پایان نامه آماده
دانلودپایان نامه ارشد رشته فیزیک مورفولوژی، بررسی خواص الکتریکی - اپتیکی برمو ایندیوم فتالوسیانین و بررسی خواص حسگری گاز اکسیژن بافرمت ورد وقابل ویرایش تعدادصفحات85
چکیده
در این پژوهش، خواص الکتریکی - اپتیکی برموایندیوم فتالوسیانین و به کارگیری آن به عنوان حسگر گازی مورد مطالعه قرار می گیرد. لایه های نازک فتالوسیانین برموایندیوم به روش پرتو الکترونی بین الکترودهای آلومینیوم به صورت ساندویچی تهیه شد. مورفولوژی نمونه ها توسط میکروسکوپ الکترونی ( SEM ) مورد تحقیق قرار گرفت و نانوساختار بودن سطح لایه مشاهده شد. با افزایش دما جریان به صورت غیر خطی ( غیر اهمیک) افزایش می یابد. مقدار انرژی فعال سازی از وابستگی رسانندگی به دما محاسبه گردید. مقدار گاف نواری اپتیکی برموایندیوم فتالوسیانین به کمک طیف جذبی محاسبه گردید. قطعه ساخته شده می تواند به عنوان حسگر گازی و همچنین به عنوان سلول خورشیدی ( با توجه به گاف نواری اپتیکی پهن 3.27 الکترون ولت) مورد استفاده قرار گیرد. آنالیز های I-V نشان می دهند که در دماهای بالا و در حضور گاز اکسیژن با افزایش ولتاژ، جریان برای نمونه با لایه نشانی nm80 فتالوسیانین ، افزایش می یابد و نمونه لایه نشانی شده، در دمای اتاق مناسب ترین نمونه برای حسگری گاز می باشد.
مقدمه
در شروع قرن بیست و یکم، با انقلاب تازه ای در الکترونیک مواجه هستیم که این امر ناشی از توسعه و ادارک طبقه جدیدی از مواد هست که عموما به نیمه رساناهای آلی معروفند. با اختراع ترانزیستور در اواسط قرن اخیر، نیمه رساناهای غیر آلی همچون سیلیسیوم و ژرمانیوم نقش عمده ای را به عنوان مواد پر کاربرد در الکترونیک بر عهده داشتند. در همان سال ها، تغییر قطعات الکترونیکی (که بیشتر به صورت لوله های خلا بودند) با قطعات جدید حالت جامد نقطه عطفی در پیشرفت بود، بطوریکه در اواخر قرن بیستم این پیشرفت منجر به پیدایش نیمه رساناهای میکروالکترونیک گردید. به یقین می توان گفت نیمه رساناهای آلی ماده جدیدی نیستند. اولین مطالعه بر روی این مواد در مورد رسانندگی نوری و تاریکی بلور آنتراسن به اوایل قرن بیستم بر می گردد. ]1[ بعد از آن با کشف الکترولومینسانس در سال 1960، بلور های مولکولی مورد بررسی تعداد زیادی از محققان قرار گرفت. این تحقیقات میتواند پایه ی فرایند های درگیر در گذار نوری و انتقال حامل های بار در این مواد باشد. ]2-3[ با وجود این، علی رغم همه اصول جدیدی که در نیمه رساناهای آلی همچون دیود های الکترولومینسانس به کار گرفته می شود اما کارکرد آنها در علوم تصویر شبیه به همان هایی است که در ابزار آلات تصویری امروزی استفاده می شود. ]4[ اساسی ترین مشکلی که استفاده از آن ها را اکنون محدود می کند، کارکرد در ولتاژ های بالاست که این به خاطر به کار گیری مواد بلوری در ضخامت های میکرو متر تا میلی متر است. در سال 1970 با سنتز موفقیت آمیز پلیمر های مخلوط و کنترل آلاییده گی آن ها ، گروه دیگری از نیمه رسانا های آلی بنیان گذاری شد ]5[ که منجر به جایزه نوبل در شیمی در سال 2000 گردید. این پلیمر های رسانا به همراه نیمه رساناهای آلی ( پلیمر های مولکولی آلاییده) نقطه آغازی برای کاربرد در الکترونیک آلی به عنوان لایه های رسانش ]6[ گردید. استفاده از مواد نیمه رسانای غیر آلاییده تا سال 1980 ادامه داشت و این بیشتر به خاطر اثر فتوولتایی کافی آنها در نیمه رساناهای آلی نا همگن نوع n و نوع p بود. اصلی ترین انگیزه برای استفاده از نیمه رسانا های آلی با اثبات کارایی عظیم این مواد در دیود های الکترولومینسانس بود که به صورت لایه های نازک به روش تبخیر در خلا ساخته شد. ]7[ تلاش های زیادی در آزمایشگاه های دانشگاهی و صنعتی در طی 15 سال اخیر صورت گرفت، عمده این تلاش ها کار بر روی دیود های نوری آلی بود که منجر به ساخت اولین نمایشگرOLED شد. ]8[ از دیگر کابرد های نیمه رسانا های آلی می توان به حسگر های گازی ]9[، سلول های خورشیدی ]10 [و ترازیستور های اثر میدانی آلی ]11[ اشاره کرد. 1-2 مواد همانطور که در بالا اشاره شد، دو گروه از مواد نیمه رسانای آلی وجود دارد: موادی با وزن مولکولی پایین و پلیمر ها. در حالت کلی هر دوی این مواد به صورت سیستم های الکترونی می باشند که از طریق هیبریداسیون اوربیتال های اتم های کربن در این مولکول ها به وجود می آیند(شکل 1 را ببینید).
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول: نیمه رسانا ها و لایه های نازک
1-1مقدمه 1
2-1مواد 2
1-3 خواص اساسی نیمه رساناهای آلی 4
1-4 رابطه نوار انرژی 6
1-5 ساختار قطعات و خواص آنها 10
1-6 لایه های نازک 10
1-6-1 مفهوم لایه های نازک 11
1-6-2 خواص لایه های نازک 12
1-6-3 خواص الکتریکی 12
1-6-4 خواص نوری 13
فصل دوم: فتالوسیانین و حسگر
2-1 مقدمه 15
2-2 ویژگی های فتالوسیانین 15
2-3 کاربرد های ترکیبات فتا لوسیانین در صنعت 16
2-4 تعریف حسگر و کاربرد های آن 17
2-5 خصوصیت حسگر ها 18
2-6 حسگر های گازی 19
2-7 حسگر گازی فتالوسیانین 19
فصل سوم: دستگاه های اندازه گیری
3-1 مقدمه 22
3-2 روش های تبخیر 22
3-2-1 گرم کردن مقاومتی مستقیم 22
3-2-2 گرم کردن مقاومتی غیر مستقیم :(سیستم تبخیر حرارتی) 22
3-2-3 گرم کردن بوسیله باریکه الکترونی (سیستم تبخیربا باریکه الکترونی و رسوب فیزیکی بخار با باریکه الکترون 24
3-3 سیستم های خلاء 26
3-4 تبخیر در خلاء 27
3-4-1 مبانی فیزیکی 27
3-4-2 روش های تجربی 28
3-5 قسمت های اصلی دستگاه لایه نشانی در خلاء 28
6-3 طریقه ی استفاده از دستگاه لایه نشانی آزمایشگاه ماده چگال 38
3-7 زیر لایه ها و خواص آنها 40
3-8 پراش اشعه ایکس و تکنیک های XRD 41
3-8-1 روش لاوه (Laue method) 42
3-8-2 روش کریستال چرخان (Rotating crystal) 43
3-8 -3 روش پودری 41
3-8-1 روش لاوه (Laue method) 42
3-9 میکروسکوپ الکترونی روبشی و تعیین مورفولوژی 46
فصل چهارم : مراحل ساخت نمونه و آنالیز داده ها
4-1 مراحل ساخت نمونه های برم ایندیوم فتالوسیانین 49
4-1-1 آماده سازی زیر لایه 49
4-1-2 لایه نشانی برم ایندیوم فتالوسیانین در خلاء 50
4-1-3 ساخت قطعات 52
4-2بررسی ریخت شناسی و ساختاری ماده 55
4-3 اندازه گیری بر روی طیف جذبی لایه های نازک UV.VISIBLE 64
4-4 خواص الکتریکی DC 67
4-4-1 خواص الکتریکی قطعه Al/BrInPc/Al 67
4-4-2 وابستگی رسانندگی به دما و اندازه گیری انرژی فعالسازی 76
4-5 بررسی نمونه ها در حضور گاز اکسیژن 78
4-6 نمودار های پاسخ –ولتاژ(sensitivity) 81
نتیجه گیری 84
پیشنهادات 85
منابع 86
پایان نامه ارشد رشته فیزیک مورفولوژی، بررسی خواص الکتریکی - اپتیکی برمو ایندیوم فتالوسیانین و بررسی خواص حسگری گاز اکسیژن