عنوان پایان‌نامه
ساخت نانو لوله های کزبی خمیده به روش PECVD و کاربردهای گسیل الکترونی آنها
- رشته تحصیلی
- فیزیک- حالت جامد
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 51126;کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 4640
- تاریخ دفاع
- ۳۰ شهریور ۱۳۹۰
- دانشجو
- علی اصغر ثانی
- استاد راهنما
- یاسر عبدی
- چکیده
- در این کار تحقیقاتی برای اولین بار در دنیا از نانولوله¬های کربنی خمیده در ساخت نوعی نانو سوئیچ که بر مبنای گسیل میدانی کار می¬کند، استفاده کرده¬ایم. ابتدا توانستیم با روشهای استاندارد فوتولیتوگرافی الگوهای میکرومتری لازم جهت ساخت نانوسوئیچ را تولید کنیم. سپس با استفاده از روش لایه نشانی بخار شیمیایی به کمک پلاسما، نانولوله¬های کربنی عمودی و در نهایت نانولوله-های خمیده با زوایای خمش 45 و 90 درجه، تولید کردیم. همچنین با مطالعه شرایط مؤثر در رشد نانولوله¬ها، چگونگی اثرگذاری پارامترهای مختلف را بررسی کردیم و شرایط بهینه جهت رشد نانولوله¬های عمودی و خمیده را به دست آوردیم. در ادامه با اندازه¬گیری جریان بر حسب ولتاژ توانستیم نوع جدیدی از نانوسوئیچ¬ها را بر پایه نانولوله¬ کربنی خمیده ارائه کنیم. با بررسی نمودار جریان بر حسب ولتاژ به این نتیجه رسیدیم که در ولتاژهای کم به دلیل اینکه هنوز تماس بین نانولوله¬ها برقرار نشده است، جریان عبوری از رابطه فاؤلر – نوردهایم پیروی می¬کند و با افزایش ولتاژ نیروی الکترواستاتیکی افزایش می¬یابد و بنابراین نانولوله¬ها یکباره روی هم می¬افتند و جریان عبوری به صورت اهمی رفتار می¬کند این یکباره افتادن پدیده فرو افتادن را نشان می¬دهد؛ در این کار ولتاژ فرو افتادن برای نانو سوئیچ ساخته شده حدود 95 ولت بود. همچنین نسبت جریان حالت روشن سوئیچ به حالت خاموش 100 به 20 می¬باشد که یک نسبت مناسب به شمار می¬رود. همچنین با بررسی¬های بیشتر مشاهده شد که یک پسماند در منحنی جریان بر حسب ولتاژ ایجاد می¬شود؛ که این پسماند ایجاد شده به دلیل نیروی واندروالس بین نانولوله¬ها می¬باشد و منحنی پسماند به ازای نیروهای واندروالس متفاوت را بررسی کردیم. برای بررسی عوامل مؤثر در کارکرد سوئیچ یک مدلسازی بر اساس تئوری تیرک اولر – برنولی نیز انجام دادیم که در این مدلسازی توانستیم عوامل مؤثر را بررسی و نانو سوئیچ ساخته شده را آنالیز کنیم. کلید واژه¬ها: نانولوله کربنی خمیده، نانوسوئیچ الکترومکانیکی، تیرک اولر برنولی.
- Abstract
- In this work bent carbon nanotubes were used to fabricate a field emission based nano-switch. The standard photolithography was used to achieve appropriate patterns for fabricating the nano-switch. Bent carbon nanotubes with bending angle of 45o and 90o were obtained by utilizing the plasma enhanced chemical vapor deposition method. The effects of growth parameters on the structures of the as-prepared nanostructures were investigated, which resulted in finding the suitable growth condition. A novel nano-switch based on the above mentioned bent carbon nanotubes was fabricated and its I-V characteristic was thoroughly studied. The electrical measurements demonstrated that in low voltages, in which the nanostructures were isolated from each other, an electron emission is flown through the device. I-V curve is consistent with the fowler-nordheim plot in this range of voltages. Also, at a higher range of voltages (higher than 60 volts) an ohmic behavior was obtained from the electrical results. It corresponds to the pull in phenomenon in the switch. Further investigations showed a hysteresis in the I-V curves. The hysteresis in the electrical characteristic of the switches is attributed to the Van der Waals force. We have investigated this hysteresis using experimental and theoretical approaches. The modeling was based on the Euler–Bernoulli theorem. The results of the modeling and experiment were in agreement with each other. Keywords: Bent carbon nanotube, Electro mechanical switch, Euler-Bernoulli beam
