دانلود مقاله تحقیق پایان نامه

دانلود پایان نامه درباره معادله ساختاری، مطالعات نظری

[do_widget id=kl-erq-2]

1-10- روشهای ساخت گرافن
همانطور که ذکر شد گرافن ماده ای دو بعدی است که به دلیل ضخامت اتمی و ویژگی های عالی و نیز کاربردهای روز افزونش، یکی از نوید بخش ترین مواد در صنعت آینده نانوالکترونیک به شمار می رود. امروزه روشهای بسیار متنوعی برای ساخت گرافن بکار برده می شود که از متداولترین آنها می توان به روشهای لایه برداری مکانیکی، لایه برداری شیمیایی، رسوب بخار شیمیایی (CVD)، روش کاهشی، سونش، پخش گرافن در محلول، سنتز سنتی، آلی و شیمیایی را نام برد.
برخی روشهای دیگر مانند شکافتن نانولوله های کربنی و ساخت امواج با ماکروویو نیزاخیرا بکار برده شده اند.
این تنوع کارکردهای گرافن، سیستمی ایده آل را برای ساخت نانوقطعات و حتی مدارهای نانویی فراهم می کند.بگونه ای که در آنها گرافن بعنوان یک عضو مشخص با توجه به ویژگی های خود عمل خواهد کرد، به این ترتیب می توان مدارها و وسایلی را بطور کامل بر پایه گرافن ساخت]41[.
1-11- ساختارهای لبه ای گرافن
مطالعات نظری نشان می دهد که ویژگی های مغناطیسی و الکتریکی گرافن به طور خاصی به ساختار لبه ای آن وابسته است. طیف انرژی فرمیون های دیراک در گرافن تحت تاثیر اثر کوانتومی هال قرار می گیرد و در لبه ها پراکنده می شود. دو نوع ترکیب بندی عمده برای لبه های گرافن وجود دارد، دسته صندلی و زیگزاگی. نانو نوارهای گرافنی با لبه های دسته صندلی، وابسته به عرضشان می توانند فلز یا نیمه رسانا باشند. نانو نوارهای زیگزاگی نیز به علت دارا بودن زمان واهلش طولانی اسپین، می توانند در شیرهای اسپینی و دیگر وسایل اسپینترونیک به کار روند.
حامل های بار در گرافن، دارای طیفی بدون گاف انرژی و از نوع دیراک هستند. گرافن طبیعی یک نیمه فلز یا یک نیمه رسانا با گاف نواری صفر است]29 و 31[. حال آنکه نانو نوارهای گرافنی بسته به شکل لبه آنها می توانند خاصیت فلزی یا نیمه رسانا داشته باشند. خواص الکترونی نانو نوارهای گرافنی بوسیله پهنا و شکل لبه ها کنترل می شود]42 و 43[.
همانطور که در شکل (1-10) مشاهده می شود، در ساختار نواری انرژی گرافن در جهت گیری زیگزاگی، محاسبات نشان می دهد که در این جهت گیری گرافن همواره فلز است و در ساختار نواری انرژی گرافن در جهت گیری صندلی دسته دار، محاسبات نشان می دهد که در این جهت گیری گرافن بسته به عرض لایه می تواند فلز و یا نیمه رسانا باشد.
(الف) (ب)
شکل 1-10- ساختار نوار انرژی گرافن در دو جهت گیری الف – زیگزاگی ب- آرمچیر
اگرچه این ساختار های لبه ای برای کاربرد بسیار مفید هستند، هنوز این مشکل وجود دارد که بتوان گرافن را با لبه های تعریف شده به کمک روش های سنتی مانند روش های مکانیکی ، کاهش شیمیایی یا سونش تولید کرد. اخیرا اقدامات موفقیت آمیزی در این زمینه گزارش شده است و دانشمندان مختلف نمونه های گرافن با ساختار لبه ای زیگزاگی و دسته صندلی دار را به روشهای متفاوتی بدست آورده اند.
فصل دوم: پدیده ابررسانایی
2-1- رسانش در فلزات
رسانش فلزی عمدتاً توسط حالتهای کوانتومی واقع در لایهی نازکی با انرژی تعیین میشود، چرا که فقط این حالتها میتوانند به صورت گرمایی در دمای T برانگیخته شوند. این را میتوان همانند گاز رقیقی از الکترونها که به حالتهای خالی بالای برانگیخته شدهاند و نیز حفرههای واقع در حالتهای پر پایین در نظر گرفت. در این توصیف گاز فرمی از فلزات، رسانندگی در نظریهی درود به صورت زیر داده میشود:
(2-1)
که در آن m جرم مؤثر الکترونهای رسانش است، e- بار الکترون بوده و طول عمر متوسط حرکت آزاد الکترون ما بین برخوردهایی است که با ناخالصیها یا با الکترونهای دیگر دارد.
مقاومت ویژه توسط معادله ساختاری زیر تعریف میشود:
(2-2)
بنابراین ، وارون رسانندگی میباشد، . با استفاده از فرمول درود میبینیم که
(2-3)
و بنابراین مقاومت ویژه متناسب با آهنگ پراکندگی الکترونهای رسانش است. در یک فلز نوعی سه نوع ساز و کار عمدهی پراکندگی وجود دارد. پراکندگی توسط ناخالصیها، برهمکنش الکترون – الکترون و برخوردهای الکترون – فونون. مقاومت کل، جمع سهمهای هر یک از این سه فرآیند مستقل پراکندگی است:
(2-4)
هر یک از این طول عمرها بستگی مشخصهای به دما دارد.
آهنگ پراکندگی از ناخالصیها، حداقل برای ناخالصیهای غیر مغناطیسی مستقل از دما است. آهنگ پراکندگی الکترون – الکترون متناسب با T2 است که در آن T دما میباشد. این در حالی است که در دماهای پایین (خیلی پایینتر از دمای دبای)، آهنگ پراکندگی الکترون – فونون متناسب با است. بنابراین انتظار داریم که در دماهای خیلی پایین، مقاومت یک فلز به صورت:
]]>