چکیده

در سال‌های اخیر آلیاژ سه‌گانهGST به‌عنوان اصلی‌ترین ماده حافظه‌های تغییرفازدهندهمورد توجه قرارگرفته که این قابلیت مهم ناشی از تغییر فاز بسیار سریع و برگشت‌پذیر بین ساختار کریستالیو آمورف در آن است. در این پژوهش، برای نخستین بار به مدل‌سازی میدان فاز پدیده کریستالی-بی‌شکل‌شدن با حضور اثرات مکانیک در این آلیاژ پرداخته شده‌است. تا پیش از این، انرژی آزاد در مدل میدانفاز برای این آلیاژ تنها شامل ترم‌های دوچاهه، حرارتی و گرادیان می‌گردید، از این‌رو مدل میدانفاز تنها قادر به بررسی کریستال / بی‌شکل‌شدن تحتتغییرات دمایی بود که حتی در این موارد هم عدم در نظر گرفتن تنش داخلی و تغییرشکل ساختاری منجربه نتایج غیرفیزیکی می‌گردید. در اینپژوهش، نشان‌داده‌شد که اثر مکانیک و نیروی محرکه ناشی از آن درقالب کرنش‌های استحاله وحرارتی و تنش‌های الاستیک وغیرالاستیک تأثیر چشمگیری بر پدیده کریستالی- بی‌شکل‌شدن حتی بدون اعمالگرادیان حرارتی، بار مکانیکی و اثرات سطحی می‌گذارد. در مجموع، با لحاظ‌کردن اثرات مکانیکی در مدل، برای نخستین‌بار استحاله کریستالی- بی شکل شدن این آلیاژتحت بارهای مکانیکی و حرارتی و به‌کمک کوپل معادلات میدان فاز و الاستیسیته مورد بررسی قرار گرفت.بخش دیگر این پژوهش، اضافه نمودن لایه سطحی خارجی برای نانوساختارGST و بررسی اثراتآن بر فرآیند کریستال-بی‌شکل‌شدناست. این لایه با ضخامت معین و با استفاده از یک پارامترمشخصه جدید در ناحیه مرزیتعریف‌شده که درآن خواصماده به‌صورتپیوسته از جامد به گاز تغییر می‌کند. لذا برای ناحیه مرزی، معادله میدان فاز جدیدی شاملاثرات لایه سطحی در کنار معادلات الاستیسیته برای استحاله کریستال-بی شکل شدناستخراج شد و مسائلی برای تعیین محدود فیزیکی ضخامت لایه سطحی ارائه و اثر آن برنحوه استحاله بررسی گردید. در بخش دیگر این رساله نیز اثرات ترموالکتریک ناشی ازاعمال ولتاژ بر روی نانو فیلم GST به‌کمک مدل میدان فاز مورد بررسی قرار گرفت که این مدل علاوه بر معادلات میدانفاز و الاستیسیته، معادلات هدایت حرارتی و پواسون برای لحاظ نمودن اثر ترموالکتریکرا در بر می‌گیرد.به‌کمک این مدل،نحوه تغییرات دما و به‌تبع آن، استحاله کریستالی- بی شکل شدن تحت ولتاژ خارجی بررسی و ولتاژبحرانی کریستالی شدن استخراج گردید. قابل‌ذکر است شبیه‌سازی عددی مدل‌های مذکور در نرم‌افزار چند فیزیکی کامسول انجام و صحت سنجی واعتبار سنجی‌هایموردنیاز صورت گرفت.

کلماتکلیدی: روش میدان فاز، آلیاژ GST، استحاله فازیکریستالی-بی‌شکل‌شدن، کرنش استحاله، کشش سطحی، اثر لایه سطحی خارجی، ترموالکتریک،پواسون.