فهرست مطالب

مجله فیزیک کاربردی
سال سیزدهم شماره 4 (پیاپی 35، زمستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/10/01
  • تعداد عناوین: 9
|
  • فاطمه مهدیزاده، مهدی خزاعی نژاد قره تکان* صفحات 7-19

    در دو دهه اخیر طراحی حسگرهای اپتیکی در ناحیه تراهرتز جهت کاربرد در علوم زیستی و پزشکی مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در کار حاضر، طراحی یک حسگر اپتیکی به کمک ساختارهای دو بعدی و دوره ای از حلقه های گرافنی که بر روی یک زیرلایه دی الکتریک قرار گرفته پیشنهاد شده است. حسگر ضریب شکست پیشنهادی بر اساس پدیده تشدید پلاسمون سحطی عمل می کند. در ابتدا با تغییر پارامترهای هندسی ساختار، پارامترهای بهینه جهت عملکرد حسگر استخراج شده است. سپس میزان حساسیت حسگر بر اساس تغییر ضریب شکست محیط اطراف محاسبه شده است. میزان حساسیت حسگر پیشنهادی برابر با μm/RIU 11.2 است. مقدار حساسیت حسگر پیشنهادی باوجود سادگی ساختار هندسی آن از حسگرهای با ساختار مشابه بیشتر است. همچنین با افزایش ضریب شکست محیط سنجش کیفیت عملکرد حسگر تا حدودی کاهش می یابد. با مقیاس بندی مناسب حسگر پیشنهادی می توان از آن جهت آشکارسازی آلودگی های موجود در هوای اطراف حسگر استفاده کرد.در کار پیش رو از بسته نرم افزاری لومریکال که مبتنی بر روش تفاضل های متناهی در بازه زمانی عمل می کند، برای رسیدن به این هدف استفاده شده است.

    کلیدواژگان: حسگر پلاسمونیک، مواد دوبعدی، روش تفاضل های محدود بازه زمان، حساسیت، ضریب شایستگی
  • حسن خلیلی*، معصومه دالوند صفحات 20-33

    تجزیه و تحلیل قدرت گذارهای الکترومغناطیسی یکی از روش های مطالعه توسعه هسته های اتمی انفجار بزرگ و چرخه سوخت ستارگان در اخترفیزیک هسته ای، سنتز هسته ای و گیراندازی پرتوی هسته ها است. از این رو مطالعه هسته هایی با عدد جرمی (A) 11، چون 11C و 11B، از اهمیت بالایی برخوردار بوده که با گیراندازی تابشی پروتون در 10B تولید می شوند. در این پژوهش، وابستگی احتمال گذار کاهش یافته مربوط به چهارقطبی الکتریکی [B (E2)]  و دوقطبی مغناطیسی [B (M1)]  که در گیراندازی تابشی پروتون به کمک هسته 10B رخ می دهد، بررسی شده است که به انرژی برانگیختگی و اسپین- پاریته حالات درگیر برای رخ دادن گذارهای E2 و M1 بستگی دارد. چارچوب نظری محاسبات براساس الگوی پتانسیل وودز- ساکسون وM3Y  برای ایجاد حالت های پایه و برانگیخته C11 استفاده شده است. نتایج بدست آمده براساس هریک از الگوهای پتانسیل های یاد شده، همخوانی مطلوبی دارند. مشخص شد که B (E2) با افزایش انرژی تحریک شده بدون توجه به اسپین حالت های برانگیخته افزایش می یابد. در حالی که B(M1) به اسپین حالت های برانگیخته بسیار حساس بوده و در حالت های -(3/2) جدا از انرژی تحریک شده هستند.‏

    کلیدواژگان: احتمال گذار کاهش یافته، پتانسیل وودز- ساکسون، پتانسیل دبل فولدینگ M3Y، گذار الکترومغناطیس
  • سیما ضیغمی*، احسان توابی، هدیه روستایی صفحات 34-56

    بادهای خورشیدی نتیجه ی فوران جریانات پلاسما از تاج خورشید می باشند. این پلاسما که از ذرات پروتون، الکترون، پرتو ایکس و امواج رادیویی تشکیل شده است، به ناحیه ی هلیوسفر نفوذ کرده و از فضای بین سیارات با انرژی جنبشی و انرژی حرارتی بالایی به سمت کره ی زمین شتاب می گیرد. افزون بر این، در صورت برخورد با اتمسفر زمین سبب مختل شدن زندگی بشر می گردد. اما با وجود میدان مغناطیسی زمین و فرآیند اتصال مجدد مغناطیسی که در این ناحیه اتفاق می افتد ناحیه ی مگنتوسفر زمین همچون یک سپر عمل کرده و مانع از تاثیر گذاری این مواد بر روی کره ی زمین می گردد. استفاده از داده های ماهواره ها به منظور دست یابی به داده های مورد نیاز برای بررسی انواع پدیده هایی که در اطراف خورشید رخ می دهد، بهترین و مطمین ترین روش از نظر درستی و به روز بودن داده ها می باشد. در این مقاله از داده های ماهواره ی هواشناسی گویس، فضاپیمای لاسکو و رصد خانه ی دینامیکی خورشید بهره گرفته شده است. برای بررسی دقیق همبستگی بین فوران های خورشید و تغییرات لایه مگنتوسفر زمین  از روش تحلیل موجک با موج پایه مورلت استفاده شده است که ابزار مهمی برای پردازش نوسانات می باشد. نتایج محاسبات عددی دقیق این پژوهش نشان داد که همبستگی قوی بین فعالیت های مغناطیسی خورشید و ایندکس های مشخصه لایه مگنتوسفر زمین وجود دارد که به پیروی از آن می تواند بر روی اتمسفر زمین نیز تاثیر بگذارد.

    کلیدواژگان: شراره خورشیدی، میدان مغناطیسی، ذرات پروتون، ذرات الکترون، پرتو ایکس
  • آمنه کارگریان* صفحات 57-69

    در این مقاله، با استفاده از شبیه سازی ذره ای دوبعدی پلاسما، شتاب الکترون در رژیم حبابی در اثر برهم کنش پالس لیزری پرشدت کوتاه با یک پلاسمای رقیق دارای رمپ چگالی مورد بررسی قرار گرفته است. در اثر نیروی پاندرماتیو لیزری، موج پلاسمایی و میدان الکتریکی متناظر با آن در پلاسما تشکیل می شود. الکترون های تزریق شده در ناحیه ی متمرکزکننده و شتاب دهنده موج پلاسمایی می توانند از موج انرژی گرفته و تا انرژی هایی از مرتبه گیگالکترون ولت شتاب داده شوند. نتایج شبیه سازی ذره ای دوبعدی نشان می دهد با افزایش شیب چگالی پلاسما، سرعت فاز موج پلاسمایی ایجاد شده افزایش و طول موج متناظر با آن کاهش می یابد. این امر موجب جابجایی ناحیه ی متمرکزکننده و شتاب دهنده موج پلاسمایی و در نهایت افزایش طول شتاب در فرآیند شتابدهی الکترون می گردد. با در نظر گرفتن پالس لیزری با دامنه شدت بدون بعد ، پهنای پالس  و پلاسما با رمپ چگالی به طول ، میدان الکتریکی شتابدهنده متناظر با موج پلاسمایی با دامنه ی  بدست آمد. نتایج بدست آمده می تواند در انتخاب پروفایل مناسب چگالی پلاسما در طراحی سامانه ی شتاب دهنده لیزر- پلاسما برای دستیابی به انرژی هایی از مرتبه گیگاالکترون ولت در زمان های کوتاه دارای اهمیت باشد.

    کلیدواژگان: شبیه سازی ذره ای دو بعدی، رمپ چگالی پلاسما، موج دنباله
  • احسان کوشکی*، عیسی کهن باغخیراتی صفحات 70-92

    در این مقاله، در ابتدا با ویژگی های نوری جذبی و نشری جلبک ها و انواع کلروفیل ها آشنا شده و سپس به بررسی چیدمان اپتیکی اندازه گیری نور فوتولومینسانس بدست آمده از جلبک ها می پردازیم که پایه ساخت دستگاه های اندازه گیری غلظت کلروفیل ها می باشد. با بررسی نمونه های جلبکی در استخرهای آب شیرین مناطقی از ایران و تشخیص نوع غالب جلبک های موجود در آن، طیف سنجی و اندازه گیری غلظت به کمک روش هموسیتومتر یا لام نیوبار انجام شد. مهم ترین ابزار برای اندازه گیری غلظت جلبک ها، کلروفیل a است که در همه انواع جلبک ها با درصد متفاوت وجود داشته و دارای ویژگی فلورسانس است که از راه اندازه گیری نور قرمز بدست آمده از فوتولومینسانس، میزان کلروفیل a را می توان برآورد نمود. طرح اصلی دستگاهی برای اندازه گیری میزان کلروفیل a بر اساس سنجش شدت نور فوتولومینسانس برای این مهم در نظر گرفته شد. سپس از دیدگاه نرم افزاری و سخت افزاری  بهینه شده و مورد استفاده قرار گرفت. در این طرح، روند و توابع شدت های نور بر حسب غلظت، جهت کالیبراسیون دستگاه انجام شد و معایب و مزایای طرح مورد بررسی  قرار گرفت. اندازه گیری مستقیم نور، نوفه های کم، پایداری بالا و تهیه روال منطقی بین داده ها می تواند به افزایش قابلیت ها و بهبود کیفیت کمک کند. از این رو، این دستگاه به ابزاری دقیق برای اندازه گیری غلظت کلروفیل تبدیل شد که قابلیت تجاری سازی نیز دارد. افزون بر این، پایداری، تکرار پذیری و دقت بالای دستگاه نشان از مزیت روش های طیف سنجی نشری (فوتولومینسانس) نسبت به روش های جذبی طیف سنجی می باشد.

    کلیدواژگان: ویژگی های نوری جلبک، کلروفیل a، فتولومینسانس، طیف نشری، لام نئوبار
  • نجمه محمدی* صفحات 93-111

    هدف از این پژوهش بررسی نظری عملکرد باتری بتاولتاییک با چشمه رادیوایزوتوپی C14 و نیمه رساناهای مختلف بر پایه اتصال p-n است. برای این منظور ابتدا ضخامت اشباع چشمه C14 و توزیع انرژی ذخیره شده ناشی از ذرات بتای گسیل شده در نیمه رساناهای مختلف شاملGaAs ، GaN ،SiC و الماس با استفاده از کد مونت کارلوی MCNPX شبیه سازی و محاسبه شده است. با توجه به نتایج بدست آمده، ضخامت بهینه چشمه C14، 30 میکرومتر تعیین گردید. سپس با به کارگیری روابط تحلیلی و الگوی عددی، ارتباط بین چگالی ناخالصی های اضافه شده به نیمه رساناها و پارامترهای عملکرد باتری هسته ای بتاولتاییک از جمله چگالی جریان مدار کوتاه، ولتاژ مدار باز و چگالی توان خروجی باتری ارزیابی شده است. نتایج نشان دادند که در بهترین حالت، با قرار دادن الماس به عنوان نیمه رسانا در چیدمان باتری و با وارد کردن ناخالصی با چگالی  و  توان خروجی باتری به میزان  68/9 افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: باتری بتاولتائیک، نیمه رسانا، چشمه C 14، اتصال p-n
  • سعید میمنت آبادی، حمید نجاری*، رضا رسولی صفحات 112-128

    در این پژوهش ویژگی های اپتیکی خطی و غیرخطی نانو ذرات اکسید نقره در محیط اکسیدگرافین بررسی شده است. ابتدا اکسید گرافین به روش بهبودیافته هامرز تهیه شده و سپس سنتز نانو ذرات اکسید نقره در محیط اکسید گرافین رقیق شده با آب دوبار یونیده،  به روش قوس الکتریکی انجام می شود. قوس الکتریکی در ولتاژهای 200 ، 300 ، 400 و 500 ولت با تپ های سه ثانیه ای به مدت یک دقیقه اعمال شده است. نتایج طیف سنجی مریی فرابنفش نشان می دهد که محلول بدست آمده، شامل نانوذرات اکسید گرافین و اکسید نقره است. سپس برای مشخص نمودن جذب خطی از لیزر 532 نانومتر با بیشینه توان 300 میلی وات و برای مشخص نمودن ویژگی های غیرخطی  نمونه ها از روش روبش z استفاده شده است. پس از آنالیز نمودارها ضرایب شکست و جذب غیرخطی هر نمونه محاسبه شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش ولتاژ، غلظت نانوذرات تولید شده در نمونه ها بیشتر شده و ضریب جذب خطی متناظر با آن افزایش یافته است. کمترین مقدار جذب  خطی برابر (1-cm)  31/1 است. همچنین، جذب غیرخطی برای تمام نمونه ها منفی و کمترین مقدار آن برابر با (cm/W) 3- 10 86  /7-  است. افزون بر این، ضریب شکست غیرخطی برای تمام نمونه ها منفی بوده و بیشترین مقدار آن برابر با  14- 10  61/1- بدست آمده است. ضرایب ترمواپتیکی هر یک از نمونه ها نیز بدست آمده است.

    کلیدواژگان: قوس الکتریکی، اکسید گرافن، نانوذرات اکسید نقره، ضرایب غیر خطی شکست، روش هامرز اصلاح شده
  • سمیرا سادات نوری زاده، امین الله واعظ* صفحات 129-143

    نیم فلزهای وایل حالت های کوانتومی ویژه و بسیار جالبی از ماده را نشان می دهند که دارای ویژگی های توپولوژی غیربدیهی بوده و کاربردهای یکتایی در صنعت اسپینترونیک دارند. یکی از روش های ساختن این مواد استفاده از روش آلیاژسازی است. در این مقاله آلیاژهای  با استفاده از روش های ابتدا به ساکن ساخته شده اند و بعد از بررسی پایداری آن ها، ویژگی های ساختاری، الکترونی و توپولوژی آن ها مورد مطالعه قرارگرفته است. برای بررسی ویژگی های ساختاری و الکترونی آلیاژها از برنامه محاسباتی وین، که بر اساس نظریه تابعی چگالی است، بهره گرفته شده است. همچنین، ویژگی های توپولوژی این آلیاژها با استفاده از برنامه محاسباتی وانیرتولز، که بر اساس روش تنگ-بست است، محاسبه شده اند. محاسبه ها نشان دادند که آلیاژهای در نبود برهم کنش اسپین- مدار، دارای نقطه های برخوردی با تبهگنی چهارگانه و وارونی نواری هستند و در نتیجه نیم فلز توپولوژی دیراک می باشند. با در نظر گرفتن  برهم کنش اسپین- مدار، مشاهده شد که آلیاژهایی با غلظت های 75/0 ،5/0 ،25/0 ،0 x =  با بازشدن شکاف انرژی تبدیل به نیم فلز معمولی می شوند؛ ولی آلیاژ با غلظت 1x = به نیم فلز توپولوژی وایل با 16 جفت فرمیون وایل تبدیل می شود. برای یافتن مکان نقطه های وایل کل منطقه اول بریلوین جستجو شد. بررسی ها نشان داد که فرمیون های وایل با کایرالیتی 1+ یا 1- با تقارن مرکزی در منطقه اول بریلوین پراکنده اند، ولی همگی دور از مسیر های پرتقارن منطقه اول بریلوین هستند. همچنین ویژگی حالت های سطحی، چون کمان های فرمی، برای نیم فلز وایل NbSb با استفاده از برنامه محاسباتی وانیرتولز محاسبه و بررسی شده است.

    کلیدواژگان: مواد توپولوژی، نیم فلز دیراک، نیم فلز وایل، نظریه ی تابعی چگالی، روش تنگ-بست
  • شیما ولی زاده*، علی اصغر شکری، امیرعباس صبوری دودران صفحات 144-161

    امروزه سلول های خورشیدی پروسکایتی (PSCs)، در مقایسه با فناوری های فتوولتاییک موجود با سرعت قابل توجهی در حال پیشرفت است. درکار حاضر، تمرکز اصلی بر بررسی بهره وری دو ساختار متفاوت PSCs  با لایه فعال پروسکایتی معدنی  است. محاسبات مبتنی بر الگوی اپتوالکترونیک سلول خورشیدی و حل معادلات پیوستگی چگالی بار و جریان با روش عددی المان محدود است. به منظور بهینه سازی بهره وری، ضخامت های لایه انتقال دهنده الکترون (ETL) و لایه فعال معدنی  تغییر داده شده است. نتایج محاسبات شبیه سازی شده برای سلول خورشیدی با ساختار اولFTO/ ITO/ / PEDOT:PSS/ Au،  بالاترین بازدهی 37/11 % ، با جریان مدار کوتاه (mA/cm^2) 47/14 و ولتاژ مدار باز 96/0 ولت و برای سلول خورشیدی با ساختار دوم FTO/ TiO2/ RbGeBr3/ Spiro-OMETAD/ Au ، بهره وری 57/10% را نشان می دهد. در هر دو ساختار بیان شده، بالاترین بهره وری با در نظر گرفتن ضخامت ها برای لایه انتقال دهنده الکترون 80 نانومتر و لایه فعال معدنی 200 نانومتر است. نتایج این مقاله می تواند در طراحی سلول های خورشیدی نسل جدید مبتنی بر لایه های پروسکایتی معدنی مفید باشد.

    کلیدواژگان: سلول های خورشیدی پروسکایت، فتوولتائیک، ضریب جذب، بهره وری، ماده معدنی
|
  • Fatemeh Mehdizadeh, Mehdi Khazaei Nezhad Gharahtekan * Pages 7-19

    The design of optical sensors in the THz region for application in various fields of biological and medical sciences has significantly expanded in the last two decades. In this paper, we proposed an optical sensor using two dimensional and periodic structure of graphene rings on the dielectric substrate. The surface plasmon resonance mechanism was employed to design the refractive index sensor. First, by changing the geometric parameters of the structure, the optimal parameters for the sensor performance have been extracted. Then, the sensor's sensitivity has been checked regarding the change in the refractive index of the surrounding environment. The sensitivity of the proposed simple structure is 11.2 μm/RIU and is larger than previous works. Also, increasing the refractive index of the measured medium diminished the quality of sensor operation. The proposed sensor can be used to detect environmental air pollution by proper calibration. The Lumerical software which is based on the finite difference time domain method is used to this end.

    Keywords: Plasmonic sensor, 2D materials, FDTD, Sensitivity, Figure of Merit
  • Hassan Khalili *, Masoumeh Dalvand Pages 20-33

    Analyzing the electromagnetic transition strengths is one of the methods of studying the development of atomic nuclei the big-bang, and the fuel cycle of stars in nuclear astrophysics, nuclear synthesis and radiative capture. The study of nuclei with mass number A=11, for example, 11B and 11C, is significant which can be produced by radiative capture of protons by 10B the dependence of the reduced transition probability related to electric quadrupole B[E2] and magnetic dipole B[M1] that occurs in proton radiative capture by 10B nucleus has been investigated. It depends on the excitation energy and spin-parity of the states for the occurrence of  E2 and M1 transitions. The theoretical framework of the calculations based On the Woods-Saxon potential model and double folding M3Y has been used to create the ground and excited states of 11C . The results obtained based on each of the mentioned potential models are in good agreement. It was found that B(E2) increases with the increase of excited energy regardless of the spin of excited states. At the same time, B(M1) is very sensitive to the spin of excited states, and also(3/2)-excited states are independent of the energy.

    Keywords: Reduced transition probability, Woods-saxon Potential, Double- folding Potential, electromagnetic transition
  • Sima Zeighami *, Ehsan Tavabi, Hedye Rostaii Pages 34-56

    Solar winds result from the eruption of plasma streams from the solar corona. This plasma, which consists of proton particles, electrons, X-rays, and radio waves, penetrates the heliosphere and accelerates from the interplanetary space toward the Earth with high kinetic energy and thermal energy. In addition, if it collides with the Earth's atmosphere, it disrupts human life. But despite the Earth's magnetic field and the magnetic reconnection process in this area, the Earth's magnetosphere acts like a shield and prevents these substances from affecting the Earth. To obtain the necessary information to investigate all kinds of phenomena that happen around the Sun, the use of satellite data is the best and most reliable method in terms of accuracy and up-to-date data. The data from the Goes meteorological satellite, LASCO spacecraft, and the Solar Dynamic Observatory are the information that we use in this article to advance our goals. To check the correlation between solar eruptions and changes in the Earth's magnetosphere layer, we use the wavelet analysis method with Morlet's fundamental wave, which is an important tool for processing fluctuations. The results of accurate numerical calculations of this research showed that there is a strong correlation between the magnetic activities of the Sun and the characteristic indices of the Earth's magnetosphere layer, which can affect the Earth's atmosphere as well.

    Keywords: Solar flare, Magnetic field, proton particles, electron particles, X-ray
  • Ameneh Kargarian * Pages 57-69

    In this paper, using 2D PIC simulation, the electron acceleration in the bubble regime has been investigated in the interaction of a short high-power laser pulse with an underdense plasma with a density ramp. Due to the laser pondermotive force, a plasma wave and its corresponding electric field are formed in the plasma. The electrons injected in the focusing and acceleration region of the plasma wave field can get energy from the wave and are accelerated to high energies of the Giga-electron-Volt range. The simulation results show that with increasing the plasma density gradient, the phase speed of the generated plasma wave increases, and the corresponding wavelength decreases. This causes the displacement of the plasma wave focusing and acceleration region and ultimately increases the acceleration length in the acceleration process. Considering a laser pulse with dimensionless intensity amplitude , pulse duration , and plasma with density ramp length ,the plasma wave accelerating electric field with amplitude was generated. The results of this work can be crucial in choosing an appropriate plasma profile to design the laser-plasma accelerator system for obtaining the Giga-electron-Volt energy gain in a short time.

    Keywords: 2D PIC simulation, Plasma density ramp, Wakefield
  • Ehsan Koushki *, Eisa Kohan-Baghkheirati Pages 70-92

    In this article, we will first get acquainted with the absorption and emission optical properties of algae and types of chlorophylls, and then we will examine the optical setup for measuring the photoluminescence light produced by algae, which is the basis for the construction of chlorophyll concentration measuring devices. By examining algae samples in fresh water ponds in Iran and identifying the predominant type of algae in them, spectrometry and concentration measurement were carried out with the help of hemocytometer or neobar lam method. The most important tool for measuring the concentration of algae is chlorophyll-a, which is present in all types of algae with different percentages and has the property of fluorescence, and by measuring the red light resulting from photoluminescence, the amount of chlorophyll-a can be obtained. The main design of a device to measure the amount of chlorophyll-a based on the measurement of photoluminescence light is considered for this purpose and it is used in terms of software and hardware. For this, the process and intensity of light in terms of density was done for calibration, and the disadvantages and advantages of the design were examined. Direct measurement of light, noises, high stability and preparing a logical routine between the data can help to increase and improve the quality and this device becomes a precise tool for measuring chlorophyll and has commercialization capabilities. The stability, reproducibility and high accuracy of the device is one of the advantages of emission (photoluminescence) test methods compared to absorbance methods.

    Keywords: Optical properties of Algae, chlorophyll-a, Photoluminescence, emission spectrum, neobar lam
  • Najmeh Mohammadi * Pages 93-111

    This work aimed to theoretically investigate the operation of the beta voltaic battery with the 14C radio isotopic source and several semiconductors in the p-n junction structure. For this purpose, the saturated thickness of the 14C beta source and energy deposition distribution of beta particles emitted from this source is simulated and calculated in the various semiconductors including the GaAs, GaN, SiC, and diamond using the Monte Carlo code of MCNPX. Regarding the results obtained, the optimized 14C thickness was achieved by 30 micrometers. Then, applying the analytical and numerical model, the relationships between the doping concentration, short circuit current density, open circuit voltage, and output power density were evaluated. The results showed that with   and    with the diamond as semiconductor, the output power density of designed battery was increased to 9.68 among the other considered semiconductors.

    Keywords: Beta-voltaic Battery, Semiconductor, 14C Source, p-n junction
  • Saeed Maymanat Abady, Hamid Nadjari *, Reza Rasuli Pages 112-128

    In this research, linear and non-linear optical properties of silver oxide nanoparticles in graphene oxide medium have been investigated. First, graphene oxide is prepared by the improved method of Hammers. Then the synthesis of silver oxide nanoparticles is carried out in the environment of graphene oxide diluted with deionized water, by the electric arc method. The electric arc was applied at  200, 300, 400, and 500 volts with a three-second pulse duration of one minute. The results of ultraviolet-visible spectroscopy show that the resulting solution contains nanoparticles of graphene oxide and silver oxide.  Then, a CW 532 nm beam with a maximum power of 300 mW was used to determine the linear absorption of samples. Then, the z-scanning method was used to determine the nonlinear characteristics of the samples. After analyzing the graphs, the refraction and nonlinear absorption coefficients of each sample have been calculated. The results show that with increasing voltage, the concentration of nanoparticles produced in the samples increases and the linear absorption coefficient increases with it. The lowest value of linear absorbance is 1.31 (cm-1) and nonlinear absorbance is negative for all samples and its lowest value is 7.86 *10-3. Also, the nonlinear refractive index is negative for all the samples and its maximum value is 1. 61 *10-14. The thermo-optical coefficients of each of the samples have also been obtained.

    Keywords: Electric arc, Go, Silver oxide nanoparticles, nonlinear refractive index, improved method of Hammers
  • Samira Sadat Nourizadeh, Aminollah Vaez * Pages 129-143

    Weyl semimetals show special quantum states of matter, which have nontrivial topological features and very interesting and unique applications in the spintronics industry. One method of making these materials is the use of alloying method. In this paper, the  alloys are constructed using the first-principles methods. After study of their stability, their structural, electronic, and topological properties have been studied. To study the structural and electronic properties of the alloys, the Wien2k package, based on density functional theory, has been used. Furthermore, the topological properties of the alloys have been calculated using the Wanniertools packages, based on the tight-binding method. Calculations show that the alloys, in the absence of spin-orbit coupling, have crossing points with fourfold degeneracy and band inversion. Therefore, they are topological Dirac semimetal. Considering the spin-orbit coupling, it is seen that alloys with concentrations of x = 0, 0.25, 0.5, 0.75 change to the normal semimetal by opening the band gap; but, the alloy with x = 1 concentration changes to the topological Weyl semimetal with 16 Weyl fermions couple. The full area of the first Brillouin zone (FBZ) was scanned to find the positions of the Weyl points. The results show that the Weyl points, with chirality of either +1 or -1, were scattered in the FBZ with the central symmetry, but all of them are far from the high-symmetry paths of FBZ. Furthermore, the surface state properties, like Fermi arcs, were calculated and studied for the NbSb Weyl semimetal using the Wanniertools computational packages.

    Keywords: Topological materials, Dirac semimetal, Weyl semimetal, density functional theory, Tight-binding method
  • Shima Valizadeh *, AliAsghar Shokri, AmirAbbas Sabouri Dodaran Pages 144-161

    Perovskite solar cells (PSCs) are advancing swiftly due to their remarkable increase in power conversion efficiency (PCE) compared to traditional photovoltaic technologies. The main purpose of this study is to investigate the efficiency of two distinct PSCS structures that use  as an inorganic perovskite active layer. The calculations are based on the optoelectronic model of the solar cell and the use of the finite element method to solve the continuity equations for current and charge density. Therefore, the layer thicknesses of different materials (as ETL and Active layer) are modified to find the better power conversion efficiency of these solar cells. The obtained results of simulation calculations illustrate that the first structure FTO/ITO/  /PEDOT: PSS/Au exhibits a maximum power conversion efficiency of 11.37%, with a short circuit current of 14.47 (mA/cm^2) and an open circuit voltage of 0.96 (V) and while the FTO/TiO2/ /Spiro- OMETAD/Au structure shows a maximum power conversion efficiency of 10.57%. The greatest power conversion efficiency for the aforementioned designs is 80 nm for the electron transporting layer is 80 nm and 200 nm for the inorganic active layer, respectively. The results of this article can be useful in the design of new-generation solar cells based on inorganic perovskite layers.

    Keywords: Perovskite solar cell, photovoltaic, Absorption coefficient, Power conversion efficiency, Mineral material