزیت‏ها به ویژه فیلم‏های نازک کامپوزیت نیمه رساناهای گروه ?v-??، مانند نانوذرات cdse، cds، cdte و zns جایگزیده شده در یک سیستم متخلخل به دلیل کاربردشان در ساخت لیزرهای نیمه رسانای مریی بسیار مورد توجه قرار گرفته‏اند. سولفیدروی با دارا بودن گاف نواری پهن ( ev6/3)، به دلیل کاربردهایی که در مطالعات الکترولومینسانس، فوتوکاتالیست ها ، سنسورهای گازی و ترانزیستورهای تک الکترونی و ... دارد، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. همچنین با داشتن ضریب شکست و تراگسیل بالا و جذب اپتیکی پایین در ناحیه طول موج های مریی و فروسرخ، اهمیت زیادی در کاربردهای اپتوالکترونیکی بویژه در نمایشگرهای led و به عنوان لایه‏های پنجره‏ای نوع n سلول های خورشیدی دارد. علاوه بر این، زمانیکه نانوذرات توسط یک ماتریس دی‏الکتریک محصور می‏شوند، محدودیت کوانتومی همراه با ویژگی‏های اپتیکی بسیار جالب حاصل می‏شود. اضافه کردن ماتریس سیلیکا به سولفید روی می تواند در کاهش تبلور و اندازه دانه های zns بسیار موثر باشد. سیلیکا مانند لایه محافظت کننده از سطح سولفیدروی عمل کرده و سبب بهبود پایداری شیمیایی می شود. همچنین مانع از فروپاشی یا کلوخه‏ای شدن آنها شده و باعث افزایش پایداری حرارتی و مکانیکی می‏شود که به نظر می‏رسد تحقیقات لازم در این جنبه از مواد نانو کریستالی کمتر انجام شده است و نیازمند مطالعات بیشتر می باشد. در فصل دوم، دنیای نانو مواد و روشهای نهشت را معرفی می‏کنیم و در انتهای فصل به تفصیل نهشت به روش سل- ژل را بررسی خواهیم نمود و سپس عوامل تاثیر‏گذار بر ویژگیهای یک محصول سل- ژل را معرفی خواهیم کرد. با کنترل این عوامل می توان ساختار و خواص مواد تولیدشده با استفاده از این روش را در محدوده وسیعی تغییر داد. در مرحله سل، فیلم نازک مورد نظر با استفاده از تکنیک‏های رایج نظیر روش های لایه نشانی غوطه وری و چرخشی ساخته می‏شود. بسته به ماهیت حلال، دما و روش لایه نشانی، بیشترین حلال از فیلم آزاد شده و ژلاسیون فیلم را منجر می‏شود. در این فصل، ضمن معرفی انواع تکنیکهای لایه نشانی، تکنیک لایه نشانی غوطه وری برای تولید فیلم نازک را بطور جامعتری معرفی خواهیم کرد که تکنیک مورد استفاده در کار آزمایشگاهیمان می باشد. تکنیک سل- ژل، علاوه بر توانایی‏اش در تهیه پوشش ها و فیلم‏های نازک، قادر است پوشش هایی برای کاربردهایی نظیر سلول های خورشیدی، نمایشگرها و سنسورها فراهم آورد. در فصل سوم، انواع تکنیک های مشخصه یابی پیشرفته در بررسی خواص مواد، آنالیزهای فاز، ترکیبات شیمیایی، تعیین ساختار و مشخصه‏یابی‏های سطحی را بیان خواهیم کرد. در این پژوهش تکنیک پراش پرتوی ایکس (xrd) را معرفی خواهیم نمود که یکی از قدرتمندترین تکنیک های غیرمخرب جهت آنالیز مواد می باشد و از آن در تحلیل پارامترهای متعددی نظیر تعییین فاز ترکیبات مختلف، تعیین ساختار کریستالی، پارامترهای شبکه و جهت گیری های ترجیحی، اندازه گیری ضخامت و زبری بین صفحه ای ، تعیین بافت و تنش باقیمانده در فیلم‏ها استفاده می‏شود. از آنجایی که ابعاد ذرات و اندازه ساختارها در مقیاس نانو به قدری کوچک هستند که قابل مشاهده توسط میکروسکوپ‏های اپتیکی نیستند، از اینرو میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) را معرفی خواهیم کرد که می تواند توپوگرافی سطح و ساختار یک نمونه را با جمع آوری الکترون های ثانویه یا پس پراکنده که حاصل از روبش نمونه توسط پرتوی متمرکز شده الکترونی فرودی است، تصویر کند. سپس به معرفی روش بهینه‏سازی نامقید در فیلمهای نازک می پردازیم که این روش از جمله روش‏هایی است که می تواند در صورت عدم وجود نقاط اکسترمم درطیف تراگسیل فیلم، برای تعیین ثوابت اپتیکی یک فیلم نازک، مورد استفاده قرار گیرد. در این فصل، بعد از محاسبه گاف‏نواری فیلمها ، فرآیند گسیل تابشی در مواد چگال و فوتولومینسانس را بررسی خواهیم نمود که یک فرآیند گسیل خوبخودی نور بوده و از یک ماده که تحت برانگیختگی اپتیکی قرار گرفته، ناشی می‏شود. در فصل چهارم، به بررسی سولفید روی محدودشده در یک ماتریس سیلیکا خواهیم پرداخت. سولفید روی( ) یک نیمه رسانای مهم با ساختار نواری مستقیم و گاف‏نواری پهن بوده که مشخصه‏های فیزیکی جالبی نظیر ضریب شکست بالا، تراگسیل بالا و جذب اپتیکی پایین در ناحیه طیف مادن قرمز را داراست که استفاده آن را در صنعت الکترونیک و اپتیک امری مهم و ارزشمند می سازد. از طرفی وقتی که نانو ذرات سولفید روی در ماتریس دی الکتریک سیلیکا جاسازی می شوند، یک محدودسازی کوانتومی با ویژگی‏های اپتیکی جذاب رخ می‏دهد. این تغییر و بهینه سازی سطح ، منجر به افزایش راندمان لومینسانس خواهد شد. ما در این فصل، بعد از توصیف کامل خواص فیزیکی ماده مورد مطالعه‏مان، به شرح جامع و دقیق نتایج یافت شده درمقالات مرجع و بسیار نزدیک به کارمان می پردازیم. در این میان سیلیکا ( )به دلیل خواص منحصر بفرد آن از جمله عبور بالا ، تخلخل پذیری ، پایداری و بی اثر بودنش، اخیرا مورد توجه محققین واقع شده است. همچنین سیلیکا علاوه بر افزایش پایداری شیشه ها و سرامیک ها، به عنوان یک پایه کاتالیستی بسیار خوب ، به منظور بالا بردن فعالیت کاتالیستها شناخته شده است. بنابراین هدف اصلی ما در این پژوهش، بررسی فیلم نازک کامپوزیتی خواهد بود. در فصل پنجم این پژوهش، فیلم‏های نازک نانوکامپوزیتzns-sio2 با استفاده از روش سل- ژل و به کمک تکنیک غوطه‏وری تهیه شدند. سپس تأثیر پارامترهای مختلف روی خواص فیزیکی فیلم‏ها با استفاده از آنالیزهای مختلف مورد بررسی قرار گرفت. در انتها نتایج حاصل از این پژوهش و پیشنهاداتی برای فعالیتهای آینده بیان شده است.

در سالهای اخیر تحقیقات بنیادی و کاربردی روی نانوساختارهای نیمرسانا به دلیل اثرات اندازه کوانتومی و مورفولوژی خاص به شدت مورد توجه قرار گرفته است. خواص فیزیکی و شیمیایی بسیار متنوع اکسیدهای فلزی، این مواد را برای پژوهش‏های بنیادی و نیز کاربردهای صنعتی جذاب ساخته است. این اکسیدها گستره وسیع خواص الکتریکی از عایق‏ها با گاف نواری پهن تا فلزی و ابررسانایی را در بر می‏گیرند. فیزیک لایه نازک یکی از شاخه‏های فیزیک حالت جامد می‏باشد که امروزه به دلیل ساختار ویژه (هندسه دو بعدی و فیزیک سطح) در تکنولوژی سیستم‏های پیچیده اپتیکی، الکتریکی و مغناطیسی به طور گسترده مورد استفاده قرار می‏گیرد. فیلم‏های نازک اکسید قلع، نیمرسانای نوع n با گاف نواری پهن می‏باشند. این فیلم‏ها متعلق به دسته مهمی از اکسیدها تحت عنوان اکسیدهای رسانای شفاف می‏باشند که به علت رسانش الکتریکی خوب، تراگسیل بالا در ناحیه مرئی و بازتابندگی مناسب در ناحیه فروسرخ در تکنولوژی الکترونیک نوری مورد توجه ویژه‏ای قرار گرفته‏اند. از این فیلم‏ها به‏عنوان الکترودهای رسانای شفاف درابزارهای نوری نظیرسلول‏های خورشیدی، دیودهای گسیل کننده نور، نمایشگرهای صفحه تخت، پنجره‏های هوشمند وآینه‏های گرمایی و... استفاده می‏شود. متداولترین روش برای بهبود خواص این نانوذرات ورود آلاینده‏ها به ساختار آنها است. ناخالصی‏های متفاوت کاتیونی نظیر روی و فلزات واسطه (mn, co, fe, ni.. ) تاثیر چشمگیری روی خواص الکترونیکی نانوساختارها نظیر گاف نواری و وی‍‍ژگی فتولومینسانس دارد. از میان کاتیون‏ها آنتیموان (sb) و از میان آنیون‏ها فلوئور (f) تاثیر قابل توجهی روی رسانش فیلم‏ها دارند. با توجه به این حقیقت که کیفیت بالای اپتیکی نیمرساناهای مغناطیسی رقیق برای تبدیل اطلاعات مغناطیسی به سیگنال اپتیکی در دیودهای گسیلنده نور اسپینی و کاربرد در ابزارهای مگنتو-اپتیکی مناسب است اما تاکنون گزارشات چندانی در مورد بررسی تاًثیر غلظت آلایش فلزات واسطه روی ویژگیهای اپتیکی فیلم‏های نازک اکسید قلع ارائه نشده است. ضریب شکست نیمرسانای مغناطیسی رقیق شفاف یک پارامتر مهم برای طراحی ابزارهای مگنتواپتیکی است. در فصل دوم رساله به دسته‏بندی روش‏های متداول تهیه فیلمهای نازک اکسید قلع نظیر انباشت فیزیکی بخار، اسپری پایرولیزز و کندوپاش اشاره و بطور اجمالی فرایند سل- ژل، تهیه نانوذرات با اقسام مختلف روشهای سل-ژل و تکنیک‏های نهشت فیلم‏های نازک با این روش مطالعه می‏شود. روش سل- ژل به دلیل داشتن مزایای فراوان ازجمله دمای پایین فرایند نهشت، یکنواختی و خلوص بالای فیلم‏ها و امکان نهشت سطوح بزرگ و پیچیده با کیفیت خوب از روش های جذاب می‏باشد. در ادامه فصل دوم به معرفی روشهای آنالیز فیلم‏های نازک نانوساختار و تئوریهای معتبر مورد استفاده برای توجیه مشاهدات فیزیکی این رساله پرداخته می‏شود. فیلم‏های نازک اکسید قلع نیمرسانای نوع n با گاف‏نواری پهن می‏باشند. علاقه وافری برای توسعه اکسیدهای نیمرسانای رقیق بر پایه اکسید قلع وجود دارد. برخی از گزارشات ویژگی مغناطیسی فیلم‏های نازک اکسید قلع آلائیده با فلزات واسطه نظیر fe، mn، cr، co و ni را در دمای اتاق آشکار ساخته‏اند. تلاشهای گسترده‏ای برای بهبود رسانش نوع n فیلم‏های نازک توسط عناصر ناخالصی sb و f شده است. اما تحقیقات اندکی روی ساخت اکسید قلع رسانای نوع p با کاتیون دارای ظرفیت پایین‏تر نظیر al، ga،in ، li، sb، in-ga به عنوان ناخالصی پذیرنده صورت گرفته است. اخیراً فیلم‏های نازک اکسید قلع آلائیده با فلزات واسطه نظیر fe و co با رسانش نوع p تهیه شده است. این مواد می‏توانند به طور همزمان ویزگی فرومغناطیس و رسانش نوع p را از خود بروز دهند. در فصل سوم فیلم‏های نازک اکسید قلع آلائیده با عناصر منگنز، کبالت و آنتیموان برای کاربرد در ابزارهای مگنتو اپتیکی، اسپینترونیک و الکترود رسانای شفاف به کمک تکنیک‏های غوطه‏وری و چرخشی سل-ژل تهیه و تاثیر پارامتر مهم غلظت آلاینده (ناخالصی) بر خواص فیزیکی نمونه‏ها با بکارگیری آنالیزهایی نظیر اسپکتروسکوپی uv-vis، ftir، فتولومینسانس (pl)، پراش پرتو ایکس (xrd)، میکروسکوپ نیروی اتمی (afm)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، آنالیز اثر هال و ... مورد بررسی قرار می‏گیرد. تعیین ضریب شکست یکی از خصوصیات بنیادی ابزارهای نوری محسوب می‏شود زیرا به قطبش‏پذیری الکترونیکی یون‏ها توسط میدان جایگزیده داخل مواد مربوط می‏شود. بنابراین ارزیابی ضریب شکست مواد اپتیکی به عنوان ثابت کلیدی برای طراحی ابزارهای نوری مجتمع نظیر: سوئیچ‏ها و فیلترها و مدولاتورها بسیار مهم می‏باشد. در ادامه از طریق داده‏های حاصل از طیف تراگسیل تجربی در گستره طول موج مرئی (nm800-300) و با استفاده از رهیافت کمینه‏سازی نامقید ثابت‏های اپتیکی و ضخامت فیلم‏ها تعیین شد. تاثیر غلظت آلایش روی ویژگی‏های اپتیکی، ثوابت اپتیکی فیلم ها، گاف نواری انرژی، ان‍رژی‏های پاشندگی و نوسانگر، تابع اتلاف انرژی سطحی، رسانش و چگالی پکیدگی با استفاده از تئوری های معتبر محاسبه و نتایج به‏طور جامع مورد بحث قرار گرفت. اکسید سریوم با حفظ تراگسیل اپتیکی بالا و ظرفیت عالی تزریق/خروج یون li+ در حالت‏های اکسایش و کاهش خود (3+ و 4+) به سرعت کاربرد گسترده‏ای در ابزارهای الکتروکرومیک (ec) به عنوان الکترود شمارنده غیرفعال اپتیکی پیدا نمود. برگشت‏پذیری یون لیتیم در اکسید سریوم غیرآلائیده خوب است. اما ورود یونهای li+ به داخل فیلم‏های نازک ceo2 بسیار کند است و بنابراین پاسخ ابزارهای الکتروکرومیک محدود است. برای بهبود سینتیک کند واکنش در فیلم‏های نازک ceo2، ترکیبات اکسید سریوم با سایر اکسیدها نظیر tio2، sio2، sno2، zro2 و tio2-zro2 تهیه وکاربرد آنها به عنوان الکترود شمارنده مورد بررسی قرار گرفت. در فصل چهارم لایه الکترود شمارنده نانوکامپوزیت سریا-اکسید قلع (ceo2-sno2) با استفاده از روش سل-ژل آلی تهیه و ویژگی الکتروشیمیایی آن با آلایش فلزات واسطه (نیکل، منگنز و کبالت) اصلاح شد. علاوه براین تاثیر ورود یونهای فلز واسطه (نیکل، منگنز و کبالت) روی ویژگی‏های ساختاری، مورفولوژی و اپتیکی فیلم‏های نازک مورد بررسی قرارگرفت. نانوپودرهای تهیه شده به روش سل- ژل به عنوان فتوکاتالیست و ماده اولیه برای تشکیل هدف در نهشت به روشهای کندوپاش مگنترون و تبخیر توسط باریکه الکترونی و ... بکار می روند. نیمرسانای مغناطیس رقیق (dms) با دمای کوری بالای دمای اتاق به دلیل کاربرد بالقوه آن در حافظه های مغناطیسی، آشکارسازها، منابع گسیل نور و امکان استفاده در ابزارهای اسپیینترونیک نسل آینده بسیار مورد توجه قرار گرفته‏اند. آلایش فلزات واسطه در ماتریسهای tio2، sno2، in2o3 و zno با بکارگیری شرایط مساعد رشد به رفتار فرومغناطیس بالای دمای اتاق منجر می‏شود. اکسید قلع (sno2) به دلیل شفافیت اپتیکی بالا، تهی‏جاهای اکسیژنی ذاتی و چگالی حامل‏های بالا یک نیمرسانای مناسب برای ساخت نیمرسانای مغناطیس رقیق است. تحقیقات تجربی متعددی روی مغناطش نانوذرات اکسید قلع آلائیده با فلزات واسطه نظیر fe، ni، co، mn و cr گزارش شده است. نتایج گزارشات روی مغناطش نمونه‏های تهیه شده توسط روشهای مختلف بحث‏برانگیز و چالشی است. در فصل پنچم این پژوهش از روش سل- ژل برای تهیه نانوپودرهای اکسید قلع آلائیده با کروم (cr) و وانادیوم (v) استفاده شد. اثر پارامتر غلظت آلایش ناخالصی روی ویژگیهای ساختاری، مورفولوژی، اپتیکی و مغناطیسی نمونه‏ها مورد بررسی قرار گرفت.

اکسید قلع، نیمه رسانای نوع-n با گاف نواری پهن می باشد. این مواد در شکل فیلم نازک دارای مقاومت الکتریکی پایین ، تراگسیلندگی بالا در ناحیه مرئی و بازتابندگی مناسب در ناحیه فروسرخ می باشد . همچنین به علت پایداری خوب در تکنولوژی الکترونیک نوری نظیر پوشش های بازتابنده ، فیلتر های uv و ir ، لایه های حرارتی ، الکترودهای شفاف در سلول های خورشیدی ، نمایشگر های صفحه تخت و نیز به عنوان سنسور های گازی مورد توجه ویژه ای قرار دارد .یکی از راههای بهبود رسانندگی الکتریکی و دیگر خواص فیزیکی آن افزودن آلاییدگی می باشد . تحقیقات نشان داده است که آنتیموان می تواند به عنوان گزینه خوبی برای ایجاد تبهگنی در اکسید قلع و بالا بردن رسانندگی آن مورد استفاده قرار می گیرد . روشهای متنوعی برای تهیه فیلم نازک مانند رونشانی باریکه مولکولی، کندوپاش، اسپری پایرولیزر و سل-ژل گسترش یافته است . از بین روش های موجود روش سل-ژل یک روش مناسب برای تهیه فیلم نازک می باشد . از مزایای این روش ، هزینه پایین ،کنترل آسانتر ترکیبات ، دمای پایین فرایند لایه نشانی ، یکنواختی وخلوص بالای فیلم ها می باشد . همچنین با این روش امکان لایه نشانی سطوح بزرگ وپیچیده با کیفیت خوب وجود دارد .

در این پایان‏نامه اثر نانو پروز روی خواص اپتیکی نانو فیلترهای چند‏لایه‏ای روگیت مورد مطالعه قرار گرفته است. ابتدا تئوری انتشار نور و معادلات ماکسول با استفاده از شرایط مرزی توضیح داده شد و سپس مشخصات این فیلتر با استفاده از تئوری فیلتر روگیت و همچنین معادله ضریب شکست سینوسی مربوط به آن، بررسی شدند. سپس با استفاده از نرم افزار tf calcچند نوع فیلتر روگیت با ساختارهای مختلف با استفاده از چند ترکیب با ضریب شکست‏های مشخص، در سه ناحیه مرئی، فرو‏سرخ نزدیک و فروسرخ طراحی شدند. بازتاب، چگالی اپتیکی و شدت میدان الکتریکی هر یک از فیلترهای طراحی شده محاسبه شد. آستانه تخریب لیزری این فیلترها، پهنای باند و افزایش و کاهش کناره‏های جانبی باند بازتاب در هر یک از ساختارها با یکدیگر مقایسه شدند. ساختار‏های در نظر گرفته شده به ترتیب سه ساختار روگیتhl)^9h )،hl)^24h )و 3h3l)^9h) می‏باشند که از نظر ضخامت و تعداد کل لایه‏ها با یکدیگر متفاوتند. بررسی‏ها نشان دادند که پهنای نوار بازتاب و چگالی اپتیکی با افزایش ضریب شکست مواد استفاده شده، افزایش و شدت میدان الکتریکی با افزایش تعداد لایه‏ها کاهش می‏یابد و باندبازتاب در ناحیه فرو سرخ نسبت به ناحیه مرئی و فرو سرخ نزدیک برای هر سه ساختار بیشتر می‏شود. در نهایت با استفاده از نظریه محیط موثر ماکسول-گارنت، اثر نانو پروز روی خواص اپتیکی این فیلتر‏ها بررسی شد و نشان داده شد که با افزایش پروزیتی وارد شده در ساختارها پهنای نوار بازتاب و چگالی اپتیکی کاهش و شدت میدان الکتریکی افزایش می‏یابد.

تغییرات وشکسانی، ضخامت فیلم های نازک و ضخیم سه محلول پلیمری در حلال های مختلف با استفاده از روش پوشش دهی چرخشی بررسی شده است. با استفاده از قانون کلی وشکسانی و حل معادله نویر-استوکس، سرعت شعاعی به دست آمد و با توجه به تعریف شار و جایگذاری در معادله پیوستگی، رابطه ضخامت محاسبه شد. سپس، با استفاده از رابطه ای که تنش برشی با توان n ام سرعت برشی دارد، برای سیالات نیوتنی 1 = n و برای سیالات غیرنیوتنی 1 ? n در نظر گرفته شد. بسته به نوع سیال، معادله به دست آمده برای ضخامت را به روش جداسازی متغیرها بدون در نظر گرفتن نرخ تبخیر حل کردیم. با توجه به رفتار نیوتنی پلیمر، ضخامت به شکل تابعی از زمان می باشد که، وابسته به پارامترهایی هم چون سرعت چرخشی و وشکسانی کل است. با در نظر گرفتن وشکسانی های حلال و پلیمر به ترتیب به صورت تابعی از دما و غلظت، تغییرات وشکسانی بررسی شد. برای سیالات غیر نیوتنی، ضخامت به صورت تابعی از مکان و زمان است. ما وشکسانی پلیمر را به صورت تابعی از دما و فشار و وشکسانی حلال را به صورت تابعی از زمان در نظر گرفتیم. تغییرات وشکسانی کل به صورت عددی حل شد. برای سیالات نیوتنی، تغییرات ضخامت فیلم های یکنواخت و برای سیالات غیرنیوتنی، تغییرات ضخامت فیلم های غیر یکنواخت بررسی شدند. نتایج نشان دادند که، با افزایش دما و سرعت برشی، و کاهش غلظت و فشار، وشکسانی کاهش می یابد. همچنین، ضخامت فیلم ها با افزایش دما، زمان، سرعت چرخشی، سرعت برشی، شعاع و کاهش فشار کاهش یافتند.

در این رساله، فیلم های نازک نانو ساختاری برپایه اکسیدهای مس و منگنز با روش غوطه وری و چرخشی سل- ژل تهیه شدند. فیلم های نازک نانو ساختاری بر پایه اکسیدهای منگنز بسترهای شیشه و اکسید قلع- ایندیم و فیلم های نازک بر پایه اکسید مس فقط بر بستر شیشه نهشته شدند. تأثیر دمای بازپخت و غلظت ماده آلایش دهنده و مخلوط شده برای هردو گروه فیلم های نازک اکسید مس و منگنز بررسی شد. اطلاعات فیزیکی شامل خواص ساختاری، سطحی، ترشوندگی، الکتروشیمیایی و اپتیکی فیلم های نازک با روش های آنالیز متداول، مانند پراش پرتو x (xrd)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، میکروسکوپ نیروی اتمی (afm)، زاویه تماس قطره آب (ca) و چرخه ولتامتری (cv) و اسپکتروسکوپی uv/vis و غیره بدست آمده است. ضخامت و ثوابت اپتیکی و گاف نواری اپتیکی فیلم های نازک با شبیه سازی داده های تجربی با استفاده از روش های فیزیکی (یا مدل های فیزیکی) با فرآیند بهینه سازی تخمین زده شد. در تحقیق حاضر، دو رهیافت برای تخمین پارامترهای اپتیکی با استفاده از تک طیف تراگسیل و یا با استفاده از دو طیف تراگسیل و بازتاب پیشنهاد شده است. مدل های اپتیکی بکار برده شده بر پایه مدل تاوک- لورنتز قرار داشته اند. همچنین یک روش ساده برای تخمین ضخامت که برای برخی فیلم های نازک کاربرد دارد، پیشنهاد شد. در این روش، تعیین ثوابت اپتیکی با حل دستگاه معادلات غیر خطی تراگسیل و بازتاب انجام می شود. فیلم های نازک بر پایه اکسید منگنز با پیش ماده های نمکی مختلف تهیه شدند. مواد آلایش دهنده و تقویت کننده برای اکسید منگنز ترکیبات روی و مس بودند. نتایج xrd تقریباً همه فیلم های نازک را آمورف نشان داد. فیلم های نازک نانو کامپوزیت اکسید منگنز- روی با اندازه گیری های cv مطالعه شدند. با کنترل کردن نسبت مولی آلایش دهنده cu به mn، بدون تغییر در خواص اپتیکی، یک سطح آب گریز برای فیلم نازک اکسید منگنز آلاییده شده با مس نهشته شده بر بستر شیشه تولید شد. بررسی اثر دمای بازپخت و غلظت cu در فیلم های نانوکامپوزیت اکسید منگنز نشان داد که با افزایش غلظت cu فاز کریستالیcumn2o4 در ساختار فیلم افزایش می یابد. از طرف دیگر افزایش دمای بازپخت فاز کریستالی mn3o4را نیز به mn2o3تبدیل می کند. تأثیر اتمسفر بازپخت بر خواص الکتروکرومیکی و اپتیکی فیلم های نهشته شده بر بستر ito و شیشه بررسی شد. در فیلم نازک اکسید منگنز، در یک غلظت خاص از cu، ظرفیت خازنی و چگالی یار آندی و کاتدی تحت باز پخت در گاز نیتروژن بهبود یافتند. فیلم های نازک بر پایه اکسید مس از پیش ماده استاتی سل-ژل تهیه شدند. ماده آلایش دهنده و تقویت کننده برای اکسید مس ترکیب منگنز بود. نتایج xrd همه فیلم های نازک بر پایه اکسید مس را آمورف نشان دادند. اثرات دما و محیط بازپخت بر خواص اپتیکی فیلم های نازک آلاییده شده با منگنز مطالعه شدند. همچنین تأثیر غلظت mn بر خواص اپتیکی فیلم های نازک نانو کامپوزیت اکسید مس-منگنز بازپخت شده در دمای °c 500 بررسی شد. پارامترهای اپتیکی مانند تراگسیل و بازتاب و ثوابت اپتیکی تغییرات قابل ملاحظه ای با افزایش غلظت mn نشان دادند.

در این پایان نامه با استفاده از روش تقریب دوقطبی مجزا و توسط نرم افزار ddscat به بررسی تشدید پلاسمون سطحی در نانوذرات تک و آرایه های یک بعدی و دوبعدی نانوذرات پرداختیم. عوامل موثر در تشدید پلاسمون سطحی مانند اندازه، شکل و جنس نانوذرات، تعداد آن ها در آرایه، فاصله شان از یکدیگر و نحوه چینش آن ها و همچنین محیط دی الکتریک اطراف را تغییر دادیم و بازده های جذب، پراکندگی و خاموشی را به دست آوردیم. با رسم نمودارهای بازده جذب، پراکندگی و خاموشی، اثر تغییر در عوامل ذکر شده را بررسی کردیم. همچنین برای بررسی شدت میدان الکتریکی، با استفاده از نرم افزار mayavi2 پروفایل میدان را نیز رسم نمودیم. نتایج نشان می دهند که افزایش اندازه نانوذرات، افزایش ضریب شکست محیط اطراف، افزایش تعداد نانوذرات، کاهش فاصله بین نانوذرات و افزایش نسبت ابعاد در نانوذرات غیرکروی سبب افزایش بازده های جذب، پراکندگی و خاموشی و همچنین جابجایی قرمز پیک تشدید پلاسمون سطحی می شوند. هر چه نانوذره بزرگتر باشد، در اثر افزایش ضریب شکست محیط، جابجایی قرمز بیشتر می شود. در مد طولی، بیشینه شدت میدان الکتریکی در ناحیه بین نانوذرات مشاهده می شود که با افزایش اندازه نانوذرات و کاهش فاصله بین آن ها این شدت بیشتر می شود. در نانوذرات غیرکروی، بیشترین شدت میدان الکتریکی در رئوس نانوذره قرار دارد. در مد عرضی با اعمال تغییر در عوامل موثر در تشدید، تاثیر چندانی مشاهده نمی شود و می توان گفت که مد عرضی از برهم کنش های بین ذره ای تاثیر نمی پذیرد. در این مد، شدت میدان الکتریکی در ناحیه بین نانوذرات بیشینه نیست، بلکه بیشینه شدت میدان در دو سمت دیگر نانوذرات که در جهت میدان هستند، قرار دارد. نانوذرات نقره نسبت به نانوذرات طلا، تشدید پلاسمونی شدیدتر و تیزتر و بازده خاموشی بیشتر و همچنین بیشینه شدت میدان بیشتری دارند و تغییرات شدت میدان برای آن ها در محدوده بزرگ تری اتفاق می افتد. از این نتایج، ویژگی های مناسب نانوذرات و محیط اطراف آن ها که سبب افزایش بازده و بهبود روش ها در زمینه های مختلف مانند سلول های خورشیدی می شود، به دست می آید.

در کار حاضر، فیلم های نازک v2o5آلاییده با سریم با تکنیک غوطه وری روش سل-ژل روی بستر شیشه ‏ای نهشته شدند. تاثیر آلایش سریم و دمای بازپخت روی ویژگی‏‎‏های ساختاری، مورفولوژی، اپتیکی فیلم ها و فعالیت کاتالیزوری آنها توسط آنالیزهایxrd ، ftir، sem، afm و طیف سنجی uv/vis مورد بررسی قرار گرفت. نتایج الگوی پراش پرتو ایکس (xrd) فیلم های نازک v2o5خالص و آلاییده با سریم بیانگر این است که در دمای ?250 فیلم های نازک ساختار ارتورومبیک دارند اما بازپخت آنها در دمای ?400، تشکیل فاز ? اکسید وانادیوم (v2o5-?) را نشان می دهد. مطالعات ftir حضور پیوندهای v–o–v و v=o را نشان می دهد که شکل‏گیری v2o5 را تایید می کند و ورود یون های سریم باعث جابحایی اندک قله های درآشامی می شوند. از تصاویر sem فیلم های غیر‏آلاییده v2o5 مورفولوژی خاص شبیه میله (rod like) قابل مشاهده است. آلایش با سریم به طور قابل ملاحظه ای می تواند موجب کوچک شدن اندازه دانه های فیلم v2o5 شود و مانع از شکل گیری این شبه میله ‏ها گردد. تصاویر برش عرضی ضخامت فیلم های نازک نشان می دهند که فیلم ها دارای ضخامتی بین 190 تا 350 نانومتر هستند. آنالیز (eds) حضور سریم در نمونه ها را تایید نمود. با توجه به نتایج آنالیز میکروسکوپ نیروی اتمی (afm) ناهمواری سطح فیلم ها با افزایش دمای بازپخت و غلظت آلاینده افزایش یافته است. طیف‏های تراگسیل و بازتاب فیلم ها نشان می دهند با افزایش آلایش سریم میزان تراگسیل و بازتاب اندکی کاهش می یابد و همچنین لبه جذب طیف های تراگسیل با افزایش آلایش به سمت طول موج های بزرگتر جا ‏به جا می شوند. ویژگی کاتالیستی فیلم های نازک خالص v2o5بر تخریب محلول آبی رنگینه mb تحت تابش نور مرئی و تاریکی مورد تحقیق قرار گرفت. نتایج بدست آمده به وضوح نشان می دهد که فیلم های نازک v2o5 بازپخت شده در ?250 تاثیر به سزایی رو‏ی تخریب mb دارند اما فیلم های نازک بازپخت شده در ?400 این رفتار را ندارند.

در این پژوهش، فیلم های نازک پنتا اکسید وانادیم خالص و آلاییده شده با تنگستن به روش سل ژل غوطه وری بر روی بستر شیشه تهیه شدند. تأثیر غلظت تنگستن و دمای بازپخت بر روی مشخصات اپتیکی، ساختاری و مورفولوژیکی فیلم ها با استفاده از طیف سنجی uv-vis، پراش پرتو ایکس، طیف سنجی تبدیل فوریه، میکروسکـوپ الکتـرونی روبشی(sem)، میکروسکوپ نیروی اتمی(afm)، و طیف سنجی رامان بررسی شد. با آلاییدن تنگستن، تراگسیلندگی فیلم ها افزایش و اندازه کریستالیت ها و مقدار زبری(rms) کاهش یافت. بر طبق مشاهدات sem، با افزایش میزان آلایش تنگستن، ساختار های میله-گونه روی سطح شکل گرفتند. همچنین دریافتیم دمای بازپخت نقش مهمی در خصوصیات رفتاری فیلم دارد. به طوری که با افزایش دمای بازپخت، کریستالیت ها رشد می کنند و مقدار زبری افزایش می یابد. از سوی دیگر با زیاد شدن دما تراگسیلندگی کاهش می یابد. نتایج sem نشان می‏دهد که با افزایش دما نانو دانه‏ها در فیلم‏های نازک پنتا اکسید وانادیم آلاییده شده با تنگستن شکل می‏گیرد.

در این پایان نامه، خصوصیات اپتیکی فیلم های نازک اکسید وانادیم مورد مطالعه قرار گرفته اند. برای تعیین ثابت های اپتیکی مانند ضریب شکست، ضریب خاموشی و همچنین ضخامت فیلم ها با استفاده از مدل دو نوسانگری لورنتز طیفهای بازتاب و تراگسیل اندازه گیری شده، از طریق الگوریتم لونبرگ-مارکوارت که یک روش بهینه سازی غیر خطی کمترین مربعات است شبیه سازی شدند. به علاوه، اثر آلایش تنگستن روی خصوصیات اپتیکی فیلم ها مطالعه شد. تاثیر افزایش دمای بازپخت روی خواص اپتیکی فیلم ها از جمله ضریب شکست، ضریب خاموشی، گاف نواری، کسر پکیدگی، رسانندگی و ضخامت فیلم ها بررسی شده است.

پنتا اکسید وانادیم یک نیمرسانای نوع n است که تراز 3d آن در حال پر شدن است. این اکسید فلزی به شکل فیلم نازک کاربردهای وسیعی در پنجره های هوشمند و کلیدهای اپتیکی دارد. بنابراین، تعیین پارامترهای اپتیکی فیلم نازک v2o5 (شامل ضریب شکست و خاموشی) برای طراحی ابزارهای اپتوالکترونیک و پوششهای اپتیکی به صورت فیلم های اپتیکی نازک چند لایه و فیلترها ضروری است.تا کنون روشها و مدلهای مختلف فیزیکی برای محاسبه ضریب شکست و خاموشی به وسیله محققان ارائه شده است. یکی از روشهای متداول برای تعیین ثابتهای اپتیکی برازش طیف تجربی بر مبنای مدلهای اپتیکی به وسیله الگوریتم بهینه سازی است. از آنجا که الگوریتم لونبرگ- مارکورارت یک تکنیک استاندارد برای حل مسائل معکوس غیرخطی است و همگرایی سریعتری را فراهم می¬کند در این مطالعه به کار برده شده است. تابع دی الکتریک پارامتری داده های تجربی را با محاسبه ضخامت و ثابتهای اپتیکی فیلم های پنتااکسید وانادیم آلاییده شده با سریم در فرآیند کمینه سازی تخمین می زند. این فیلم ها با روش سل-ژل تهیه شده و بر بستر شیشه نهشته شده اند. ثابتهای اپتیکی با استفاده از پارامترهای مدل درود-لورنتز با بازیابی تک طیف بازتاب تخمین زده شدند. علاوه بر ثابت های اپتیکی و ضخامت، گاف نواری اپتیکی، رسانندگی و تابع اتلاف سطحی و حجمی از پارامترهای تابع دی الکتریک حجمی و سطحی تعیین شدند.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.