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].
[1] Gordon E.Moore
[2] Nanotechnology
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 می¬کنند 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 اتم¬های کربن نسبت به هم یا به ساختار شبکه¬ای آن¬ها بر می¬گردد.
1-2 گونه های مختلف کربن در طبیعت
انواع گوناگون کربن که تاکنون مشاهده شده¬اند به صورت زیر می باشد.
1-2-1 کربن بی¬شکل
از سوختن ناقص بسیاری از هیدروکربن¬ها و یا مواد آلی (مثل چوب یا پلاستیک) ماده سیاه رنگی به جا می¬ماند که کربن بی¬شکل یا آمورف نام دارد. این ماده که پس مانده¬ی سوخت ناقص مواد آلی است از دیر باز جهت تولید انرژی بشر قرار می¬گرفت. ذغال چوب و ذغال سنگ از انواع مواد کربن بی شکل هستند که انسان با سوزاندن آن¬ها انرژی زیادی را بدست می¬آورد.
1-2-2 الماس
الماس گونه¬ی شناخته شده دیگری از کربن می¬باشد که دارای ساختار بلوری منظمی است. در این ساختار هر اتم کربن با چهار اتم کربن دیگر پیوند برقرار می¬کند. اتم¬های 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 می¬خراشد و از این رو در تراش فلزات سخت، سرامیک¬ها و شیشه از آن استفاده می¬کنند. این ماده به دلیل درخشش بالایی که دارد از دیرباز در جواهر آلات نیز مورد استفاده قرار می¬گرفته است.
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
ضمیمهی (الف) توضیح روال واگرد. 73
منابع 75
چکیده انگلیسی 78
شامل 86 صفحه فایل word
دانلود پایان نامه نانولوله های کربنی زیگزاگ
