نانو لوله های کربنی و بررسی آنها

بررسی تئوری و عددی نانو لوله های کربنی به عنوان یک کانال در ترانزیستورهای اثر میدانی

بخشی از فهرست مطالب پروژه نانو لوله های کربنی و بررسی آنها

مقدمه

فصل اول

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

۱-۱ مقدمه

۱-۲ گونه های مختلف کربن در طبیعت

۱-۲-۱ کربن بیشکل

۱-۲-۲ الماس

۱-۲-۳  گرافیت

۱-۲-۴ فلورن و نانو لولههای کربنی

۱-۳ ترانزیستورهای اثر میدانی فلز- اکسید – نیمرسانا و ترانزیستور های اثرمیدانی نانولولهی کربنی

فصل

بررسی ساختار هندسی و الکتریکی گرافیت و نانولولههای کربنی

۲-۱ مقدمه

۲-۲ ساختار الکترونی کربن

۲-۲-۱ اربیتال p2 کربن

۲-۲-۲ روش وردشی

۲-۲-۳ هیبریداسون اربیتالهای کربن

۲-۳ ساختار هندسی گرافیت و نانولولهی کربنی

۲-۳-۱ ساختار هندسی گرافیت

۲-۳-۲ ساختار هندسی نانولولههای کربنی

۲-۴ یاختهی واحد گرافیت و نانولولهی کربنی

۲-۴-۱ یاختهی واحد صفحهی گرافیت

۲-۴-۲ یاخته واحد نانولولهی کربنی

۲-۵ محاسبه ساختار نواری گرافیت و نانولولهی کربنی

۲-۵-۱ مولکولهای محدود

۲-۵-۲ ترازهای انرژی گرافیت

۲-۵-۳ ترازهای انرژی نانولولهی کربنی

۲-۵-۴ چگالی حالات در نانولولهی کربنی

۲-۶ نمودار پاشندگی فونونها در صفحهی گرافیت و نانولولههای کربنی

۲-۶-۱ مدل ثابت نیرو و رابطهی پاشندگی فونونی برای صفحهی گرافیت

۲-۶-۲ رابطهی پاشندگی فونونی برای نانولولههای کربنی

فصل

پراکندگی الکترون فونون

۳-۱ مقدمه

۳-۲ تابع توزیع الکترون

۳-۳ محاسبه نرخ پراکندگی کل

۳-۴ شبیه سازی پراکندگی الکترون – فونون

۳-۶ ضرورت تعریف روال واگرد

فصل

بحث و نتیجه گیری

۴-۱ مقدمه

۴-۲ نرخ پراکندگی

۴-۳ تابع توزیع در شرایط مختلف فیزیکی

۴-۴ بررسی سرعت میانگین الکترونها، جریان، مقاومت و تحرک پذیری الکترون

۴-۴-۱ بررسی توزیع سرعت در نانولولههای زیگزاگ نیمرسانا

۴-۴-۲ بررسی جریان الکتریکی در نانولولههای زیگزاگ نیمرسانا

۴-۴-۳ بررسی مقاومت نانولولههای زیگزاگ نیمرسانا

۴-۴-۳ بررسی تحرک پذیری الکترون در نانولولههای زیگزاگ نیمرسانا

نتیجه گیری

پیشنهادات

ضمیمهی (الف) توضیح روال واگرد

منابع

چکیده انگلیسی

فهرست شکل ها

 شکل۱-۱. گونه های مختلف کربن

شکل ۱-۲. ترانزیستور اثر میدانی

شکل ۱-۳. ترانزیستور نانولوله ی کربنی

شکل ۲-۱. اربیتال

شکل ۲-۲. هیبرید

شکل ۲-۳. ساختار

شکل ۲-۴. شبکه گرافیت

شکل ۲-۵. یاخته ی واحد گرافیت

شکل۲-۶. یاخته ی واحدنانولوله ی کربنی

شکل ۲-۷. گونه های متفاوت نانولوله های کربنی

شکل ۲- ۸. تبهگنی خطوط مجاز در نانولوله ی کربنی

شکل ۲-۹. مؤلفه های ماتریس ثابت نیرو

فهرست جدول ها

عنوان        صفحه

 جدول ۲-۱ عناصر ماتریس ثابت نیرو

فهرست نمودارها

عنوان    صفحه

نمودار ۲-۱. نوار انرژی الکترونی گرافیت

نمودار ۲-۲. نوار انرژی الکترونی نانولوله ی کربنی

نمودار ۲-۳. چگالی حالات در نانولوله ی کربنی

نمودار ۲-۴. نوار سه بعدی انرژی فونونی گرافیت

نمودار ۲-۵. نوار انرژی فونونی در راستای خطوط متقارن منطقه اول بریلوئن

نمودار ۲-۶. نوار انرژی فونونی نانولوله ی کربنی

نمودار ۳-۱. سطح فرمی در نانولوه های کربنی

نمودار ۳-۲. منطقه ی تکرار شونده در نانولوله های کربنی

نمودار ۳-۳. نقاط متقارن در مسئله پراکندگی

نمودار ۴-۱.  نرخ پراکندگی در دو نانولوله ی زیگزاگ   و

نمودار ۴-۲. وابستگی دمایی نرخ پراکندگی

نمودار۴-۳. تابع توزیع در میدان ضعیف و قوی   نانولوله ی

نمودار۴-۴. تابع توزیع در میدان ضعیف و قوی   نانولوله ی

نمودار ۴-۵.  وابستگی سرعت میانگین الکترون به دما در نانولوله ی کربنی

نمودار ۴-۶.  توزیع سرعت در نانولوله های زیگزاگ

نمودار ۴-۷. نمودار جریان – ولتاژ در مورد نانولوله های زیگزاگ

نمودار ۴-۸. مقاومت نانولوله های مختلف

فهرست پیوست ها

پیوست الف: توضیح روال واگرد

مقدمه
با گذر زمان و پیشرفت علم و تکنولوژی نیاز بشر به کسب اطلاعات و سرعت پردازش و ذخیره سازی آنها به صورت فزاینده¬ای بالا رفته است. گوردن مور  معاون ارشد شرکت اینتل در سال ۱۹۶۵  نظریه-ای ارائه داد مبنی بر اینکه در هر ۱۸ ماه تعداد ترانزیستورهایی که در هر تراشه به کار می¬رود دو برابر شده و اندازه آن نیز نصف می¬شود [۱]. این کوچک شدگی نگرانی¬هایی را به وجود آورده است. بر اساس این نظریه در سال ۲۰۱۰ 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 می¬کند 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 [۲]. جهت تولید ترانزیستورهای نسل امروز احتیاج به دانشی داریم که بتوانیم در ابعاد نانو تولیدات صنعتی از تراشه¬ها را داشته باشیم. بنا بر این توجه جوامع علمی و اقتصادی جهان بر این شاخه از علم که به فن آوری نانو  معروف است، جلب شده است. در این بین نانولوله¬های کربنی به دلیل خواص منحصر به فرد الکتریکی و مکانیکی که از خود نشان داده اند توجه بسیاری از دانشمندان را به خود جلب کرده¬اند [۳و۴].
در راستای این تحقیقات ما به بررسی خواص الکتریکی نانولوله¬های کربنی پرداخته¬ایم. بسیاری از دانشمندان بر این باور هستند که نانولوله¬های کربنی به دلیل قابلیت رسانش ویژه یک بعدی جای مواد سیلیکونی در تراشه¬های نسل آینده را خواهند گرفت [۵و۶].

بخشی از منابع و مراجع پروژه نانو لوله های کربنی و بررسی آنها
[۱] G. Moore, Electronics, 38, (1965), 114.
[۲] A. Bahari, P. Morgen, Surface Science, 602, (2008), 2315.
[۳] Y.X. Liang, T.H. Wang, Physica E, 23, (2004), 232.
[۴] Christian Klinke, Ali Afzali, Chemical Physics Letters, 430, (2006), 75.
[۵] Jing Guo, Mark Lundstrom, and Supriyo Datta, Applied Physics Letters, 80,     (2002),3192.
[۶] Ph. Avouris, R. Martel, V. Derycke, J. Appenzeller, Physica B, 323, (2002), 6.
[۷] H. Raffi-Tabar, Physics Reports, 390, (2004), 235.
[۸] Jianwei Che, Tahir¸ Cagin and William A Goddard, Nanotechnology, 10, (1999), 263.
[۹] Qingzhong Zhao, Marco Buongiorno Nardelli and J.Bernholc, Physical Review B
, ۶۵, (۲۰۰۲) ۱۴۴۱۰۵.
[۱۰] Paul L. McEuen, Michael S. Fuhrer and Hongkun Park, IEEE Transactions on Nanotechnology, 1, (2002), 78.
[۱۱] S. Iijima and T. Ichihashi, Nature, 363, (1993), 603.
[۱۲] K.B.K. Teo., IEE Proc.-Circuits Devices Syst. 151, (2004), 443.
[۱۳] Rodney S.Ruoff, DongQian, WingKam Liu, C.R.Physique, 4, (2003), 993.
[۱۴] Cheung, C. L., Kurtz, A., Park, H. and Lieber, CMJ Phys. Chem B, 106, (2002), 2429.
[۱۵] Y. Kobayashi, H. Nakashima, D. Takagi and Y. Homma, Thin Solid Films, 464, (2004), 286