Skip to main content
SUPERVISOR
رحمت اله عمادي (استاد راهنما) احمد ساعت چي (استاد مشاور) علي قاسمي (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.
چکيده سيليکون اکسي نيتريد، تنها ترکيب موجود در سيستم SiO 2 -Si 3 N 4 است. اين ترکيب به علت خواص منحصر به فرد فيزيکي و اپتيکي بسيار مورد توجه قرار گرفته است. هدف از اين پژوهش، سنتز Si 2 N 2 O و ساخت نمونه توده اي از اين ترکيب، با هدف بررسي خواص فيزيکي و اپتيکي آن است. بدين منظور مخلوط پودري با نسبت مولي مساوي از Si 3 N 4 و SiO 2 به همراه افزودني هاي MgO و Y 2 O 3 ، در درصد هاي مختلف آماده شد. تف جوشي در زمان ها و دماهاي مختلف به وسيله فرايند تف جوشي پلاسمايي جرقه اي و تف جوشي بدون فشار انجام شد. جهت بررسي هاي فازي از آزمون پراش پرتو ايکس استفاده شد. بررسي هاي ميکروسکوپي به وسيله آزمون هاي ميکروسکوپي الکتروني روبشي گسيل ميداني و ميکروسکوپي الکتروني عبوري انجام شد. آزمون FTIR و رامان جهت مشخصه يابي گروه هاي پيوندي انجام شد. خواص فيزيکي پودر هاي فراوري شده و نمونه هاي سنتز شده و اثرات افزودني روي آن، به وسيله آزمون هاي طيف سنجي فوتو لومينسانس و بازتاب پخشي ارزيابي شد. نتايج نشان داد، تشکيل فاز Si 2 N 2 O بدون حضور افزودني، حتي در زمان هاي طولاني نيز امکان پذير نيست. حضور MgO در در صد هاي وزني کمتر (2 در صد وزني) از آنچه تاکنون گزارش شده است (در مقايسه با فرايند پرس گرم) در فرايند منجر به تشکيل کامل فاز Si 2 N 2 O شد. فاز Si 2 N 2 O در نمونه داراي 2 در صد وزني MgO پس از تف جوشي به روش در دماي 1750 درجه سانتي گراد به مدت 20 دقيقه، در حدود 60 درصد وزني کل ساختار را تشکيل داد. تف جوشي بدون فشار پس از فرايند به مدت 30 دقيقه در دماي 1700 درجه سانتي گراد موجب تکميل فرايند رشد فاز Si 2 N 2 O و ايجاد يک ساختار تک فاز گرديد. فرايند مذکور موجب ايجاد چگالي 100% به نسبت چگالي تئوري فاز Si 2 N 2 O شد. تخمين گاف نواري فاز Si 2 N 2 O به وسيله آزمون DRS نشان داد که Si 2 N 2 O داراي گاف نواري در حدود eV 3/5 است. سطوح انرژي مياني در گاف انرژي اين فاز ديده نشد. در طول موج هاي تحريک 325 و 580 نانومتر که فوتون فرودي، انرژي کمتري از گاف نواري فاز Si 2 N 2 O دارد، هيچ اثر فوتو لومينسانسي ديده نشد. در طول موج تحريک 230 نانومتر، طيف نشري، داراي نشر قوي در ناحيه رنگ آبي (455 نانومتر) بود. اين نشر، ناشي از برانگيختگي در گاف نواري است. نتايج آزمون نشر و DRS مبين آن است که هيچ تراز انرژي مياني در گاف نواري ساختار الکتروني فاز Si 2 N 2 O سنتز شده وجود نداشت. ثابت دي الکتريک ('?) فاز Si 2 N 2 O در فرکانس 12 تا 18 گيگاهرتز بين 7 تا 5/7 بود. تانژانت اتلاف (tan?) اين فاز نيز در همين محدوده فرکانس در حدود 0073/0 ثبت شد. خواص فيزيکي و نوري اندازه گيري شده اين فاز، بدون دخالت عوامل فرايندي همچون تخلخل و عوامل ساختاري مانند ناخالصي، فاز ثانويه و عناصر دوپ شده در ساختار Si 2 N 2 O، بدست آمده اند و مي توان آنها را به عنوان خواص نزديک به خواص ذاتي اين فاز در نظر گرفت. کلمات‌کليدي: سيليکون اکسي نيتريد، تف جوشي پلاسماي جرقه اي، گاف نواري، ثابت دي الکتريک، نشر فوتو لومينسانس

ارتقاء امنیت وب با وف بومی