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.