گرافن(Graphene) در ساخت قطعات نانو و ترانزیستورهای لوله کربنی در نانو الکترونیک (مهندسی نانو -میکرو الکترونیک)

پژوهشگر و نویسنده: دکتر (  افشین رشید )



نکته : گرافن ویژگی های نانو الکترونیکی برجسته ، تحرک پذیری الکترونی بسیار بالا و هدایت بی نظیری در مقیاس نانو دارد. رسانای فوق العاده ای است بطوریکه الکترون ها را با سرعت ده برابر بیشتر از سیلیکون منتقل می کند. این ویژگی هاگرافن را به کاندیدای ایده آلی برای کاربردهای نانو الکترونیکی نسل های آتی از قبیل نانو ترانزیستورها، نانو باتری ها، ابر خازن ها و نانو سنسورها مبدل کرده است.

استفاده از گرافن را برای برخی کاربردها مانند سوییج های دیجیتالی با نسبت  بالای جریان روشن – خاموش محدود کرده است ، خوشبختانه تهییج حبس کوانتومی و اثرات لبه در نانو نوارهای گرافنی با لبه های یکنواخت ، عرض کم (GNRs) و  قابل کنترل ، این عیب را پوشش می دهد. کاربردهای الکترونیکی گرافن در آینده نزدیک به تگ های آر اف آی دی، صفحات نمایش با رزولوشن کم ، سنسورها ، پردازش سیگنال آنالوگ و پکیج ادوات الکترونیکی اختصاص خواهد یافت.



گرافن (Graphene) به دلیل ویژگی های منحصر بفرد خود به عنوان پتانسیل بسیار مطلوب، جهت جایگزینی برای رسانای شفاف اکسید ایندیوم قلع به نانو الکترونیک معرفی شده است.

حضورگرافن (Graphene)  در ریز ساخت های های نانو الکترونیک وابسته به توسعه مواد جایگزین رقابت کننده مانند فیلم های نازک فلزی ، فیلم های نانو سیم فلزی ، پلیمرهای رسانا و اقسام متنوعی از  ادوات هیبریدی دارد.

اجزای تشکیل دهنده گرافن و ساختمان مولکولی آن 

گرافن چیزی جز یک لایه گرافیت نیست. این ذره ماده  یک لایه نازک به ضخامت یک اتم میباشد. گرافن ساختاری دو بعدی دارد.

گرافن یک ماده خالص بر پایه کربن است. گرافن ساختاری ساده، منظم و شش ضلعی از کربن اما بسیار محکم است. از لحاظ الکتریسیته گرافن (Graghene) را در دسته نیمه رسانا (نیمه هادی) همانند ژرمانیوم و سیلیکون تقسیم‌بندی می‌کنند.

گرافن(Graphene) در ترانزیستورهای لوله کربنی در نانو الکترونیک 

به دلیل سرعت خیلی بالای حرکت الکترون‌‌ها در گرافن، نقش مهمی در ساخت  ترانزیستور های گرافنی و جایگزینی آن‌ها با تراشه‌های سیلیکونی را دارند.

این ترانزیستورها پیشرفت های وسیعی را نسبت به ترانزیستورهای مرسوم سیلیکونی نشان می دهند. نانولوله های کربنی در مقیاس آزمایشگاهی دو برابر مقدار جریان الکتریکی را نسبت به بهترین ترانزیستورهایی که در بازار وجود دارد انتقال داده اند.ترانزیستورهای مولکولی آجربناهای الکترونیک در مقیاس نانومتری خواهند بود. هر یک از مولکول هامی توانند جریان را مانند یک سیم نازک انتقال دهند. این مولکول ها با یک واکنش آکسایش و کاهش تغییر آرایش داده و روشن می شوند. 

  • پژوهشگر و نویسنده: دکتر (  افشین رشید )