روش تولید نانو روبانهای گرافنی درون نانو لوله های کربنی بر پایه دکترای نانو _ میکرو الکترونیک (دکترای آموزشی _ پژوهشی)
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
نکته : نانو روبانهای گرافن به صورت نوارهای باریکی هستند که خواص منحصر به فردی دارند. و در تولید نانو ترانزیستور های لوله ای کربنی CCVD کاربرد دارد
جهت تولید این نانوساختار اقدام به استفاده از فضای خالی درونی نانو لوله های کربنی به عنوان رآکتور (اتاقک عملگر) شیمیایی نموده اند. آنها با استفاده از مولکولهای آلی و طویل کروئن و پریلن موفق به سنتز نانو روبان گرافنی شده اند چنانکه با قراردادن آنها درون محفظه نانولوله های کربنی فضای مناسبی را برای تراز شدن آنها و امکان واکنش دادن شان با یکدیگر را فراهم کرده اند. طی این واکنشها مولکولهای دیمر، تریمر و یا مولکولهای بلندتری به شکل پودر ایجاد شده اند. دیمر به معنای دوتای و تریمر به معنای سه تایی است. مولکولهای دیمر از دو قطعهی همانند هم و مولکولهای تریمر از سه قطعه مشابه تشکیل میشوند. هر واحد سازنده یا به عبارتی هر قطعه خود یک مونومر است. فرآیند اتصال قطعات مشابه و ساخته شدن مولکول بزرگتر را در هر مورد دیمریزاسیون و تریمیزاسیون میگویند.
نکته: آمورف به معنی بیریخت یا بیشکل است. در یک جامد آمورف بر خالف جامد بلوری شکل، نحوه قرارگیری اتمها و مولکولها از نظم بلند دامنه پیروی نمیکند.
این روش برای تولید نانو ترانزیستورهای لوله ای بسیار شبیه به یکی از انواع روش تولید گرافن از اکسید گرافیت است. طی آن گرافیت را درون محلولی ریخته و توسط سانتریفیوژ که با سرعت چند هزار دور در دقیقه میچرخد، چرفانده میشود؛ طی این چرخش صفحات گرافن از هم جدا شده و رسوب میکنند. از دیگر روشهای تولید گرافن میتوان به تشکیل الیه گرافن با استفاده از کربن آمورف، تولید گرافن با سنتز الکتروشیمیایی و همچنین تولید گرافن از سایر مشتقات گرافیت اشاره کرد.
روش رشد همبافته در تولید نانو ترانزیستورهای لوله ای
در این روش با تبخیر یک عنصر غیر کربنی از یک ترکیب کربنی اقدام به تولید گرافن میکنند . به طور مثال با افزایش دمای بستری از سیلیکون کاربید (SiC) تا 0111 درجه سانتیگراد در محیط خلاء، سیلیکون شروع به جذب شدن از سطح میکند در نتیجه مناطقی از سطح دارای غلظت بیشتری از کربن خواهند بود. حال در مناطقی که غلظت کربن بیشتری دارد جزایر گرافنی شروع به رشد میکنند. عواملی از جمله ضخامت نانو لایه های گرافن ، مقدار نانو لایه های گرافن ، ابعاد لایه های گرافن و کیفیت تولیدی بر روند رشد نانو ترانزیستور های لوله ای موثر هستند.
نتیجه گیری :
گرافن به علت برخی خواص فیزیکی منحصر به فرد ، کاربردهای گستردهای در حوزه نانو الکترونیک دارد. بین این خواص، قابلیت تحرک ذرات باردار درون گرافن یا همان موبیلیتی که آن را با حرف μ نمایش میدهند بسیار پراهمیت است. مقدار موبیلیتی برای گرافن s.V/cm2100000 میباشد همچنین سرعت اشباع برای آن چیزی حدود 5×107 s/m گزارش شده است. مجموع این خواص ، گرافن را به عنوان یک رسانای قوی جهت کاربردهای نانو الکترونیکی از جمله کاربرد در نانو ترانزیستورهای لوله ای مستعد ساخته است.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)