_بخش فرآیند (دِشارژ کردن ) برای نانو لوله های الکتریکی
اِسپکتروسکوپی رزونانس رامان (RAMAN) برای سنجش فراوانی اِلکترونیکی نانو لوله ها SWCNTs
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
نکته : استفاده از این روش برای سنجش فراوانی نانو لوله ها در یک نمونه بسیار متداول است. در این تکنیک وقتی انرژی لیزر برابر و یا نزدیک انرژی انتقال الکترونی مجاز نوری نمونه باشد، افزایش شدت خواهیم داشت که این مسئله وابستگی زیادی به ساختار نانو الکتریکی نمونه دارد.
در RRS نانولوله های کربنی حتی رامان یک نانو لوله ی تنها نیز مشاهده میشود. طیف رامان یک نانو لوله ی منفرد باعث میشود که بتوان ساختار الکترونی و فونون SWCNTs را با دقت بیشتری برآورد نمود. هر نانو لوله ی کربنی (m,n ،) ساختار الکترونی ویژه ای دارد و در نتیجه چگالی ترازهای ویژهی خود را خواهد داشت. بنابراین RRS برای تعیین ساختار آنها عالی است. نانو لوله های که قطر آنها 0/75nm<dt< 2/4nm SWNTs باشند (از نوع SWCNTs)، طیف های رامان RBM بین آنها که میشوند ظاهراً (100cm-1 <WRBM< 300cm)معادل جا به جایی متقارن داخل فاز اتم های کربن SWCNT در جهت شعاعی است. band G مربوط به حرکت اتم های همسایه در جهت مخالف در امتداد سطح لوله در گرافیت دو بعدی است که مشخصه ی آن یک پیک چند شاخه در اطراف (1-1600cm-1500)است. پیک مربوط به RBM و پیک چندتائی band G در SP2 دیده نمیشود. معمولاً هیچ ترکیب کربنی SP2 باشند یک پیک ترکیباتی که حاوی کربن تکی (band G) به شکل Lorentzian در حدود (1-1582cm) طیف رامان آنها مشاهده میشود. band D در طیف رامان فقط برای اتم های SP2 در حضور (هترو) اتمها، فضا های کربن خالی و یا هرگونه نواقص شبکه به وجود میآید.
تمام این پیکها در طیف رامان به ساختار SWCNT( اندیسهای m,n )حساس هستند. البته حساسیت RBM بیشتر است و بنابراین برای شناسائی اولیه (m,n ) استفاده میشود. (band G) نیز به ساختار الکترونی حساس است. برای مرتب نمودن نانو لوله ها از band G و RBM بسیار استفاده میشود.با طیف گیری رامان با استفاده از تعداد زیادی خطوط لیزری، میتوان توزیع قطر دقیق را به دست آورد و در نهایت با دقت بیشتری نوع فلزی و نیمه هادی SWCNT را تعیین نمود. مشخص شده است که band G نانو لوله های فلزی و نیمه هادی متفاوت است. در گرافیت، band G ،یک پیک یکتایی است، زیرا ارتعاشات تانژانتی در صفحه، از ساختار شش ضلعی مسطح دژنره هستند در حالی که در نانولوله ها، این پیک به شش پیک میشکند که این مسئله به دلیل انحنای صفحهی گرافن و محدودیت کوانتومی در امتداد لوله است.
با در نظر گرفتن تنها دو از شکست پیک شدید و آنالیز آنها، که اساساً تقارن ارتعاش تانژانتی هنگام لوله شدن صفحه ی گرافن برای تشکیل شکل استوانهای لوله حاصل میشود، میتوان اطلاعات مناسبی به دست آورد. دو تا از قویترین پیکهای G با +G برای تغییر مکانهای -G نامگذاری شده اند. -G با فرکانس کمتر اتمی در امتداد محور لوله و برای تغییر مکان اتمی در جهت دایرهای تعریف شده اند. تفاوت بین (SWCNTs band-G ) فلزی G-و نیمه هادی گواه این مطلب است. پیک نانو لوله های فلزی نسبت به نیمه هادی پهن تر و نامتقارنتر است و به سمت فرکانس های پائین شیفت میکند.
نتیجه گیری :
نانو لوله های نیمه هادی با هماهنگی وسیله ی تنظیم ولتاژ میتواند روشن/خاموش شود. برای تمایز SWCNTs فلزی و نیمه هادی با استفاده از نمودار های V-I ارائه داده اند. این محققان فرض کردند که SWCNTs نیمه هادی؛ نسبت خاموش/روشن از مرتبه ی 10 یا بیشتر دارند و جریان خاموش به مقدار (9A-10) یا کمتر دارند که این مسئله بر خلاف خصوصیات SWCNTs فلزی است. علاوه بر آن، برای نمونه های غنی شده، سنجش های چهار نقطه ای در مورد فیلمهای نازک مانند (paper bucky) انجام میشود تا سنجش کیفی فراوانی نوع فلزی و نیمه هادی در نمونه انجام گردد. البته بسیاری فاکتورهای دیگر مانند خلوص نمونه و یکنواختی ضخامت لایه میتواند مقاومت لایه ای نازک را تحت تأثیر قرار دهد. این فاکتورها باید قبل از نتیجه گیری نهایی در نظر گرفته شوند.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک