تولید انبوه و پلاسمایی

دانلود پایان نامه

• ایجاد ابرخازنها.
• کاربرد برای پیشرفت صفحات و نمایشگرهای لمسی و انعطاف پذیر.
• کاربرد در نمایشگرهای کریستال مایع (LCD).
• کاربرد در دیودهای گسیل نور (LED) و دیودهای ارگانیک گسیل نور (OLED).
• ساخت جوهرهای رسانا برای پوشش.
1-8 نانو ریبون های گرافنی
وقتی گرافن در امتداد یک جهت خاص ساخته شود یک نوار گرافنی که پهنای آن نانو متری است بدست می آید و آن را نانو ریبون گرافنی می نامند. نانو ریبون های گرافنی خواص متفاوتی از خود نشان می دهند. پیش بینی شده که در آینده ساختاری مهم و بنیادی در قطعات نانو الکترونیکی با اساس کربنی باشند [17, 18].
محاسبات نظری بسیاری نشان می دهد که اثرات لبه و محدودیت های کوانتومی، نانو ریبون های گرافنی باریک با عرض کمتر از 10 نانومتر را به نیمه رسانا تبدیل می کند. پس نانو ریبون های گرافنی با عرض های باریک می توانند به عنوان ترانزیستور های اثر میدان در دمای اتاق، با سرعت سوئیچینگ عالی و تحرک پذیری بالا به کار روند.
هنوز چالش های بزرگی در تولید نانو ریبون های گرافنی باریک در مقیاس زیاد وجود دارد. چون این نانو ریبون ها به شدت لوله ای می شوند و به نانو تیوب تبدیل می گردند گروه های بسیاری سعی در ساخت و سنتز این نانو ریبون ها کرده اند. لی و همکارنش نانو ریبون های گرافنی را با پهنای کمتر از 10 نانو متر با استفاده از روش های شیمیایی ساخته اند و دریافتند که تمام نانو ریبون های گرافنی با پهنای کمتر از 10 نانومتر نیمه رسانا هستند و ترانزیستور های اثر میدان گرافنی با نسبت های خاموش-روشن در حدود 107 نانومتر در دمای اتاق تهیه و تولید کردند . اما کار آنها مطلوب نبود چرا که پهنای تولید شده بسیار زیاد بود.
استفاده از روش های لیتو گرافیک برای تولید ریبون های پهن با پهنائی بیشتر از 20 نانو متر به کار گرفته شده است، اما پهنا و همواری نانو ریبون های گرافنی به وسیله قابلیت تکنیک های لیتو گرافی و خورندگی محدود می شود [22, 21].
با جدا کردن نانو تیوب های کربنی چند دیواره از طریق خورندگی پلاسمایی نانو تیوب هائی که به طور جزئی در یک فیلم جاسازی شده بودند، ساخت نانو ریبون گرافنی با پهنای در حدود 10 تا 20 نانومتر انجام شد [24]. اما توانایی تولید انبوه از طریق این روش محدود است.
گروهی دیگر به نام کانی کین و همکارانش با استفاده از روش های شیمیایی سعی کردند از لوله ای شدن نانو تیوب های کربنی چند دیواره ممانعت کنند . اما ریبون های حاصل پهن تر بودند(100 تا 500 نانو متر) و نیمه رسانا نبودند ولی ساخت آنها در مقادیر زیاد آسان تر بود. همچنین نانو ریبون های گرافنی چند لایه با پهنائی در حدود 100 نانومتر به وسیله تزریق لیتیوم و ورقه ای کردن نانو تیوب های کربنی ساخته شدند [29].
دو شکل اساسی برای نانو ریبون های گرافنی وجود دارد:
1-آرم چیر(دسته صندلی) 2-زیگزاگ
در این باره و طرز ساخت آن ها در بخش های بعدی بیشتر توضیح خواهیم داد.
1-8-1 چگونگی تشکیل نانو ریبون های گرافنی و نانو تیوب هادر صفحه مختصات گرافنی
در این مختصات دو بردار یکهi وj را تعریف می کنیم که زاویه بین آنها 60 درجه است که در شکل1-7 نشان داده شده است. برای حرکت روی این صفحه می توانیم بردار را تعریف کنیم که این بردار به بردار کایرال معروف است. زاویه بین بردار کایرال و محور متناظر با بردار یکهi را به عنوان زاویه کایرال معرفی می کنند. همانطور که خواهیم دید این زاویه یکی از مشخصه های نانو لوله های کربنی است. بدلیل تقارن موجود در صفحه های مختصات گرافنی، ما همواره mوn را مثبت در نظر می گیریم و این اشکالی ایجاد نمی کند. اگر با شرط0 mn یک بردار کایرال را در نظر بگیریم بردار انتخاب شده از راستای بردار یکه i می تواند از صفر تا سی درجه فاصله بگیرد.
شکل1-5. صفحه مختصات گرافنی
شکل 1-6 در ناحیه هاشور خورده از صفحه ی مختصات گرافنی، شرط m≥n>0 برقرار است
1-8-2 طرز تشکیل نانو ریبون های گرافنی
بردار کایرال را در نظر می گیریم با توجه به تقارن شبکه شش گوشی و زاویه کایرال که حوزه تغییرات آن که از صفر تا سی درجه است می توانیم نانو ریبون های گرافنی را بسازیم. در بردار کایرال اگر n=0 باشد با توجه به شکل ما یک نانو ریبون گرافنی زیگزاگی داریم (شکل1-8-a ) و اگر m=n باشد نانو ریبون ما آرمچیر است (شکل1-8-b). اگر n ≠ m باشد آن را دسته بردار های نامتقارن گفته و آن ها را نانو ریبون های کایرال می نامند.
شکل 1-7 ساختار ورقه ای گرافن
شکل1-8 (a) یک نانو ریبون گرافنی زیگزاگی. (b) یک نانو ریبون گرافنی آرمچیر. درجهت خطوط خط چین سیستم ها دورهای هستند