رفتن به محتوای اصلی
x

جلسه دفاع پایان ­نامه رساله دکتری (آقای سجاد محبی)

موضوع: ارائه مدل سازگار ترمودینامیکی میدان فاز کوپل با مکانیک و دربرگیرنده لایه سطحی خارجی برای پدیده بی­ شکل شدن آلیاژ سه­ گانه GST

ارائه دهنده: سجاد محبی

استادان راهنما: جناب آقای دکتر جوانبخت

استادان مشاور: جناب آقای دکتر عطاریانی

استادان داور: جناب آقای دکتر سیلانی، جناب آقای دکتر جمشیدیان

چکیده

استحاله فازی موجب بروز خواص متفاوتی در ساختار و خواص ماده می­ شودکه گاهی با تغییر در حالت ماده همراه بوده و گاهی نیز بدون رخ­دادن تغییر حالت تنها با تغییر در ساختار کریستالی ماده ایجادمی ­شود. تاکنون مطالعات فراوانی پیرامون موادتغییر فاز دهنده بالاخص آلیاژهایی که برپایه عناصر گروه 16 جدول تناوبی یا عناصر کالکوژن تولیدشده ­اند، باکاربری­ های متعدد حرارتی، الکتریکی و اوپتیکی انجام­ گرفته است. از جمله مهمترین این مواد، آلیاژ سه­ گانه GST متشکل از عناصر ژرمانیوم ، آنتیموان و تلوریوم است که کاربرد ویژه آن در حافظه­ه ای تغییرفازدهنده بواسطه تغییر فاز بین ساختارکریستالی و آمورف مورد توجه قرار گرفته ­است. مطالعاتی که بر روی این ماده انجام ­شده عموماً برپایه استفاده از معیارهای ترمودینامیکی و همچنین شبیه‌ سازی اتمی و مطالعات تجربی و آزمایشگاهی­ بوده است اما علاوه بر روش‌های مذکور، رویکرد مهم دیگری برای بررسی رفتار این ماده تحت عنوان روش میدان فاز وجود دارد که می‌تواند به‌ خوبی به بررسی ترمودینامیک، سینتیک و تغییرات ساختاری در این ماده بپردازد که تاکنون نیز توسط برخی محققین مورد مطالعه­ شده اما در این پایان‌ نامه، برای نخستین بار به مدل‌ سازی میدان فاز پدیده بی شکل­ شدن با حضور اثرات مکانیک در این آلیاژ پرداخته می‌شود. تا پیش از این، انرژی آزاد مدل­ های ارائه­ شده تنها شامل ترم ­های دوچاهه، حرارتی و گرادیان می­ گردید و لذا مدل میدان فاز تنها قادر به بررسی استحاله بی­شکل شدن تحت تغییرات دمایی بود که حتی در این موارد هم عدم در نظر گرفتن تنش داخلی و تغییرشکل ساختاری منجر به نتایج غیرفیزیکی می­ گردد. در این پایان­ نامه نشان ­داده­ خواهدشد که اثر مکانیک در ترم ­های کرنش استحاله، تنش غیرالاستیک (کشش سطحی) و تنش الاستیک تاثیر چشمگیری بر ایجاد تمرکز تنش بالا در ناحیه صفحه ­مشترک ­فازی و ناهمگنی تنش در نمونه شده و عامل اصلی تغییرمورفولوژی فازحتی بدون اعمال گرادیان حرارتی و عدم لحاظ اثرات سطحی چه دردماهای بالاتر وبه­ خصوص پایین­ تر از دمای ذوب است. در مجموع بالحاظ اثرات مکانیکی درمدل، برای نخستین بار استخراج شرایط استحاله، تعادل و پایداری برمبنای تنش و دمانیز امکان­ پذیرخواهدبود که روابط تحلیلی مربوطه استخراج و با نتایج عددی نانوساختارها مقایسه می­ گردد. نوآوری مهم دیگر این رساله، تعریف لایه­ سطحی­ خارجی برای­ نانوساختار GST و بررسی اثرات آن برترمودینامیک، نانوساختار و سینتیک بی­ شکل ­شدن است. این­ لایه با ضخامت معین و با استفاده ازیک­پارامترمشخصه ­جدید­ درناحیه مرزی­ تعریف­ می­ گردد که درآن خواص ماده بصورت پیوسته از GST جامدبه­ گازتغییر می­ نماید. این پژوهش ارائه کننده مدلی  چند فیزیکه شامل معادلات مربوط به میدان فاز، انتقال حرارت،  معادله پواسون برای شبیه ­سازی اثر ترموالکتریک و معادلات الاستیسیته است که به منظور حل این سیستم معادلات، از نرم ­افزار شبیه­ ساز چند فیزیکه کامسول استفاده ­می­ شود.

 

کلمات کلیدی: روش میدان فاز، آلیاژ GST، استحاله فازی کریستال-آمورف، کرن استحاله، کشش سطحی، اثر لایه سطحی خارجی.

 

 

 

 

 

 

 

تحت نظارت وف بومی