داود رئوفی

رساله های دکتری

1. تهیـّه و مشخصه یابی لایه های نازک چارچوب آلی- فلزی ترکیبی نیکل/کبالت و نیکل/روی و کاربرد آن ها در ابرخازن ها
   فاطمه قمری 1401
   چکیده: طراحی و سنتز خلاقانه چارچوب های آلی-فلزی (MOF ها) می تواند فرصتی بی نظیر برای پیشرفت های آتی دستگاه های ذخیره سازی انرژی فراهم کند. در این پژوهش، به منظور طراحی و ساخت ابرخازن هایی کارآمد بر پایه MOF ها، رویکردی متاثر از مطالعات فیزیکی، شیمیایی و الکتروشیمیایی دنبال شد. در گام اول، جهت انتخاب بستری مناسب برای سنتز و مشخصه یابی MOF ها، بستره های رسانای فوم نیکل و لایه های نازک اکسید ایندیوم آلائیده با قلع (ITO) در ضخامت های مختلف مورد مطالعه و بررسی قرار گرفتند. بستره فوم نیکل با برخورداری از سطحی متخلخل و مساحت سطح ویژه بالا همراه با هدایت الکتریکی عالی به عنوان بستره الکترودهای ابرخازنی انتخاب شد. از طرفی مشخصه یابی لایه های ITO ساخته شده به روش تبخیر با باریکه الکترونی (EB) در ضخامت های مختلف (nm 50، nm 100 و nm 140) به روش های فیزیکی و الکتروشیمیایی انجام شد. علاوه بر نتایج آنالیزهای الکتروشیمیایی، نتایج مطالعات ساختار بلوری، آماری، ریخت شناسی و فرکتالی نشان دادکه لایه ITO 140 نانومتری با برخورداری از ویژگی های سطحی قابل قبول، بستری مناسب جهت مطالعات فیزیکی مواد فعـّال الکترودهای ابرخازنی می باشند به طوری که لایه ایجاد شده از مواد فعـّال الکترودی با برخورداری از ناهمواری سطحی غیر متاثر از بستره می تواند جهت بررسی های ساختار بلوری، آماری و ریخت شناسی سطح مورد استفاده واقع گردد. در مرحله دوم، روش یک مرحله ای، درجا، فاقد چسب و زیست سازگار هیدروترمال برای سنتز و ساخت الکترودهای چارچوب های آلی-فلزی ترکیبی (دو فلزی) Ni/Co-BTC و Ni/Zn-BTC و چارچوب های آلی-فلزی (تک فلزی) Ni-BTC، Zn-BTC و Co-BTC به کار گرفته شد. مشخصه یابی الکترودهای چارچوب آلی-فلزی با استفاده از روش های پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)، طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FT-IR)، طیف سنجی فوتوالکترون پرتو ایکس (XPS)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، آنالیز طیف سنجی پاشندگی انرژی پرتو ایکس و نگاشت عنصری (EDX-Mapping) و اندازه گیری سطح ویژه و توزیع اندازه منافذ نمونه (BET و BJH) انجام شد. نتایج حاصل از مشخصه یابی ها نشان داد که الکترودهای Ni/Co-BTC و Ni/Zn-BTC با برخورداری از ویژگی هایی همچون بافت سطحی منسجم تر و همسانگرد تر با اندازه بلورک های کوچک تر، سطوح ناهموارتر و متخلخل تر همراه با اب
   خلاصه پایان نامه
   
   
2. ساخت و بررسی ویژگی های فیزیکی لایه های نازک شفاف شامل اکسید فلزی ZrO2
   لیلا افتخاری 1398
   هدف از این پژوهش، ساخت و بررسی ویژگی های ساختاری و ریخت شناسی سطح لایه های نازک زیرکونیا باتوجه خاص به پارامترهای ناهمواری سطح است. برای این منظور در ابتدا لایه های نازک زیرکونیا (2ZrO) با روش تبخیر پرتو الکترونی برروی زیرلایه کوارتز در دمای C°200 تحت فشارهای جزئی اکسیژن متفاوت، لایه نشانی و سپس به مدت 1 ساعت در دمای C° 500 بازپخت شدند. الگوی پراش اشعه ایکس نمونه ها، مطابق با الگوی پراش زیرکونیای تتراگونال است. با افزایش فشار جزئی اکسیژن، بیشترین اندازه بلورک در فشار جزئی اکسیژن 5- 10 ×7 میلی بار مشاهده شد. این نتیجه توسط تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشر میدانی که افزایش اندازه دانه را نشان C° 500 می داد، تأیید شد. بنابراین افزایش فشار جزئی اکسیژن روند بلورینگی را بهبود بخشیده است. با توجه به افزایش اندازه دانه با افزایش فشار جزئی اکسیژن، نقص در شبکه زیرکونیا کاهش می یابد و این به نوبه خود باعث کاهش چگالی نابجایی ها شده است. طیف فوتولومینسانس (PL ) لایه های نازک زیرکونیا دارای پیک شدید nm 351 (eV53/3) است، این شدت با افزایش فشار جزئی اکسیژن، کاهش می یابد. از آن جا که فعالیت فوتوکاتالیستی مواد نیمه هادی با شدت طیف PL رابطه عکس دارد، می توان گفت افزایش فشار جزئی اکسیژن باعث بهبود فعالیت فوتوکاتالیستی لایه های نازک زیرکونیا شده است. همچنین با افزایش فشار جزئی اکسیژن، قله طیف PL به سمت طول موج های بلندتر جابه جا می شود .(Redshift) بنابراین همان طور که انتظار می رود با افزایش اندازه دانه، گاف انرژی کاهش می یابد. محاسبه پارامترهای ناهمواری سطح با استفاده از داده های میکروسکوپ نیروی اتمی و نیز محاسبات مربوط به تابع همبستگی ارتفاع-ارتفاع نشان داد که ناهمواری سطح لایه های نازک زیرکونیا با افزایش فشار جزئی اکسیژن، افزایش می یابد. درواقع همان طور که پراکندگی به دلیل افزایش فشار جزئی اکسیژن افزایش می یابد، انرژی اتم های جذب سطح شده و درنتیجه توانایی حرکت آن ها روی سطح زیرلایه کاهش می یابد. این ناهمسانگردی در تحرکات اتم های جذب سطح شده باعث افزایش ناهمواری می شود. باتوجه به این که لایه های ساخته شده در فشار جزئی اکسیژن 5- 10 ×(5 و 3، 1) میلی بار، ناهمواری سطح کمتری داشتند بنابراین برای کاربردهای اپتیکی مناسب می باشند. همچنین این لایه ها با داشتن کشیدگی مثبت (بزرگ تر از 2/0) و معیا
   خلاصه پایان نامه
   
   
3. خواص اپتیکی، الکتریکی و میکروساختاری لایه های نازک اکسید فلزی رسانای شفاف
   عاطفه طاهرنیا 1397
   هدف این پایان نامه بررسی خواص اپتیکی، الکتریکی و میکروساختاری لایه های نازک اکسید فلزی رسانای شفاف است. به همین منظور لایه های نازک مختلف به روش های متفاوت تهیه شد: 1) دی اکسید تیتانیم (2TiO) با ضخامت های 50 ، 100 وnm 150 به روش سل ژل 2) دی اکسید تیتانیم (2TiO) بازپخت شده در دماهای 300، 450 و C° 600 به روش تبخیر باریکه الکترونی 3) اکسید قلع ایندیوم (ITO) با دمای زیرلایه متفاوت 200، 300، 400 و °C 500 به روش باریکه الکترونی. در موارد ذکر شده به ترتیب اثر افزایش ضخامت، دمای بازپخت و دمای زیرلایه بر خواص ساختاری،اپتیکی، الکتریکی و ریخت شناسی لایه ها مورد بررسی قرار گرفت. به همین منظور با توجه به شرایط لایه نازک و خواص مورد بررسی از آنالیزهای متفاوت انجام و تحلیل شد. جهت بررسی تشکیل لایه مورد نظر از آنالیز ایدکس استفاده شد. ساختار لایه های نازک با استفاده از الگوی پراش پرتو ایکس و طیف رامان تحلیل شد. جهت بررسی شفافیت لایه ها طیف تراگسیل آن ها تهیه و با استفاده از داده های تجربی مشخصه های اپتیکی لایه ها محاسبه شد. خواص و مشخصه های الکتریکی لایه ها توسط نتایج آزمون های گمانه چهار نقطه ای و آزمون اثر هال به دست آمد. در نهایت جهت بررسی ریخت شناسی لایه ها تصاویر میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) تهیه و مورد تحقیق قرار گرفت. افزایش هر یک از سه مشخصه ضخامت، دمای بازپخت و دمای زیرلایه منجر به بهبود ساختار بلوری لایه های مورد بررسی شد. با افزایش دمای بازپخت لایه-های نازک 2TiO و افزایش دمای زیرلایه ITO، گاف انرژی لایه ها رفتار متفاوتی از خود نشان دادند که می توان علت این اثر را اینگونه توجیه نمود که 2TiO نیمه رسانای خالص و ITO نیمه رسانای آلاییده است و دارای حامل های بار آزاد است. همچنین به این نتیجه رسیدیم که تغییر مشخصه های فوق خواص ریخت شناسی را نیز متاثر می سازد. از آنجا که مشخصه های لایه نشانی به شدت ویژگی های لایه های به دست آمده را تحت تاثیر قرار می دهد با توجه کاربرد مورد نظر می توان حالت بهینه را انتخاب نمود.
   خلاصه پایان نامه
   
   
4. بررسی ساختار و خواص اپتیکی نیم رسانای کادمیوم تلوراید CdTe
   ابراهیم حسنی 1397
   چکیده: در این کار لایه های نازک کادمیوم تلوراید (CdTe) بر روی زیرلایه های نقره و کوارتز تهیه شده به روش تبخیر حرارتی مورد مطالعه قرار گرفتند. برای بررسی خواص ساختاری و مورفولوژی سطح نمونه ها به ترتیب از دستگاههای پراش-سنج پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (FESEM) استفاده شده است. خواص اپتیکی نمونه ها نیز از اندازه گیری طیف های جذب و بازتاب به کمک دستگاه UV-VIS ارزیابی شدند. برای تعیین اثر بازپخت و فشار بر روی نمونه-ها، نمونه ها به مدت یک ساعت تحت دماهای °C300 و °C500 و فشارهایmbar 10-5×10 و mbar 10-5×65 قرار گرفتند. نتایج بدست آمده نشان می دهد اثر دما روی ساختار و خواص اپتیکی لایه نازک بیشتر از اثر فشار است. افزایش دما سبب می-شود پارامترهای ساختاری لایه تغییر کنند. بعنوان مثال، برای نمونه هایی که روی نقره لایه نشانی شدند اندازه کریستالیتی لایه برای جهت گیری ترجیحی (220) از 13 nm به 49.48 nm افزایش می یابد. همچنین اندازه کریستالیتی لایه برای نمونه-هایی که از زیرلایه کوارتز استفاده شده است در جهت گیری ترجیحی (111) از 7.41 nm به 87.10 nm افزایش می یابد. درحالیکه پارامتر شبکه و میکروتنش لایه کاهش می یابد. همچنین با افزایش دما، گاف انرژی لایه نازک روی نقره از 1.75 eV به 1.38 eV کاهش می یابد و برای زیرلایه کوارتز ابتدا کاهش و سپس افزایش می یابد. سایر پارامترهای اپتیکی نیز با تغییر دما تغییر خواهند کرد. افزایش فشار نیز اندازه کریستالیتی لایه نازک لایه نشانی شده روی نقره را از 13 nm به 17.20 nm و لایه نازک لایه نشانی شده روی کوارتز را از 7.41 nm به 31.5 nm افزایش می دهد. نتایج آنالیز طیف سنج فرابنفش-مرئی نشان می دهد با افزایش فشار، گاف انرژی لایه نازک از 1.75 eV به 1.4 eV کاهش می یابد درحالیکه برای نمونه های با زیرلایه کوارتز از 1.5 eV به 1.57 eV افزایش پیدا می کند. تصاویر بدست آمده از مورفولوژی سطح نتایج آنالیزهای ساختاری و اپتیکی را تایید می کند.
   خلاصه پایان نامه