(نانو ترانزیستور ها) و وجود رسانایی حرارتی بالا (دکترای نانو _ میکرو الکترونیک)
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
نکته : برای تکثیر و تکامل نانو ترانزیستور ها وجود رسانایی حرارتی بالا برای تک نانو لوله های حرارتی به شکل تئوری نشان داده شده است. نتایج حاصل از تجربیات آزمایشگاهی نیز بیانگر وجود این ویژگی در نمونه های توده ای از نانولوله های کربنی تک دیواره و همچنین برای تک نانولوله های چند دیواره میباشد.
رسانایی حرارتی تک نانو لوله های کربنی را با روش های محاسباتی اندازه گیری کرده اند. یک دسته، نانولوله های کربنی تک دیوارهای بودند که به صورت توده ای در کنار هم قرار گرفته بودند و مقدار رسانایی حرارتی مجموعه ی آنها به دست آمد. یک دسته نیز نانو لوله های کربنی چند دیواره بودند که به صورت جدا از هم قرار گرفته بودند. رسانایی حرارتی این دسته از نانو لوله ها به صورت جداگانه بررسی شد. مقدار رسانایی حرارتی بیش از 011 mK/W را برای توده های نانو لوله های کربنی تک دیواره به دست آوردند. همچنین طبق ، مقدار رسانایی حرارتی نانو لوله های کربنی چند دیواره به صورت جداگانه بیشتر از 300 mK/W موجود میباشد.
از آنجایی که ساختار نانو لوله های کربنی برای تولید و تکثیر نانو ترانزیستورها در دماهای مختلف، مقادیر مختلفی دارد، آن را به صورت تابعی از دما و به شکل (T(λ نشان داده میشود. با شروع از دما های کم و افزایش تدریجی دما، مشاهده میشود که مقدار (T(λ در نزدیکی دمای 011K به یک مقدار بیشینه برابر با 111,3 mK/W میرسد )این بیشینه به شکل یک قله در نمودار دیده میشود( و سپس با افزایش دما، کاهش مییابد. بیشترین مقدار )T(λ که تاکنون در بررسی ها مشاهده شده است، مربوط به یک نمونه ی نانو لوله ی حرارتی خاص میباشد که در دمای010 K اندازه گیری شده است. این مقدار برابر با 00111 mk/W است. بنابراین مقدار )T(λ نانو لوله ی کربنی در بیشینه اش با بیشترین مقدار )T(λ که تاکنون اندازه گیری شده است، قابل مقایسه است. با توجه به نمودار ارائه شده، حتی در دمای اتاق نیز رسانایی حرارتی نانولوله ی کربنی بسیار بالا و برابر با 0011 mK/W میباشد، در روش های تکثیر نانو ترانزیستورها و نانو لوله ها با سنتز نانولوله های کربنی بر مبنای رسوب شیمیایی کاتالیستی بخار (CCVD ) شامل تجزیه منبع کربنی روی ذرات یا خوشه های کوچک فلزی به عنوان کاتالیست است این روش تکثیر نانو ترانزیستورها شامل فرآیند هتروژن و هموژن می باشد. فلزات مورد استفاده برای این واکنش ها فلزات واسطه هستند، مانند آهن، کبالت، نیکل. در مقایسه با تخلیه قوس الکتریکی و سایش لیزری، نانولوله های کربنی عموما در دمای پایین تری حدود 011 تا 0111 درجه تشکیل می شوند. عموما انتخاب پذیری این روش برای تولید نانولوله های کربنی چند دیواره بیشتر است. هر دو فرآیند هموژن و هتروژن به ماهیت و ساختار کاتالیست مورد استفاده عالوه بر شرایط عملیاتی بسیار حساس هستند. نانولوله های کربنی تولید شده با این روش در مقایسه با روش قوس الکتریکی طول (چند ده تا چند صد میکرومتر) و نقص بیشتری دارند. نقص بیشتر نانولوله ها به دلیل استفاده از دمای کمتر در مقایسه با روش قوس الکتریکی است که اجازه هیچ بازآرایی ساختاری را نمی دهد.
نتیجه گیری :
برای تکثیر و تکامل نانو ترانزیستور ها وجود رسانایی حرارتی بالا برای تک نانو لوله های حرارتی به شکل تئوری نشان داده شده است. نتایج حاصل از تجربیات آزمایشگاهی نیز بیانگر وجود این ویژگی در نمونه های توده ای از نانو لوله های کربنی تک دیواره و همچنین برای تک نانولوله های چند دیواره میباشد.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک