دانلود مقاله نانولوله های کربنی

دانلود مقاله نانولوله های کربنی

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.

واژه های کلیدی
نانولوله­ی کربنی،  ترانزیستور اثر میدانی، مدل ثابت نیرو ،  تحرک­پذیری الکترون

فهرست مطالب

مقدمه.. ۱
فصل اول.. ۳
مقدمهای بر کربن و اشکال مختلف آن در طبیعت و کاربرهای آن.. ۳
۱-۱ مقدمه.. ۳
۱-۲ گونه های مختلف کربن در طبیعت.. ۴
۱-۲-۱ کربن بیشکل.. ۴
۱-۲-۲ الماس.. ۴
۱-۲-۳  گرافیت.. ۵
۱-۲-۴ فلورن و نانو لولههای کربنی.. ۵
۱-۳ ترانزیستورهای اثر میدانی فلز- اکسید – نیمرسانا و ترانزیستور های اثرمیدانی نانولولهی کربنی.. ۸
فصل ۲٫٫ ۱۱
بررسی ساختار هندسی و الکتریکی گرافیت و نانولولههای کربنی.. ۱۱
۲-۱ مقدمه.. ۱۱
۲-۲ ساختار الکترونی کربن.. ۱۲
۲-۲-۱ اربیتال p2 کربن.. ۱۲
۲-۲-۲ روش وردشی.. ۱۳
۲-۲-۳ هیبریداسون اربیتالهای کربن.. ۱۵
۲-۳ ساختار هندسی گرافیت و نانولولهی کربنی.. ۱۹
۲-۳-۱ ساختار هندسی گرافیت.. ۱۹
۲-۳-۲ ساختار هندسی نانولولههای کربنی.. ۲۲
۲-۴ یاختهی واحد گرافیت و نانولولهی کربنی.. ۲۶
۲-۴-۱ یاختهی واحد صفحهی گرافیت.. ۲۶
۲-۴-۲ یاخته واحد نانولولهی کربنی.. ۲۷
۲-۵ محاسبه ساختار نواری گرافیت و نانولولهی کربنی.. ۲۹
۲-۵-۱ مولکولهای محدود.. ۲۹
۲-۵-۲ ترازهای انرژی گرافیت.. ۳۱
۲-۵-۳ ترازهای انرژی نانولولهی کربنی.. ۳۳
۲-۵-۴ چگالی حالات در نانولولهی کربنی.. ۳۷
۲-۶ نمودار پاشندگی فونونها در صفحهی گرافیت و نانولولههای کربنی   ۳۸
۲-۶-۱ مدل ثابت نیرو و رابطهی پاشندگی فونونی برای صفحهی گرافیت   ۳۹
۲-۶-۲ رابطهی پاشندگی فونونی برای نانولولههای کربنی.. ۴۶
فصل ۳٫٫ ۴۸
پراکندگی الکترون فونون.. ۴۸
۳-۱ مقدمه.. ۴۸
۳-۲ تابع توزیع الکترون.. ۴۹
۳-۳ محاسبه نرخ پراکندگی کل.. ۵۳
۳-۴ شبیه سازی پراکندگی الکترون – فونون.. ۵۶
۳-۶ ضرورت تعریف روال واگرد.. ۵۹
فصل ۴٫٫ ۶۲
بحث و نتیجه گیری.. ۶۲
۴-۱ مقدمه.. ۶۲
۴-۲ نرخ پراکندگی.. ۶۲
۴-۳ تابع توزیع در شرایط مختلف فیزیکی.. ۶۴
۴-۴ بررسی سرعت میانگین الکترونها، جریان، مقاومت و تحرک پذیری الکترون   ۶۶
۴-۴-۱ بررسی توزیع سرعت در نانولولههای زیگزاگ نیمرسانا.. ۶۶
۴-۴-۲ بررسی جریان الکتریکی در نانولولههای زیگزاگ نیمرسانا   ۶۸
۴-۴-۳ بررسی مقاومت نانولولههای زیگزاگ نیمرسانا.. ۶۸
۴-۴-۳ بررسی تحرک پذیری الکترون در نانولولههای زیگزاگ نیمرسانا   ۶۹
نتیجه گیری.. ۷۱
پیشنهادات.. ۷۲
ضمیمهی (الف) توضیح روال واگرد… ۷۳
منابع.. ۷۵
چکیده انگلیسی.. ۷۸

فهرست شکل ها

شکل۱-۱٫ گونه­های مختلف کربن ۶
شکل ۱-۲٫ ترانزیستور اثر میدانی ۹
شکل ۱-۳٫ ترانزیستور نانولوله­ی کربنی ۱۰
شکل ۲-۱٫ اربیتال . ۱۵
شکل ۲-۲٫ هیبرید . ۱۷
شکل ۲-۳٫ ساختار . ۱۸
شکل ۲-۴٫ شبکه گرافیت ۲۱
شکل ۲-۵٫ یاخته­ی واحد گرافیت ۲۱
شکل۲-۶٫ یاخته­ی واحدنانولوله­ی کربنی ۲۳
شکل ۲-۷٫ گونه­های متفاوت نانولوله­های کربنی ۲۵
شکل ۲- ۸٫ تبهگنی خطوط مجاز در نانولوله­ی کربنی ۳۶
شکل ۲-۹٫ مؤلفه­های ماتریس ثابت نیرو ۴۳

فهرست جدول­ها

عنوان          صفحه
جدول ۲-۱ عناصر ماتریس ثابت نیرو ۴۳

فهرست نمودارها

عنوان       صفحه

نمودار ۲-۱٫ نوار انرژی الکترونی گرافیت ۳۳
نمودار ۲-۲٫ نوار انرژی الکترونی نانولوله­ی کربنی ۳۶
نمودار ۲-۳٫ چگالی حالات در نانولوله­ی کربنی ۳۸
نمودار ۲-۴٫ نوار سه بعدی انرژی فونونی گرافیت ۴۵
نمودار ۲-۵٫ نوار انرژی فونونی در راستای خطوط متقارن منطقه اول بریلوئن ۴۵
نمودار ۲-۶٫ نوار انرژی فونونی نانولوله­ی کربنی ۴۷
نمودار ۳-۱٫ سطح فرمی در نانولوه­های کربنی ۵۴
نمودار ۳-۲٫ منطقه­ی تکرار شونده در نانولوله­های کربنی ۶۰
نمودار ۳-۳٫ نقاط متقارن در مسئله پراکندگی ۶۱
نمودار ۴-۱٫  نرخ پراکندگی در دو نانولوله­ی زیگزاگ  و    ۶۳
نمودار ۴-۲٫ وابستگی دمایی نرخ پراکندگی ۶۳
نمودار۴-۳٫ تابع توزیع در میدان ضعیف و قوی  نانولوله­ی ۶۴
نمودار۴-۴٫ تابع توزیع در میدان ضعیف و قوی  نانولوله­ی ۶۵
نمودار ۴-۵٫  وابستگی سرعت میانگین الکترون به دما در نانولوله­ی کربنی ۶۷
نمودار ۴-۶٫  توزیع سرعت در نانولوله­های زیگزاگ ۶۷
نمودار ۴-۷٫ نمودار جریان – ولتاژ در مورد نانولوله­های زیگزاگ ۶۸
نمودار ۴-۸٫ مقاومت نانولوله­های مختلف ­ ۶۹
فهرست پیوست­ها