چکیده:
پس از کشف نانولولههای کربنی توسط ایجیما و همکارانش بررسیهای 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 نانولولههای 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 پردازندههای 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 نانولولهها اعمال شود، مقدار بیشینهای را خواهد گرفت. بنا بر این در طراحی ترانزیستورها با توجه به مشخصههای هندسی ترانزیستور و اختلاف پتانسیلی که بین چشمه و دررو آن اعمال میشود باید نانولولهای را انتخاب کرد که تحرک پذیری مناسبی داشته باشد.
فهرست مطالب
مقدمهای بر کربن و اشکال مختلف آن در طبیعت و کاربرهای آن. 3
1-2 گونه های مختلف کربن در طبیعت.. 4
1-2-4 فلورن و نانو لولههای کربنی. 5
1-3 ترانزیستورهای اثر میدانی فلز- اکسید - نیمرسانا و ترانزیستور های اثرمیدانی نانولولهی کربنی. 8
بررسی ساختار هندسی و الکتریکی گرافیت و نانولولههای کربنی. 11
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
2-5-2 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
3-3 محاسبه نرخ پراکندگی کل. 53
3-4 شبیه سازی پراکندگی الکترون – فونون. 56
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
ضمیمهی (الف) توضیح روال واگرد. 73
فهرست شکلها
شکل1-1. گونههای مختلف کربن.. 6
شکل 1-2. ترانزیستور اثر میدانی 9
شکل 1-3. ترانزیستور نانولولهی کربنی 10
شکل 2-5. یاختهی واحد گرافیت 21
شکل2-6. یاختهی واحدنانولولهی کربنی 23
شکل 2-7. گونههای متفاوت نانولولههای کربنی 25
شکل 2- 8. تبهگنی خطوط مجاز در نانولولهی کربنی 36
شکل 2-9. مؤلفههای ماتریس ثابت نیرو. 43
فهرست نمودارها
نمودار 2-1. نوار انرژی الکترونی گرافیت 33
نمودار 2-2. نوار انرژی الکترونی نانولولهی کربنی. 36
نمودار 2-3. چگالی حالات در نانولولهی کربنی 38
نمودار 2-4. نوار سه بعدی انرژی فونونی گرافیت 45
نمودار 2-5. نوار انرژی فونونی در راستای خطوط متقارن منطقه اول بریلوئن 45
نمودار 2-6. نوار انرژی فونونی نانولولهی کربنی 47
نمودار 3-1. سطح فرمی در نانولوههای کربنی.. 54
نمودار 3-2. منطقهی تکرار شونده در نانولولههای کربنی 60
نمودار 3-3. نقاط متقارن در مسئله پراکندگی 61
نمودار 4-1. نرخ پراکندگی در دو نانولولهی زیگزاگ و ...... 63
نمودار 4-2. وابستگی دمایی نرخ پراکندگی 63
نمودار4-3. تابع توزیع در میدان ضعیف و قوی نانولولهی 64
نمودار4-4. تابع توزیع در میدان ضعیف و قوی نانولولهی 65
نمودار 4-5. وابستگی سرعت میانگین الکترون به دما در نانولولهی کربنی 67
نمودار 4-6. توزیع سرعت در نانولولههای زیگزاگ.... 67
نمودار 4-7. نمودار جریان – ولتاژ در مورد نانولولههای زیگزاگ.... 68
نمودار 4-8. مقاومت نانولولههای مختلف 69
