خواص الکتریکی نانولوله های کربنی زیگزاگ

اختصاصی از اس فایل خواص الکتریکی نانولوله های کربنی زیگزاگ دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

خواص الکتریکی نانولوله های کربنی زیگزاگ 

86 صفحه در قالب word

چکیده:

پس از کشف نانولوله­ های کربنی توسط ایجیما و همکارانش بررسی­ های بسیار زیادی بر روی این ساختارها در سایر علوم انجام شده است. این ساختارها به دلیل خواص منحصر به فرد مکانیکی و الکتریکی که از خود نشان داده­اند جایگزین مناسبی برای سیلیکون و ترکیبات آن در قطعات الکترونیکی خواهند شد. در اینجا به بررسی خواص الکتریکی نانولوله­ های کربنی زیگزاگ که به عنوان یک کانال بین چشمه و دررو قرار داده شده پرداختیم و نحوه­ی توزیع جریان در ترانزیستور­های اثر میدانی  را در شرایط دمایی و میدان­های مختلف بررسی کرده ایم. از آنجایی که سرعت خاموش و روشن شدن ترانزیستور برای ما در قطعات الکترونیکی و پردازنده­ های کامپوتری از اهمیت ویژه­ای برخوردار است،  انتخاب نانولوله­ای که تحرک پذیری بالایی داشته باشد بسیار مهم است. نتایج بررسی­ها نشان می­دهد تحرک پذیری الکترون در نانولوله­­های کربنی متفاوت به ازای  میدان­های مختلفی که در طول نانولوله­ ها اعمال شود، مقدار بیشینه ­ای را خواهد گرفت. بنا بر این در طراحی ترانزیستورها با توجه به مشخصه­ های هندسی ترانزیستور و اختلاف پتانسیلی که بین چشمه و دررو آن اعمال  می­شود باید  نانولوله­ای را انتخاب کرد که تحرک پذیری مناسبی  داشته باشد.

واژه های کلیدی

نانولوله­ ی کربنی،  ترانزیستور اثر میدانی، مدل ثابت نیرو ،  تحرک­پذیری الکترون

فهرست مطالب

مقدمه. 1

فصل اول. 3

مقدمهای بر کربن و اشکال مختلف آن در طبیعت و کاربرهای آن. 3

1-1 مقدمه. 3

1-2 گونه های مختلف کربن در طبیعت.. 4

1-2-1 کربن بیشکل. 4

1-2-2 الماس... 4

1-2-3  گرافیت.. 5

1-2-4 فلورن و نانو لولههای کربنی.. 5

1-3 ترانزیستورهای اثر میدانی فلز- اکسید - نیمرسانا و ترانزیستور های اثرمیدانی نانولولهی کربنی.. 8

فصل 2. 11

بررسی ساختار هندسی و الکتریکی گرافیت و نانولولههای کربنی.. 11

2-1 مقدمه. 11

2-2 ساختار الکترونی کربن.. 12

2-2-1 اربیتال p2 کربن.. 12

2-2-2 روش وردشی.. 13

2-2-3 هیبریداسون اربیتالهای کربن.. 15

2-3 ساختار هندسی گرافیت و نانولولهی کربنی.. 19

2-3-1 ساختار هندسی گرافیت.. 19

2-3-2 ساختار هندسی نانولولههای کربنی.. 22

2-4 یاختهی واحد گرافیت و نانولولهی کربنی.. 26

2-4-1 یاختهی واحد صفحهی گرافیت.. 26

2-4-2 یاخته واحد نانولولهی کربنی.. 27

2-5 محاسبه ساختار نواری گرافیت و نانولولهی کربنی.. 29

2-5-1 مولکولهای محدود. 29

2-5-2 ترازهای انرژی گرافیت.. 31

2-5-3 ترازهای انرژی نانولولهی کربنی.. 33

2-5-4 چگالی حالات در نانولولهی کربنی.. 37

2-6 نمودار پاشندگی فونونها در صفحهی گرافیت و نانولولههای کربنی.. 38

2-6-1 مدل ثابت نیرو و رابطهی پاشندگی فونونی برای صفحهی گرافیت.. 39

2-6-2 رابطهی پاشندگی فونونی برای نانولولههای کربنی.. 46

فصل 3. 48

پراکندگی الکترون فونون. 48

3-1 مقدمه. 48

3-2 تابع توزیع الکترون. 49

3-3 محاسبه نرخ پراکندگی کل. 53

3-4 شبیه سازی پراکندگی الکترون – فونون. 56

3-6 ضرورت تعریف روال واگرد. 59

فصل 4. 62

بحث و نتیجه گیری.. 62

4-1 مقدمه. 62

4-2 نرخ پراکندگی.. 62

4-3 تابع توزیع در شرایط مختلف فیزیکی.. 64

4-4 بررسی سرعت میانگین الکترونها، جریان، مقاومت و تحرک پذیری الکترون. 66

4-4-1 بررسی توزیع سرعت در نانولولههای زیگزاگ نیمرسانا 66

4-4-2 بررسی جریان الکتریکی در نانولولههای زیگزاگ نیمرسانا 68

4-4-3 بررسی مقاومت نانولولههای زیگزاگ نیمرسانا 68

4-4-3 بررسی تحرک پذیری الکترون در نانولولههای زیگزاگ نیمرسانا 69

نتیجه گیری.. 71

پیشنهادات.. 72

ضمیمه ی (الف) توضیح روال واگرد. 73

منابع. 75

چکیده انگلیسی.. 78

مقدمه

با گذر زمان و پیشرفت علم و تکنولوژی نیاز بشر به کسب اطلاعات و سرعت پردازش و ذخیره سازی آنها به صورت فزاینده­ای بالا رفته است. گوردن مور[1] معاون ارشد شرکت اینتل در سال 1965  نظریه­ای ارائه داد مبنی بر اینکه در هر 18 ماه تعداد ترانزیستورهایی که در هر تراشه به کار می­رود دو برابر شده و اندازه آن نیز نصف می­شود [1]. این کوچک شدگی نگرانی­هایی را به وجود آورده است. بر اساس این نظریه در سال 2010 باید ترانزیستورهایی وجود داشته باشد که ضخامت اکسید درگاه که یکی از اجزای اصلی ترانزیستور است به کمتر از یک نانومتر برسد. بنا بر این باید بررسی کرد، اکسید سیلیسیم به عنوان اکسید درگاه در ضخامت تنها کمتر از یک نانومتر انتظارات ما را در صنایع الکترونیک برآورده می­کند یا نه. در راستای همین تحقیقات گروه دیگری از دانشمندان به بررسی نیترید سیلیکون به عنوان نامزد جدیدی برای اکسید درگاه پرداختند و نشان دادند که این ماده می تواند جایگزین مناسبی برای اکسید سیلیکون باشد [2]. جهت تولید ترانزیستورهای نسل امروز احتیاج به دانشی داریم که بتوانیم در ابعاد نانو تولیدات صنعتی از تراشه­ها را داشته باشیم. بنا بر این توجه جوامع علمی و اقتصادی جهان بر این شاخه از علم که به فن آوری نانو[2] معروف است، جلب شده است. در این بین نانولوله­های کربنی به دلیل خواص منحصر به فرد الکتریکی و مکانیکی که از خود نشان داده اند توجه بسیاری از دانشمندان را به خود جلب کرده­اند [3و4].

در راستای این تحقیقات ما به بررسی خواص الکتریکی نانولوله­های کربنی پرداخته­ایم. بسیاری از دانشمندان بر این باور هستند که نانولوله­های کربنی به دلیل قابلیت رسانش ویژه یک بعدی جای مواد سیلیکونی در تراشه­های نسل آینده را خواهند گرفت [5و6].

فصل اول

مقدمه ­ای بر کربن و اشکال مختلف آن در طبیعت و کاربرد­های آن

1-1 مقدمه

 کربن با عدد اتمی 6 در گروه ششم جدول تناوبی قرار دارد. این عنصر ترکیب اصلی موجودات زنده را در بر گرفته است. بنا بر این بیشتر دانشمندان سعی می­کنند ترکیبات کربنی را در شاخه ­ی شیمی آلی بررسی کنند. این عنصر از دیر باز برای انسان به صورت دوده و ذغال چوب شناخته شده بود. گونه ­های متفاوت دیگری از کربن نیز وجود دارند که تفاوت این گونه ­ها صرفاً به شکل گیری اتم­های کربن نسبت به هم یا به ساختار شبکه­ای آن­ها بر می­گردد.

1-2 گونه های مختلف کربن در طبیعت

        انواع گوناگون کربن که تاکنون مشاهده شده­اند به صورت زیر می باشد.

1-2-1 کربن بی­ شکل

از سوختن ناقص بسیاری از هیدروکربن­ها و یا مواد آلی (مثل چوب یا پلاستیک) ماده سیاه رنگی به جا می­ماند که کربن بی­شکل یا آمورف نام دارد. این ماده که پس مانده­ی سوخت ناقص مواد آلی است از دیر باز جهت تولید انرژی بشر قرار می­گرفت.  ذغال چوب و ذغال سنگ از انواع مواد کربن بی شکل هستند که انسان با سوزاندن آن­ها انرژی زیادی را بدست می­آورد.

1-2-2 الماس

الماس گونه­ی شناخته شده دیگری از کربن می­باشد که دارای ساختار بلوری منظمی است. در این ساختار هر اتم کربن با چهار اتم کربن دیگر پیوند برقرار می­کند. اتم­های الماس در یک شبکه  با ثابت شبکه  قرار دارند. طول پیوند کربن – کربن در این ساختار برابر  گزارش شده است [7]. این ماده به دلیل سختی بالا تمام عناصر موجود در طبیعت را می­خراشد و از این رو در تراش فلزات سخت، سرامیک­ها و شیشه از آن استفاده می­کنند. این ماده به دلیل درخشش بالایی که دارد از دیرباز در جواهر آلات نیز مورد استفاده قرار می­گرفته است.

1-2-3  گرافیت

بررسی دقیق هندسی و خواص الکتریکی گرافیت را در فصل بعد انجام خواهیم داد. در اینجا فقط به معرفی این ماده به عنوان یکی از گونه­های کربن در طبیعت اکتفا می­کنیم. گرافیت از دیر باز جهت نوشتن به کار می­رفته است. گرافیتی که در طبیعت یافت می­شود معمولا دارای ناخالصی­هایی می­باشد و کربن خالص نیست.

 1-2-4 فلورن و نانو لوله­های کربنی

در سال 1985 ریچارد اسملی[1] ساختاری جدید از کربن را کشف کرد که فلورن نامگذاری شد [8].  اولین فلورنی بود که کشف شد. این ملکول همانند یک توپ فوتبال کروی است و شامل 60 اتم کربن می­باشد که در گوشه­های شش ضلعی­های منتظم و تعدادی مشخص پنج ضلعی قرار دارد. سطح یک کره را نمی­توان تنها با شش ضلعی­های منتظم پوشش داد بنا بر این اتم­های کربن جهت قرار گیری بر روی یک سطح کروی ناچار هستند در بعضی از مکان­ها تشکیل پنج ضلعی بدهند. مولکول  متشکل از ساختاری با 20 شش ضلعی و 12 پنج ضلعی است [7].

بعد از گزارش کشف مولکول  دانشمندان زیادی شروع به انجام آزمایش­های جدید جهت ساخت مولکول­های جدید از کربن کردند. سرانجام در سال 1991 ایجیما[2] موفق به کشف نانولوله­های چند   دیواره­ی کربنی[3] شد [9]. دوسال بعد از گذارش کشف نانولوله­های کربنی چند دیواره، ایجیما و همکارانش

موفق به ساخت نانولوله­های کربنی تک دیواره[4] شدند [10و11]. نانولوله­های کربنی به دلیل خواص الکتریکی جالبی که دارند در قطعات الکتریکی موارد استفاده زیادی می­توانند داشته باشند. این مواد به دلیل رسانش یک­بعدی در مقیاس نانو می­توانند جاگزین مناسبی برای فلزات و یا نیمرسانا­ها باشند.

 

ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است

متن کامل را می توانید در ادامه دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن برای نمونه در این صفحه درج شده است ولی در فایل دانلودی متن کامل همراه با تمام ضمائم (پیوست ها) با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند موجود است