گروهی از مواد به نام اکسیدهای رسانای شفاف وجود دارند که همزمان دارای خواص شفافیت بالای اپتیکی )بیشتر از 80%) در ناحیه ی مرئی و رسانایی بالا هستند. دست یابی به این خواص در یک ماده با استوکیومتری ذاتی امکان پذیر نیست چون فوتونها توسط حاملهای بارِ زیاد به میزان قابل توجهی جذب می‏شوند و این خود امکان بالا بودن شفافیت در مواد رسانا را پایین می آورد. تنها راه به دست آوردن یک رسانا با شفافیت خوب، ایجاد الکترون تبهگن در گاف نواری مواد با می باشد که بهترین روش برای رسیدن به این هدف، آلاییدن اکسیدهایی نظیر اکسید روی، اکسید ایندیوم و اکسید قلع است. این لایه ها به دلیل داشتن ویژگی های مذکور در ساخت انواع صفحه های نمایشگر تخت، به عنوان الکترود در سلول های خورشیدی و دیودهای نورافشان، گرم کننده ی شیشه اتومبیل و هواپیما، حسگرهای گازی، پوشش های آنتی استاتیک و کاربردهای دیگر مورد استفاده قرار می گیرند. از میان این ترکیب ها، اکسید روی ماده ای ارزان و غیر سمی است و از طرفی سازگاری خوبی با سلول های خورشیدی سیلیکونی و دیودهای نورافشان نیتریدی دارد که همین امر باعث شده است در سال های اخیر تمایل به استفاده از آن و آلیاژهایش به عنوان رسانای شفاف بیشتر شود. از بین آلیاژهای اکسید روی، یا اکسید روی آلاییده شده با آلومینیوم به علت فراوانی و ارزانیِ آلومینیوم مورد توجه واقع شده است و در این پژوهش نیز مورد استفاده قرار گرفته است. روش های زیادی برای انباشت پوشش های azo وجود دارد مانند تبخیر فیزیکی با لیزر پالسی، کندوپاش ، سل ژل، تبخیر فیزیکی با پرتو الکترونی و غیره. خواص این پوشش ها شدیداً به پارامترهای انباشت نظیر ضخامت لایه، آهنگ انباشت، دمای بستره ، فشار جزیی گاز اکسیژن هنگام انباشت، چگونگی گرمادهی بعد از انباشت و غلظت آلاینده نیز بستگی دارد. در این پژوهش لایه های نانومتری azo با روش تبخیر فیزیکی با پرتو الکترونی انباشت شد و در ادامه تأثیر پارامترهایی نظیر حضور گاز اکسیژن حین لایه نشانی، ضخامت لایه، بازپخت در خلأ و بازپخت در هوا روی ویژگی-های الکتریکی، اپتیکی و ساختاری این لایه ها بررسی شد. در نهایت ما به لایه‏ای بهینه با مقاومت سطحی پایین، حدود 15 اهم بر مربع و شفافیت اپتیکی بالا، حدود 79 درصد در ناحیه ی مرئی دست یافتیم که حاصل انباشت لایه ی 200 نانومتری azo روی بستره‎ی شیشه‏ای با دمای 200 درجه ‏

در این تحقیق روش های ارزیابی نمایه سطح سطوح سهموی و هذلولوی مورد بررسی قرار گرفته است. برای ارزیابی نمایه سطح در سطوح سهموی مقعر روش استفاده از آینه تخت مرجع، روش استفاده از آینه کروی مقعر و روش جبران کننده کامل مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای ارزیابی نمایه سطح در سطوح هذلولوی محدب از کره هیندل استفاده می شود که یک آینه کروی مقعر است. برای ارزیابی نمایه سطح سطوح هذلولوی مقعر از یک آینه کروی مقعر استفاده می شود که این روش به روش سیلورتوث معروف است. تمامی روش های بالا در نرم افزار oslo مورد طراحی و تحلیل قرار گرفته اند و مناسب ترین روش ها به منظور ارزیابی ارائه شده اند.

برای بهبود بخشیدن به خواص الکتریکی و اپتیکی الکترودهای رسانای شفاف به منظور استفاده از آن ها در صفحات و وسایل فوتوولتائیک و دیودهای نور گسیل آلی، بررسی های فراوانی صورت گرفته است و برای طراحی و ساخت این گونه فیلم ها باکیفیت بالا و هزینه ی تولید پایین تلاش فراوانی انجام شده است. امروزه اکسیدهای رسانای شفاف بر پایه ی in2o3، zno، sno2 به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند اما وسایل توسعه یافته و پیشرفته به الکترودهای جدید با مقاومت ویژه الکتریکی کمتر و خصوصیات اپتیکی بالاتری نسبت به الکترودهای نسل حاضر نیاز دارند. اخیراً برای بهبود بخشیدن به خواص الکتریکی و اپتیکی اکسیدهای رسانای شفاف، از یک لایه ی فلزی به عنوان لایه ی بین اکسید های رسانای شفاف یا مواد دی الکتریک استفاده می شود. ساختارهای (اکسید)دی الکتریک/فلز/(اکسید)دی الکتریک، خصوصیات الکتریکی و اپتیکی بهتری را نسبت به الکترودهای تک لایه ی tco یا الکترودهای فلزی فراهم می آورند. این ساختارها باید علاوه بر رسانندگی الکتریکی بالا، به طور همزمان از شفافیت اپتیکی مناسبی در گستره ی نور مرئی نیز بر خوردار باشند. در این پژوهش، نخست به طراحی و شبیه سازی الکترودهای رسانای شفاف نانومتری سه لایه ای zns/ag/zns و پنج لایه ای zns/ag/zns/ag/zns برای دست یابی به شفافیت بالا و مقاومت سطحی پایین پرداخته شد و سپس این ساختارها به روش تبخیر گرمایی بر روی بستره های شیشه ای انباشت شدند. تأثیر پارامترهایی نظیر آهنگ انباشت، ضخامت لایه ها، دمای بستره، بازپخت در خلأ و بازپخت در هوا روی ویژگی های ساختاری، اپتیکی و الکتریکی این نانوساختارهای چند لایه ای بررسی شد. در ابتدا ما به الکترود شفاف سه لایه ای با تراگسیل اپتیکی بالای 82% و مقاومت بسیار پایین ?/sq 4.4 و الکترود شفاف پنج لایه ای با تراگسیل اپتیکی 75.5% و مقاومت بسیار پایین ?/sq 2.7 بدون عملیات گرمایی حین انباشت یا بازپخت پس از انباشت لایه ها دست یافتیم. دست یابی به شفافیت و رسانندگی بیشتر برای سیستم های چند لایه ای تحت شرایط اعمال دما به بستره ها حین انباشت لایه ها، امکان پذیر نیست و هم چنین بازپخت سیستم های چندلایه ای تاثیر چندانی بر افزایش تراگسیل اپتیکی آن ها نداشت. پس از بهینه سازی شرایط انباشت لایه ها، مقدار بیشینه ی تراگسیل اپتیکی برای فیلم های سه لایه ای که لایه ی اول zns در دمای °c100 بازپخت شده بود به 87.3% رسید و مقاومت سطحی به ?/sq 3.1 کاهش یافت. هم چنین برای ساختار سه لایه ای انباشت شده بر روی بستره شیشه ای که فقط لایه ی اول zns تحت دمای °c120 انباشت شده بود، شفافیت بالای 86 % و مقاومت سطحی?/sq 2/6 به دست آمد. الکترود شفاف سه لایه ای zns/ag/moo3 نیز مورد بررسی قرار گرفت که تراگسیل اپتیکی 80% و مقاومت سطحی sq/? 5.4 به دست آمد که بازپخت در هوا در °c100 باعث بهبود خواص الکتریکی و اپتیکی آن شده و تراگسیل اپتیکی به 85% و مقاومت سطحی به 4.5 ?/sq رسید. در نهایت دیودهای نور سبز ساخته شده بر روی آند پنج لایه ای، کارایی و درخشایی قابل مقایسه ای را با دیودهای بر پایه ی آند ito ازخود نشان دادند.

جفت شدگی هر سامانه ی کوانتومی با محیط اطراف یکی از مسائل مهم و اجتنابناپذیر در بررسی رفتار دینامیکی سامانه های باز است که منجر به فروافت برگشت ناپذیر همدوسی کوانتومی سامانه می شود .مهمترین هدف این پژوهش، مطالعه و به کارگیری مسیرهای کوانتومی یا جهش های کوانتومی است که در آن، حالت سامانه به جای توصیف توسط ماتریس چگالی کاهش یافته توسط هنگردی از حالت های خالص توصیف می شود. به عنوان یک کاربرد مشخص، تلاش می کنیم بر پایه ی مطالعات تحلیلی و نظری به کمک روش تابع موجی مونت کارلو به شبیه سازی معادله ی اصلی سامانه ی اتمی برای فرایند گسیل خودبه خود پرداخته و به مقایسه ی آن با رهیافت ماتریس چگالی مبادرت ورزیم. علاوه بر این، به منظور گسترش مطالعات تلاش خواهیم کرد که دینامیک سامانه ی باز دوترازی را بر پایه ی یک رهیافت تصادفی در غیاب سه تقریب مهم موسوم به تقریب های مارکوف، موج چرخان و دوقطبی الکتریکی بررسی کنیم. در این مورد دو روش را مطرح می کنیم. در روش نخست با بهره گیری از رهیافت ابرعملگرهای تصویر بدون پیچش زمانی به استخراج یک معادله ی اصلی جایگزیده در زمان میپردازیم. روش دوم مبتنی بر رهیافت شبه مد است. هر یک از دو روش مزبور شالوده ی یک رهیافت تصادفی را تشکیل می دهد که به ترتیب عبارتند از: روشی که به تازگی برای مطالعه ی دینامیک غیرمارکوفی سامانه های باز معرفی شده که به روش جهش های کوانتومی غیرمارکوفی موسوم است و دیگری تعمیم روش تابع موجی مونت کارلو به کمک ایده ی گسترش فضای حالت سامانه به رژیم غیرمارکوفی است. نخست برای حذف تقریب مارکوف دینامیک سامانه ی اتلافی را به کمک روش جهش های کوانتومی غیرمارکوفی بررسی می کنیم. همچنین معادله ی دیفرانسیل تصادفی هم ارز با این روش را معرفی می کنیم و به تحلیل روش جهشهای کوانتومی غیرمارکوفی از دیدگاه نظریه ی اندازه گیری کوانتومی و ارائه ی یک توصیف کارآمد از مفهوم حافظه در رژیم غیرمارکوفی می پردازیم. در ادامه به کمک یک سنجه که به تازگی برای بررسی کمی رفتار غیرمارکوفی فرایندهای کوانتومی در سامانه های باز معرفی شده و اساس آن بر سنجش کمی اطلاعات شارش یافته بین سامانه و محیط است، به بررسی درجه ی رفتار غیرمارکوفی الگوی جینز-کامینگز بازآواییده و وادنیده می پردازیم. سرانجام در چارچوب روش تصادفی مبتنی بر روش شبه مد، دینامیک دقیق یک اتم هیدروژن گونه ی برانگیخته با عدد اتمی بزرگ را در غیاب تقریب های مارکوف، موج چرخان و دوقطبی الکتریکی بررسی می کنیم.

روش مونت کارلو به طور گسترده تقریبا در تمامی شاخه های فیزیک کاربرد دارد. هدف ما پیدا کردن ضخامت مناسب برای لایه-های مختلف یک سامانه ی لایه نازک است بطوری که با تغییر ضخامت در محدوده ی رواداری، بازتاب با تراگسیل علاوه بر بیشینه شدن دچار تغییرات زیادی نشود. در عمل پیدا کردن ضخامت و تعداد لایه ها به طوری که بتواند هدف مورد نظر ما را براورده کند، نیازمند طراحی و شبیه سازی های پیچیده است. از آن جا که لایه نشانی فرایندی طولانی و پرهزینه است، داشتن یک نرم افزار شبیه سازی که بتواند طراحی مناسبی از نوع لایه ها و ضخامت بهینه آن ها ارائه کند بسیار پر فایده خواهد بود. با استفاده از روش مونت کارلو یک نرم افزار برای شبیه سازی و بهینه سازی لایه های نازک طراحی و آن را برای چندین نمونه از سامانه های لایه نازک امتحان نمودیم. برای مثال با این روش بهینه سازی یک قطبنده را در طول موج 1540 نانومتر بررسی کردیم. نتایج ما نشان می دهد که روش مونت کارلو می تواند در طراحی لایه های نازک اپتیکی هم مفید و موثر باشد

چکیده در این تحقیق ابتدا طرح کلیات انبرک نوری مورد بررسی قرار گرفت. با معرفی رژیم¬های متفاوت که بر اساس اندازه ذره به دام اندازی نسبت به طول موج لیزر مورد استفاده تقسیم بندی می¬شوند، مدلسازی¬های مورد نیاز انجام شد. با معرفی رژیم¬های مای، رایلی و بینابین برای برهمکنش ذره با نور، نیرو¬های وارد بر ذره در مسیر یک پرتو گوسی که شامل نیروی گرادیانی و نیروی پراکنده کننده می¬باشند، توصیف خواهد شد. لازمه به دام اندازی یک ذره توسط نور غلبه یافتن نیروی گرادیانی بر نیروی پراکنده کننده می¬باشد. این حالت توسط یک پرتو به شدت متمرکز شده وقتی ذره در نزدیکی نقطه تمرکز قرار گیرد اتفاق می¬افتد. برای تولید پرتو به شدت متمرکز از عدسی با دهانه عددی بالا که عدسی شیئی نامیده می¬شود استفاده خواهد شد. در فصل دوم به بررسی معادلات نیروهای وارد بر ذره پرداخته و مدلسازی و شبیه سازی ها لازم انجام خواهد شد و به تحلیل نتایج به دست آمده بر اساس توصیف¬های کیفی و کمی انجام شده پرداخته می¬شود. در فصل سوم با بررسی جزء به جزء عناصر تشکیل دهنده، یک چیدمان انبرک نوری توصیف خواهد شد. با معرفی شرایط لازم برای به دام اندازی به بررسی پارامترهای موثر در انتخاب لیزر مناسب پرداخته و در ادامه روش¬های مختلف تصویرسازی و حرکت تله نوری را نیز مورد بررسی قرار می¬گیرد. سپس چیدمان برپا شده را معرفی خواهیم کرد و دلایل استفاده از هر یک از عناصر ذکر خواهد شد. در فصل چهارم نیز داده¬ های به دست آمده توسط انبرک نوری برپا شده برای به دام اندازی ذرات زیستی ارائه خواهد شد. در انتها نتایج به دست آمده را با توجه به مدلسازی¬های انجام شده مورد تحلیل و بررسی قرار می¬گیرد و نشان داده می¬شود که همان گونه که مدلسازی پیش بینی می¬کند انبرک نوری توانایی به دام اندازی ذرات زیستی را دارا می¬باشد. کلید واژه: انبرک نوری، به دام اندازی نوری، تله نوری، نیروی گرادیانی نور.