تابش دهی لیزری به عنوان یک روش موثر برای اصلاح سطح جامدات در بازه وسیعی از مواد شامل فلزات، نیمه هادی ها و دی الکتریک ها مورد مطالعه قرار گرفته است. در این پژوهش با تابش پالس های نانوثانیه ای لیزر اگزایمر آرگون فلوراید (nm 193) با چگالی انرژی j/cm2 4 بر سطح سیلیکون در مجاورت گاز sf6 ریزمخروط های منظمی بر بالای سطح اولیه ایجاد شده اند که هندسه و ترکیب شیمیایی سطح را تغییر داده اند. با افزایش فشار گاز sf6 از mbar 1000-0 ارتفاع ریزمخروط ها به µm90 افزایش یافته و قطر آنها تا µm5 کاهش می یابد. رشد ریزساختارها باعث می شود بازتاب سطحی سیلیکون به شدت کاهش یافته و جذب نوری آن در بازه طیفی µm 3-2/0 تا %80 ارتقاء یابد. این میزان افزایش جذب در ناحیه طول موج های کوتاه تر از mµ 1/1 (انرژی های بیشتر از گاف انرژی سیلیکون) بدلیل حضور ریزساختارها برروی سطح و افزایش احتمال به تله افتادن فوتون ها و بازتاب مکرر آنها در میان ریزمخروط ها است. در طول موج های بیشتر از mµ 1/1 بدلیل نوع آلایش شبکه سیلیکون و نفوذ ناخالصی های سولفور و فلوئور تولید شده در حین تابش دهی، جذب نوری افزایش یافته است. تولید این ناخالصی ها در پلاسمای القایی توسط طیف سنجی فروشکست القایی لیزری(libs) و حضور آنها در سطح سیلیکون تابش دیده توسط آنالیز الگوی پراش اشعه ایکس(xrd) آشکار شده است. سیلیکون ریزساختارشده در مقایسه با سیلیکون متخلخل جذب نوری کمتری از خود نشان می دهد اما پایداری ساختارهای سطحی آن در برابر حرارت بیشتر از ساختارهای شکل گرفته در سطح سیلیکون متخلخل است. اندازه گیری مقاومت سطحی سیلیکون ریزساختار به روش واندرپاو(van der pauw) نشان می دهد که بدلیل رشد ریزمخروط ها و افزایش طول مسیر حرکت حامل های سطحی، مقاومت سطحی سیلیکون افزایش یافته است. همچنین میزان مقاومت سطحی در برابر تابش نور با طول موج های مختلف بر سطح، با افزایش طول موج پرتو فرودی کاهش می یابد.تغییر خواص نوری و الکتریکی سیلیکون ریزساختارشده کاربرد آن را به عنوان سلول های خورشیدی، آشکارسازهای مادون قرمز پهن باند و حساسه هایی با کارآیی بالا نوید می دهد.

دستگاه های دور از تعادل اغلب می توانند رفتاری مانند گذار فاز در دستگاه های یک بعدی از خود ارائه دهند که در دستگاه های در حال تعادل گرمایی دیده نمی شود. مدل ساده ای از دستگاه های غیرتعادلی فرآیند برد – صفر است. فرآیند برد – صفر سال های پیش توسط اسپتیزر معرفی شد . ما در اینجا فرآیند برد – صفر نامتقارن یک بعدی با m جایگاه را در نظر می گیریم. شرایط مرزی دوره ای است یعنی یک ذره از جایگاه m به جایگاه 1 می پرد. هر جایگاه می تواند شمار درستی از ذرات تشخیص ناپذیر را درون خود نگه دارد. پیکربندی دستگاه با شمار اشغال شدگی هر جایگاه مشخص می شود. دینامیک های دستگاه از طریق آهنگ هایی مشخص می شود که در آن یک ذره جایگاهی را ترک می کند و به سوی نزدیک ترین جایگاه همسایه سوی چپ حرکت می کند، آهنگ های پرش تابعی از شمار ذرات در جایگاه مبدأ هستند. مهم ترین ویژگی فرآیند برد – صفر این است که حالت پایای ضربی دارند. این ویژگی ضربی تحلیل گذار چگالش رخ داده شده را ممکن می سازد. چگالش در حالت پایای غیرتعادلی زمانی رخ می دهد که شمار محدودی از ذرات دستگاه در یک جایگاه شبکه جمع می شوند.

بلورهای فونونی با توجه به پارامترهای فیزیکی و نوع آرایش شبکه آنها دارای نوارهای ممنوعه فرکانسی هستند که به این نوارها، نوار ممنوعه فونونی گفته می شود. امواج مکانیکی با فرکانس واقع در این نوار ممنوعه نمی توانند داخل بلور فونونی انتشار پیدا کنند. می توان با ایجاد نقص در یک بلور فونونی (تغییر شعاع و حذف یک میله (1l) یا سه میله(3l) و یا تغییر شکل یک میله)، درون نوار ممنوعه فونونی مدهایی را به وجود آورد که به آنها مدهای نقص گفته می شود. با پیدایش این مدهای مربوط به نقص، می توان امواج مکانیکی را در فضا جایگزیده نمود که این عمل می تواند کاربردهای متعددی داشته باشد. نظر به اهمیت وجود نقص در بلورهای فونونی، در این پایان نامه ضمن بهره گیری از روش بسط موج تخت برای ساختارهای دارای نقص، اقدام به معرفی و پیاده سازی روش ابرسلول مبتنی بر روش بسط موج تخت می نماییم. نتایج محاسبات مربوط به روش ابرسلول ما را قادر می سازد تا بتوانیم موقعیت فرکانسی مدهای نقص و نحوه جایگزیدگی مدهای نقص ناشی از وجود انواع نقص های نقطه ای (از نظر اندازه و تعداد) در یک بلور فونونی دو بعدی با شبکه مربعی را مطالعه کنیم. در این پایان نامه بلور فونونی به صورت میله های استوانه ای نیکلی که در آرایش مربعی دو بعدی در زمینه ای از آلومینیوم قرار گرفته اند ، در نظر گرفته شده است. برای ایجاد نقص ابتدا شعاع یکی از میله ها را تغییر می دهیم سپس یکی از میله ها را حذف می کنیم و پس از آن شکل یکی از میله ها را به مستطیلی تبدیل می نماییم (1l) و در ادامه اقدام به تغییر شعاع سه میله وسپس حذف سه میله (3l) می نماییم و در هر حالت موقعیت فرکانسی مدهای نقص ایجاد شده در داخل منطقه ممنوعه فرکانسی و نحوه جایگزیدگی آنها را حول موقعیت نقص بررسی می کنیم. نتایج محاسبات عددی و مقایسه شکل های توزیع شدت صوت نشان می دهد که تعداد، فرکانس و موقعیت مدهای نقص ایجاد شده در داخل نوار ممنوعه بلور فونونی، تحت تاثیر مستقیم پارامترهای فیزیکی نقص از قبیل: اندازه، تعداد و شکل آنها می باشد. با ایجاد نقص خطی در این بلورها (تغییر جنس یک ردیف از میله ها) می توان برای امواج مکانیکی مانند صوت، موجبرهای فونونی طراحی کرد. چنین سیستم هایی می توانند برای عبور امواج آکوستیکی از طریق نوار عبور بسیار باریک در داخل یک گاف عریض به کار برده شوند. مدهای عبوری می توانند بوسیله انتخاب مناسب شعاع داخلی استوانه های توخالی تشکیل دهنده بلور یا جنس مایع پرکننده لوله های توخالی تنظیم شوند.