پاورپوینت با عنوان بررسی گرافن و ترانزیستورهای مبتنی بر گرافن در 26 اسلاید

اختصاصی از فی لوو پاورپوینت با عنوان بررسی گرافن و ترانزیستورهای مبتنی بر گرافن در 26 اسلاید دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

گرافن (به انگلیسی: Graphene) نامِ یکی از آلوتروپ‌هایِ کربن است. متشکل از لانه زنبوری SP2 و همچنین گرافین (به انگلیسی: Graphine) نامِ یکی ازآلوتروپ‌هایِ کربن است. متشکل از SP+SP22 هیبریدیزه شده، البته گرافین و گرافن را نباید با هم اشتباه گرفت. اما خواص آن هاآن قدر به هم مشابهند که به جای هم به کار می‌روند. در گرافیت (یکی دیگر از آلوتروپ‌هایِ کربن)، هر کدام از اتم‌هایِ چهارظرفیتیِ کربن، با سه پیوندِ کووالانسی به سه اتمِ کربنِ دیگر متصل شده‌اند و یک شبکهٔ گسترده را تشکیل داده‌اند. این لایه خود بر رویِ لایه‌ای کاملاً مشابه قرار گرفته‌است و به این ترتیب، چهارمین الکترونِ ظرفیت نیز یک پیوندِ شیمیایی داده‌است، اما این پیوندِ این الکترونِ چهارم، از نوعِ پیوندِ واندروالسی است که پیوندی ضعیف است. به همین دلیل لایه‌هایِ گرافیت به راحتی بر رویِ هم سر می‌خورند و می‌توانند در نوکِ مداد به کار بروند. گرافین ماده‌ای است که در آن تنها یکی از این لایه‌هایِ گرافیت وجود دارد و به عبارتی چهارمین الکترونِ پیوندیِ کربن، به عنوان الکترونِ آزاد باقی‌مانده‌است.

هر چند نخستین بار در سال ۱۹۴۷ فیلیپ والاس دربارهٔ گرافین نوشت و سپس از آن زمان تلاش‌هایِ زیادی برایِ ساختِ آن صورت گرفته بود اما قضیه‌ای به نامِقضیهٔ مرمین-واگنر در مکانیکِ آماری و نظریهٔ میدان‌هایِ کوانتومی وجود داشت که ساختِ یک مادهٔ دوبعدی را غیرممکن و چنین ماده‌ای را غیرپایدار می‌دانست. اما به هر حال در سال ۲۰۰۴، آندره گایم و کنستانتین نووسلف، از دانشگاه منچستر موفق به ساختِ این ماده شده و نشان دادند که قضیهٔ مرمین-واگنر نمی‌تواند کاملاً درست باشد. جایزهٔ نوبلِ فیزیکِ ۲۰۱۰ نیز به خاطرِ ساختِ ماده‌ای دوبعدی به این دو دانشمند تعلق گرفت.

معرفی

گرافین ساختار دو بعدی از یک لایه منفرد شبکه لانه زنبوری کربنی می‌باشد. گرافین به علت داشتن خواص فوق‌العاده در رسانندگی الکتریکی و رسانندگی گرمایی، چگالی بالا و تحرک پذیری حامل‌های بار، رسانندگی اپتیکی و خواص مکانیکی^[۳] به ماده‌ای منحصربفرد تبدیل شده است. این سامانه جدید حالت جامد به واسطه این خواص فوق‌العاده به عنوان کاندید بسیار مناسب برای جایگزینی سیلیکان در نسل بعدی قطعه‌های فوتونیکی و الکترونیکی در نظر گرفته شده است و از این رو توجه کم سابقه‌ای را در تحقیقات بنیادی و کاربردی به خود جلب کرده است. طول پیوند کربن ـ کربن در گرافین در حدود ۰٫۱۴۲۲ نانومتر است. ساختار زیر بنایی برای ساخت نانو ساختارهای کربنی، تک لایه گرافین است که اگر بر روی هم قرار بگیرند توده سه بعدی گرافیت را تشکیل می‌دهند که برهم کنش بین این صفحات از نوع واندروالسی با فاصلهٔ بین صفحه‌ای ۰٫۳۳۵ نانومتر می‌باشد. اگر تک لایه گرافیتی حول محوری لوله شود نانو لوله کربنی شبه یک بعدی واگر به صورت کروی پیچانده شود فلورین شبه صفر بعدی را شکل می‌دهد. لایه‌های گرافینی از ۵ تا ۱۰ لایه را به نام گرافین کم لایه و بین ۲۰ تا ۳۰ لایه را به نام گرافین چند لایه، گرافین ضخیم و یا نانو بلورهای نازک گرافیتی، می‌نامند. گرافین خالص تک لایه ازخود خواص شبه فلزی نشان می‌دهد. درگرافین طیف حامل‌ها شبیه به طیف فرمیون‌های دیراک بدون جرم می‌باشد و به علاوه کوانتش ترازهای لاندائو، اثر کوانتومی هال صحیح و کسری، در این سامانه باعث شده است که توجه بسیاری از فیزیکدان‌ها از حوزه‌های مختلف فیزیک به آن جلب شود. علاوه بر این‌ها خصوصیات سامانه‌های گرافین بطور مستقیم به تعداد لایه‌های گرافین موجود در سامانهٔ مورد نظر بستگی دارد. به عنوان مثال، گذردهی نوری برای گرافین تک لایه تقریباً برابر با ۹۷ درصد و مقاومت صفحهٔ آن ۲/۲۲ می‌باشد وگذردهی نوری برای گرافین‌های دو، سه و چهار لایه به ترتیب ۹۵، ۹۲ و ۸۹ درصد با مقاومت صفحهٔ به ترتیب ۱، ۷۰۰ و ۴۰۰ است که نشان دهندهٔ آن است که با افزایش تعداد صفحات گرافین گذردهی نوری سامانه کم می‌شود. از سوی دیگر چگالی حامل بار در گرافین از مر تبه ۱۰^۱۳ بر سانتی‌متر مربع با تحرک پذیری تقریباً 15000 cm^۲/V.s و با مقاومتی از مرتبه ^۶-۱۰ اهم-سانتی‌متراست که به نحو مطلوبی قابل مقایسه با ترانزیستورهای اثر میدانی (FET) می‌باشد. خواص منحصربفرد گرافین آن را کاندیدهای بسیار مطلوبی برای طراحی نسل بعدی قطعه‌های الکترونیکی و نوری همچون ترانزیستورهای بالستیک، ساطع کننده‌های میدان، عناصر مدارهای مجتمع، الکترودهای رسانای شفاف، و حسگرها قرار داده است. همچنین، رسانندگی الکتریکی و گذردهی نوری بالای گرافین، آن را به عنوان کاندیدی مناسب برای الکترودهای رسانای شفاف، که مورد استفاده در صفحه‌های لمسی و نمایشگرهای بلوری مایع و سلول‌های فوتوالکتریک و به علاوه دیودهای آلی ساطع کننده نور (OLED) معرفی می‌کند. بکار گیری بسیاری از این سامانه‌های اشاره شده منوط به داشتن تک لایه گرافینی پایدار بر روی زیر لایه مناسب با گاف انرژی قابل کنترل می‌باشند که این موضوع خود با چالش جدی روبروست.

فهرست مطالب:

تاریخچه

ساختار باند انرژی در گرافن

گرافن کم لایه

کرافن ضخیم

مزیت های گرافن

کاربردهای گرافن

رشد زیرلایه گرافنی روی زیرلایه SiC

روش Face to Face

رشد گرافن به روش CVD

روش لایه برداری شیمیایی

رشد ناشی از مذاب کربن-فلز

تشکیل لایه گرافن با استفاده از کربن آمورف

نمونه هایی از ترانزیستورهای مبتنی بر گرافن

GFET با دو پایه گیت

نمونه های دیگر از ترانزیستورهای گرافنی

Vertical GBT

نتیجه گیری

دانلود تحقیق بررسی خواص ساختاری و الکترونی هیبرید گرافن

اختصاصی از فی لوو دانلود تحقیق بررسی خواص ساختاری و الکترونی هیبرید گرافن دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

گرافن[1] ورقه ای دو بعدی (2D) از اتم های کربن در یک پیکربندی شش ضلعی (لانه زنبوری) است. اتم­های کربنی درگرافن با هیبرید SP2 به هم متصل شده اند [4-1]. گرافن جدیدترین عضو خانواده­ی مواد کربنی گرافیتی چند بعدی می باشد. این خانواده شامل فولرن به عنوان نانوماده ی صفر بعدی (0D)، نانولوله های کربنی به عنوان نانوماده­ی یک بعدی (1D) و گرافیت به عنوان یک ماده سه بعدی 3D)) می باشد. اصطلاح گرافن برای اولین بار در سال 1986 معرفی شد که از ترکیب کلمه­ی گرافیت و یک پسوند (ان) که به هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه‌ای اشاره دارد ایجاد شد. غیر از گرافن تک لایه و دولایه، لایه‌های گرافنی از 3 تا 10 لایه را به نام گرافن کم لایه[2] و بین 10 تا 30 لایه را به نام گرافن چند­لایه، گرافن ضخیم[3] و یا نانو بلورهای نازک گرافیتی، می‌نامند [6-5].

با در نظر گرفتن توجه دانشمندان به گرافن و امید به کاربردهای مختلف آن در آینده­ی نزدیک، تلاش های تحقیقاتی زیادی به روش های تولید، درک ساختار و خواص گرافن اختصاص داده شده است که در ادامه به آن اشاره خواهد شد.

1-2 خواص و کاربردهای گرافن

گرافن طبیعی یک شبه فلز یا یک نیم­رسانا با گاف نواری صفر است و همچنین دارای تحرک پذیری الکترونی بسیار بالا در دمای اتاق می باشد. عدم وجود گاف در ساختار نوارهای انرژی باعث می­شود که الکترون­ها مانند فرمیون­های بدون جرم نسبیتی  رفتار کنند به همین دلیل سرعت حامل­های بار در آن بیشتر از نیم­رساناها از جمله سیلیکون است. خواص نوری منحصر به فرد گرافن، موجب بروز یک شفافیت بالای غیرمنتظره برای یک تک لایه­ی اتمی شده است. یک تک لایه ی گرافن   از نور سفید فرودی بر روی خود را جذب می کند که در آن α ثابت ساختار ریز شبکه می باشد [8-7]. گرافن تک لایه همچنین به عنوان یکی از قوی­ترین مواد در نظر گرفته می شود. با در نظر گرفتن این خواص جالب جدید گرافن انتظار می رود که مرزهای جدیدی در زمینه ی کاربردهای گرافن باز شود [9]. برخی از کاربردهای گرافن می‌تواند موارد زیر باشد [10]:

• استفاده شدن به‌جای فیبرهای کربن در کامپوزیت‌ها که نتیجتاً باعث ایجاد هواپیماها و ماهوارهای سبک­تر می­گردد.                     
• استفاده شدن به‌جای سیلیکون‌های نیم‌رسانا در ترانزیستورها بدلیل خواص رسانشی فوق العاده گرافن. در این ماده الکترون­ها می توانند 100 برابر سریعتر از الکترون­های حاضر در سیلیکون حرکت کنند به همین علت به طور بالقوه گرافن می­تواند کاربردهای زیادی در صنایع الکترونیک داشته باشد. این ماده در حال حاضر اصلی­ترین رقیب سیلیکون به شمار می رود.
• جاسازی کردن گرافن در پلاستیک که می‌تواند پلاستیک مذکور را رسانا کند.
• امکان بالابردن دوام باتری‌ها با استفاده از غبار گرافنی.
• کاربرد در الکترونیک نوری.
• ایجاد پلاستیک‌هایی سخت‌تر، مستحکم‌تر و سبک‌تر.
• کاربرد به‌عنوان پوشش شفاف رسانا برای سلول‌های خورشیدی و نمایشگرها.
• مزیت اصلی گرافن در این است که می‌تواند نور و الکتریسیته را از خود عبور دهد.
• ایجاد توربین‌های بادی کارآمدتر.
• ایجاد ایمپلنت‌های مستحکم‌تر (پزشکی).
• کاربرد در تجهیزات ورزشی.
• ایجاد ابرخازن‌ها.
• کاربرد برای پیشرفت صفحات و نمایشگرهای لمسی و انعطاف پذیر.
• کاربرد در نمایشگرهای بلور مایع(LCD) .
• کاربرد در دیودهای گسیل نور (LED) و دیودهای ارگانیک گسیل نور (OLED)
• ساخت جوهرهای رسانا برای پوشش.

شامل 50 صفحه فایل word قابل ویرایش