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

دانلود فایل بررسی گرافن و ترانزیستورهای مبتنی بر گرافن

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

گرافن (به انگلیسی: Graphene) نامِ یکی از آلوتروپ هایِ کربن است. متشکل از لانه زنبوری SP2 و همچنین گرافین (به انگلیسی: Graphine) نامِ یکی ازآلوتروپ هایِ 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 می روند. در گرافیت (یکی دیگر از آلوتروپ هایِ کربن)، هر کدام از اتم هایِ چهارظرفیتیِ کربن، با سه پیوندِ کووالانسی به سه اتمِ کربنِ دیگر متصل شده اند و یک شبکهٔ گسترده را تشکیل داده اند. این لایه خود بر رویِ لایه ای کاملاً مشابه قرار گرفته است و به این ترتیب، چهارمین الکترونِ ظرفیت نیز یک پیوندِ شیمیایی داده است، اما این پیوندِ این الکترونِ چهارم، از نوعِ پیوندِ واندروالسی است که پیوندی ضعیف است. به همین دلیل لایه هایِ گرافیت به راحتی بر رویِ هم سر می خورند و می توانند در نوکِ مداد به کار بروند. گرافین ماده ای است که در آن تنها یکی از این لایه هایِ گرافیت وجود دارد و به عبارتی چهارمین الکترونِ پیوندیِ کربن، به عنوان الکترونِ آزاد باقی مانده است.
هر چند نخستین بار در سال ۱۹۴۷ فیلیپ والاس دربارهٔ گرافین نوشت و سپس از آن زمان تلاش هایِ زیادی برایِ ساختِ آن صورت گرفته بود اما قضیه ای به نامِقضیهٔ مرمین-واگنر در مکانیکِ آماری و نظریهٔ میدان هایِ کوانتومی وجود داشت که ساختِ یک مادهٔ دوبعدی را غیرممکن و چنین ماده ای را غیرپایدار می دانست. 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 نمی تواند کاملاً درست باشد. جایزهٔ نوبلِ فیزیکِ ۲۰۱۰ نیز به خاطرِ ساختِ ماده ای دوبعدی به این دو دانشمند تعلق گرفت.
معرفیگرافین ساختار دو بعدی از یک لایه منفرد شبکه لانه زنبوری کربنی می باشد. گرافین به علت داشتن خواص فوق العاده در رسانندگی الکتریکی و رسانندگی گرمایی، چگالی بالا و تحرک پذیری حامل های بار، رسانندگی اپتیکی و خواص مکانیکی^[۳] به ماده ای منحصربفرد تبدیل شده است. این سامانه جدید حالت جامد به واسطه این خواص فوق العاده به عنوان کاندید بسیار مناسب برای جایگزینی سیلیکان در نسل بعدی قطعه های فوتونیکی و الکترونیکی در نظر گرفته شده است و از این رو توجه کم سابقه ای 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 می دهند که برهم کنش بین این صفحات از نوع واندروالسی با فاصلهٔ بین صفحه ای ۰٫۳۳۵ نانومتر می باشد. 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 می دهد. لایه های 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، می نامند. گرافین خالص تک لایه ازخود خواص شبه فلزی نشان می دهد. درگرافین طیف حامل ها شبیه به طیف فرمیون های دیراک بدون جرم می باشد و به علاوه کوانتش ترازهای لاندائو، اثر کوانتومی هال صحیح و کسری، در این سامانه باعث شده است که توجه بسیاری از فیزیکدان ها از حوزه های مختلف فیزیک به آن جلب شود. علاوه بر این ها خصوصیات سامانه های گرافین بطور مستقیم به تعداد لایه های 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 می باشد وگذردهی نوری برای گرافین های 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 می شود. از سوی دیگر چگالی حامل بار در گرافین از مر تبه ۱۰^۱۳ بر سانتی متر مربع با تحرک پذیری تقریباً 15000 cm^۲/V.s و با مقاومتی از مرتبه ^۶-۱۰ اهم-سانتی متراست که به نحو مطلوبی قابل مقایسه با ترانزیستورهای اثر میدانی (FET) می باشد. خواص منحصربفرد گرافین آن را کاندیدهای بسیار مطلوبی برای طراحی نسل بعدی قطعه های الکترونیکی و نوری همچون ترانزیستورهای بالستیک، ساطع کننده های 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 صفحه های لمسی و نمایشگرهای بلوری مایع و سلول های فوتوالکتریک و به علاوه دیودهای آلی ساطع کننده نور (OLED) معرفی می کند. بکار گیری بسیاری از این سامانه های اشاره شده منوط به داشتن تک لایه گرافینی پایدار بر روی زیر لایه مناسب با گاف انرژی قابل کنترل می باشند 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

گرافن

ترانزیستور گرافنی

کربن

مقاله