پایان نامه مطالعه نانوساختارهای مبتنی بر گرافین الگوسازی شده

موضوع پایان نامه : مطالعه نانوساختارهای مبتنی بر گرافین الگوسازی شده
مقطع: کارشناسی ارشد الکترونیک

چکیده
گرافین یک بلور دوبعدی از اتمهای کربن است که در آن اتمهای کربن با اربیتالهای پیوندی ، یک چیدمان شش ضلعی را تشکیل داده‌اند. از این رو، گاف انرژی بین نوارهای انرژی هدایت و ظرفیت وجود ندارد. عدم وجود گاف در ساختار نوارهای انرژی باعث می‌شود الکترونها مانند فرمیونهای بدون جرم نسبیتی رفتار کنند. در چنین سیستمی امکان کنترل هدایت توسط اعمال ولتاژ گیت خارجی وجود دارد اما امکان قطع هدایت وجود ندارد. بطور کلی مبنای بیشتر کاربردهای الکترونیکی، وجود گاف انرژی بین نوارهای هدایت و ظرفیت می‌باشد در نتیجه نمی‌توان از این ماده بطور مستقیم در طراحی ادوات کلیدزنی استفاده کرد. راه حل این مشکل، ایجاد گاف انرژی در نوارهای انرژی گرافین است. ایده ارائه شده در این پایان نامه به منظور ایجاد گاف انرژی، ایجاد نقص‌های خنثی در بلور گرافین است. نقص‌های خنثی، فضاهای خالی هستند که در اثر حذف برخی اتمهای کربن از شبکه گرافین، به وجود می‌آیند. همچنین با الگوسازی مناسب این نقص‌ها در ساختار گرافین یک لایه، می‌توان گاف انرژی ایجاد شده در نقاط دیراک را کنترل کرد. بر این مبنا، جرم موثر فرمیونها در این نقاط نیز به تعداد و موقعیت نقص‌ها بستگی خواهد داشت. از آنجا که حذف اتم کربن در شبکه گرافین ممکن است باعث ناپایداری در بلور گرافین شود، به سراغ گرافان می‌رویم. گرافان نیز یک بلور دوبعدی متشکل از سلولهای شش ضلعی است که در آن هر اتم کربن با اربیتالهای پیوندی ، با سه اتم کربن و یک اتم هیدروژن پیوند دارد. می‌توان نشان داد با ایجاد نقص در ساختار گرافان توسط حذف اتمهایی از هیدروژن، امکان تنظیم گاف انرژی در این ماده وجود دارد. از آنجا که این ماده در حالت عادی دارای گاف انرژی است، امکان ایجاد یک پیوند بوسیله آلایش با آلاینده‌های شیمیایی وجود دارد. پارامترهای اولیه برای تحلیل چنین پیوندی استخراج شده است.

ادامه مطلب