12605

12605

تجزيه و تحليل ارتعاشي كانتيلور نانوربات AFM چند لايه سري و موازي پيزوالكتريك در مد دامنه در محيط هوا

كارشناسي ارشد

مكانيك - طراحي كاربردي

آبان ماه 1392

آبان ماه 1392

دكتر حبيب نژاد كورايم

چكيده در سال¬هاي اخير، نانوتكنولوژي پيشرفت قابل ملاحظه¬اي در زمينه تحقق ساخت تجهيزات تصويرسازي در مقياس اتمي داشته و ميكروسكوپ نيروي اتمي AFM يكي از شناخته شده¬ترين اين تجهيزات است. ميكروكانتيلورهاي پيزوالكتريكي كه تاكنون به صورت تجاري در ميكروسكوپ¬هاي AFM مورد استفاده قرار گرفته است، ميكروكانتيلورهايي با يك لايه پيزوالكتريك مي¬باشند كه در آنها از لايه پيزوالكتريك به عنوان حسگر يا محرك استفاده مي¬شود. اما روش ديگري كه براي تحريك و اندازه¬گيري تغيير شكل همزمان وجود دارد بكارگيري دو لايه پيزوالكتريك مي¬باشد (يك لايه محرك و ديگري اندازه¬گير). هدف اين پايان¬نامه بررسي اينگونه ميكروكانتيلورها مي¬باشد. براي اين منظور در ابتدا، با بكارگيري اصل هميلتون معادله حركت ارتعاشي ميكروكانتيلور كه به صورت تير پيوسته و بر اساس تئوري تير اويلر-برنولي مدل شده است، استخراج گرديده است. سپس با بكارگيري روش المان محدود به حل معادله ديفرانسيل حاصله پرداخته شده و سپس پاسخ زماني ميكروكانتيلور با استفاده از روش انتگرالگيري عددي نيومارك بدست آمده است. در ادامه روابط شار و جريان خروجي از سنسور پيزوالكتريك ميكروكانتيلور نيز استخراج شده است. با توجه به اينكه در شبيه¬سازي رفتار ارتعاشي ميكروكانتيلورها، نيروي مويينگي نيز به نوك ميكروكانتيلور وارد مي¬شود، لذا از نتايج بدست آمده مي¬توان به تطابق قابل قبول جريان خروجي از لايه پيزوالكتريك با تغييرات دامنه نوك ميكروكانتيلور در حركت ارتعاشي اشاره نمود. نتايج نشان مي¬دهد كه در ميكروكانتيلور تكه¬اي، در صورتيكه تكه محرك در سمت چپ و متصل به پايه ميكروكانتيلور باشد، بيشترين دامنه را ايجاد مي¬كند. همچنين نتايج حاصل از توپوگرافي سطح حاكي از آن است كه بهترين تصويربرداري زماني حاصل مي¬شود كه ميكروكانتيلور پيزوالكتريك داراي آرايش موازي متقارن باشد. در پايان نيز آناليز حساسيت دامنه و جريان خروجي از سنسور برحسب پارامترهاي هندسي لايه-هاي ميكروكانتيلور انجام شده و نتايج آن مورد تجزيه و تحليل قرار گرفته است. واژه‌هاي كليدي: ميكروسكوپ نيروي اتمي، كانتيلور پيزوالكتريك چند لايه، آرايش موازي و سري، مد دامنه، نيروي مويينگي