خاصیت الکترومغناطیسی نانو نوار های گرافنی GNR(کربن فوق نازک)در نانو لوله های CNTs (بر پایه دکترای نانو _ میکرو الکترونیک) (دکترای آموزشی _ پژوهشی)
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید )
نکته: نانو نوار های گرافنی درون نانو لوله های چند لایه CNTs یا چند لایه یک رسانای الکتریکی فوق العاده خوب و یک نیمه رسانا قابل استفاده در مدارهای یکپارچه (آی سی ها)، تراشه های کوچک با میلیون ها ترانزیستور باشد.
افزایش طول نانو نوار گرافنی در ولتاژهای پایین باعث کاهش در جریان الکتریکی در نانو لوله ها و نهایتاٌ ایجاد گاف در منحنی رسانندگی می شود. کاهش رسانش الکتریکی می تواند ناشی از اثرات تداخل کوانتومی باشد و رسانش حاکم بر ساختار در وضعیت حضور گاف در رسانش، بر اساس تونل زنی تشدیدی توصیف می شود. از سوی دیگر با افزایش پهنای نانو نوار گرافن همراه با افزایش نقاط اتصال در نانو لوله های CNTs با ناحیه مرکزی، مسیرهای شارش الکترون به ناحیه مرکزی نانو لوله کربنی چند لایه CNTs افزایش یافته و رسانش افزایش می یابد.صفحات گرافن علاوه بر این که بسیاری از خواص الکتریکی، و رسانایی نانو لوله های کربنـی را دارنـد ، دارای خـواص ترابرد الکتریکی منحصر بـه فـردی نظیـر اثـر کوانتـومی هـال نـیم صحیح، رسانندگی مینیمم و... می باشند .همچنین صـفحات گرافن به جهت ساختار مسطحی که دارند در مقایسه بـا نـانو لولـه های کربنی از قابلیت تغییر پذیری بیشتری برخـوردار هسـتند.حامل های بار در گرافن رفتاری شبیه بـه فرمیـون هـای بـدون جـرم از خود نشـان مـی دهند. ویژگی های فوق سبب شده است تا گـرافن بـه عنـوان کاندیدی مناسب در ساختار های نانو الکترونیک مد نظر قـرار گیرد.
نوارهای گرافن با پهنای متناهی به نـانو نوارهـای گرافنـی معـروف هستند، که با توجه به شکل لبه ها آنهـا ، بـه دو نـوع آرمچیـر و زیگزاگ تقسیم بندی مـی شـوند.امکـان ساخت نانو نوارهای گرافن با پهنای متفاوت وجود دارد.تمـام نـانو نوارهـای گرافنـی از نـوع زیگـزاگ فلزی هستند ، در حالی که نانو نوارهای گرافن آرمچیر با توجه بـه پهنای نوار می توانند به هر دو صورت فلزی و نیمه هادی با گـاف انرژی معین وجود داشته باشند.نانو نوارگرافن دارای لبه های از نوع آرمچیر اسـت که از چپ و راست به این دو نانو نوار فلزی نیمه نا تمام محدود شــده اســت.در هر دو ساختار، بـا افـزایش تعداد سلولهای واحـد در نانو لوله های چند لایه CNTs، از حالت هـای الکترونـی مجـاور تـراز فرمـی کاسته شده و در منحنی مشخصه جریان- ولتاژ یک ولتاژ آسـتانه و در منحنی رسانندگی گاف ایجاد می شود.
نتیجه گیری:
در نانو لوله های کربنی CNTs منشاء فیزیکی چنین رفتاری می تواند ناشی از اثرات تداخلی امواج الکترونـی در شـاخه هـای کربنـی نـوار گـرافن باشـد. در گسـتره مشخصی از انرژی الکترونها، امواج الکترونی با هم تداخل ویرانگر ساخته و جریان الکتریکی تضعیف می شود. لذا بـا افـزایش طـول نانو نوار گرافن GNR ،به ظهور یک گاف در منحنـی رسـانندگی نوارهای گرافنی GNR داخل نانو لوله های چند لایه کربنی CNTs ایجاد میگردد.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید )