Skip to main content
SUPERVISOR
رحمت اله عمادی (استاد راهنما) احمد ساعت چی (استاد مشاور) علی قاسمی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohammad Rezazadeh
محمد رضازاده

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1389
Si 2 N 2 O is considered as a new great potential structural/functional candidate in place of Si 3 N 4 . The amorphous Si 3 N 4 nanopowder was incorporated into silica sol by adding of MgO and Y 2 O 3 as sintering aid. Synthesized powders were heated by spark plasma sintering at a heating rate of 100 o C/min yielded fully dense compacts at 1550 and 1750 o C for 40 min. The phase formation of samples was characterized by X-ray diffraction technique and Raman spectroscopy. The microstructure was studied by field emission scanning electron microscopy equipped by energy dispersive X-ray spectroscopy. Optical emissivity of Si 2 N 2 O phase was investigated by photoluminescence spectroscopy. The obtained results confirm that employing MgO in compare to the Y 2 O 3 could promote the fabrication of a fully dense pure Si 2 N 2 O specimen by at much shorter time than conventional sintering. Si 2 N 2 O have a strong, stable blue emission band centered at 455 nm with excitation wavelengths of 240 nm.. Keywords: Si 2 N 2 O, Spark plasma sintering, reaction sintering, Optical emittion.
سیلیکون اکسی نیترید، تنها ترکیب موجود در سیستم SiO 2 -Si 3 N 4 است. این ترکیب به علت خواص منحصر به فرد فیزیکی و اپتیکی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. هدف از این پژوهش، سنتز Si 2 N 2 O و ساخت نمونه توده ای از این ترکیب، با هدف بررسی خواص فیزیکی و اپتیکی آن است. بدین منظور مخلوط پودری با نسبت مولی مساوی از Si 3 N 4 و SiO 2 به همراه افزودنی های MgO و Y 2 O 3 ، در درصد های مختلف آماده شد. تف جوشی در زمان ها و دماهای مختلف به وسیله فرایند تف جوشی پلاسمایی جرقه ای و تف جوشی بدون فشار انجام شد. جهت بررسی های فازی از آزمون پراش پرتو ایکس استفاده شد. بررسی های میکروسکوپی به وسیله آزمون های میکروسکوپی الکترونی روبشی گسیل میدانی و میکروسکوپی الکترونی عبوری انجام شد. آزمون FTIR و رامان جهت مشخصه یابی گروه های پیوندی انجام شد. خواص فیزیکی پودر های فراوری شده و نمونه های سنتز شده و اثرات افزودنی روی آن، به وسیله آزمون های طیف سنجی فوتو لومینسانس و بازتاب پخشی ارزیابی شد. نتایج نشان داد، تشکیل فاز Si 2 N 2 O بدون حضور افزودنی، حتی در زمان های طولانی نیز امکان پذیر نیست. حضور MgO در در صد های وزنی کمتر (2 در صد وزنی) از آنچه تاکنون گزارش شده است (در مقایسه با فرایند پرس گرم) در فرایند منجر به تشکیل کامل فاز Si 2 N 2 O شد. فاز Si 2 N 2 O در نمونه دارای 2 در صد وزنی MgO پس از تف جوشی به روش در دمای 1750 درجه سانتی گراد به مدت 20 دقیقه، در حدود 60 درصد وزنی کل ساختار را تشکیل داد. تف جوشی بدون فشار پس از فرایند به مدت 30 دقیقه در دمای 1700 درجه سانتی گراد موجب تکمیل فرایند رشد فاز Si 2 N 2 O و ایجاد یک ساختار تک فاز گردید. فرایند مذکور موجب ایجاد چگالی 100% به نسبت چگالی تئوری فاز Si 2 N 2 O شد. تخمین گاف نواری فاز Si 2 N 2 O به وسیله آزمون DRS نشان داد که Si 2 N 2 O دارای گاف نواری در حدود eV 3/5 است. سطوح انرژی میانی در گاف انرژی این فاز دیده نشد. در طول موج های تحریک 325 و 580 نانومتر که فوتون فرودی، انرژی کمتری از گاف نواری فاز Si 2 N 2 O دارد، هیچ اثر فوتو لومینسانسی دیده نشد. در طول موج تحریک 230 نانومتر، طیف نشری، دارای نشر قوی در ناحیه رنگ آبی (455 نانومتر) بود. این نشر، ناشی از برانگیختگی در گاف نواری است. نتایج آزمون نشر و DRS مبین آن است که هیچ تراز انرژی میانی در گاف نواری ساختار الکترونی فاز Si 2 N 2 O سنتز شده وجود نداشت. ثابت دی الکتریک ('?) فاز Si 2 N 2 O در فرکانس 12 تا 18 گیگاهرتز بین 7 تا 5/7 بود. تانژانت اتلاف (tan?) این فاز نیز در همین محدوده فرکانس در حدود 0073/0 ثبت شد. خواص فیزیکی و نوری اندازه گیری شده این فاز، بدون دخالت عوامل فرایندی همچون تخلخل و عوامل ساختاری مانند ناخالصی، فاز ثانویه و عناصر دوپ شده در ساختار Si 2 N 2 O، بدست آمده اند و می توان آنها را به عنوان خواص نزدیک به خواص ذاتی این فاز در نظر گرفت. کلمات‌کلیدی: سیلیکون اکسی نیترید، تف جوشی پلاسمای جرقه ای، گاف نواری، ثابت دی الکتریک، نشر فوتو لومینسانس

ارتقاء امنیت وب با وف بومی