عنوان پایان‌نامه
کنترل رشد جهت دار نانولوله های کربنی چند دیواره اصلاح ساختار و بررسی خواص الکترونیکی آنها
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-الکترونیک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده برق و کامپیوتر شماره ثبت: E1940;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 49827
- تاریخ دفاع
- ۱۱ مهر ۱۳۹۰
- دانشجو
- زهرا کلاه دوز اصفهانی
- استاد راهنما
- سیدشمس ا لدین مهاجرزاده
- چکیده
- ساختن نانونوارهای گرافینی برای کاربرد‌های عملی نیاز‌های جدیدی را مطرح میسازد از جمله: کنترل پهنا، همواری لبه ها، کیفیت، هزینه ساخت پایین، قابلیت تولید حجم انبوه و نحوه قرارگیری نانونوارها. اخیرا روش جدیدی ابداع شده که در آن از باز کردن نانولوله‌های کربنی به روش مناسبی برای این منظور استفاده می‌شود. تلاش‌های دودهه اخیر منجر به کنترل خوبی روی پارامترهای سنتز CNT شده که چالش‌های اشاره شده را مرتفع می¬¬سازد. در این پایان نامه روش جدیدی برای رشد کنترل شده نانولوله‌های تک دیواره یا کم لایه در دمای پایین با PECVD ارائه می‌شود . هم چنین پارامترهای فرآیند رشد از جمله شرایط لایه نازک کاتالیست، محتوای کربنی گاز هیدروکربن، شرایط مراحل آماده سازی و رشد بررسی شده و نهایتا گستره 6 تا 250 نانومتر برای قطر نانولوله ها بدست آمد. به علاوه برای کنترل پارامتر¬های فیزیکی نانولوله ها روش‌های مختلفی مبتنی بر مهندسی بستر شامل الگودهی دقیق جزایر کاتالیست و استفاده از بسترهای تنش¬دار SiGe پیشنهاد می‌شود. برای کنترل طرح رشد نانولوله‌ها از طریق الگودهی لایه¬ی کاتالیست لازم است تا ابعاد شکل های ایجاد شده با قطر نانومتری CNTها قابل مقایسه باشد. با توجه به محدودیت¬های اپتیکی موجود کوچکترین ابعاد قابل ایجاد با لیتوگرافی نوری در حوزه مایکرومتری قرار می¬گرفت. برای رفع این مشکل تکنیک جدیدی به عنوان لیتوگرافی با نوردهی نوسانی معرفی می‌شود که قادر است طرح‌های با تفکیک بالای نانومتری را روی مساحت‌های بزرگ در زمان نوردهی مناسب¬، ایجاد کند. در این روش با استفاده از شکست نور در گذر از محیط های با ضریب شکست متفاوت¬، مسیر پرتو نوری به صورت موازی جابجا شده و نوعی نوردهی دوگانه انجام می¬شود. با کنترل دقیق زاویه ورود نور به این مسیر به کمک موتورهای مکانیکی بسیار دقیق می¬توان با دقت بالایی ابعاد نانومتری را ایجاد و با استفاده از کنترل مکانیکی بر محدودیت های اپتیکی غلبه نمود. در قسمت آخر با کمک روش های ارائه شده نانولوله های کربنی چند دیواره با ابعاد و کیفیت کنترل شده روی طرح های دندان شانه ای و خطوط نازک نانومتری رشد داده شد. سپس در یک فرآیند دو مرحله ای به صورت افقی خوابانیده شدند. با قرار دادن مجدد آنها در دستگاه PECVD و اعمال پلاسمای مرحله ای اکسیژن و هیدروژن، نانولوله ها باز شدند و نانونوار های گرافینی با سطح و لبه¬های نسبتا هموار ایجاد گشتند.
- Abstract
- Implementing graphene nano-ribbons (GNRs) for practical applications introduces new requirements such as controlling their width, edge smoothness, quality, low fabrication costs, approachable large-scale production and also the alignment of GNRs. Recently a new method was developed in which unzipping CNTs consequents in a proper way to produce GNRs. In the past two-decade, progressive efforts resulted in good control over different CNTs synthesis parameter such as diameter, density, length and alignment, so it is stated to meet these challenges. In this thesis we have developed a new method for controlling low temperature plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) growth of vertical few-walled& Single-wall CNTs.¬ We have investigated different growth process parameter and propose different methods based on substrate engineering to control over MWCNT diameter by controlling the growth conditions as well as material and pattern engineering. To control CNT growth pattern through the catalyst layer, we report a novel Tilting Exposure Lithography (TEL) technique where gradual pattern displacement is employed to achieve high resolution features over a large area with reasonable exposure times. Using the TEL and our sequential growth technique, few walled CNTs were synthesized on the patterened substrates. Moreover after placing the CNTs horizontal manner, we treated them with sequences of hydrogen and oxygen plasma to unzip them to GNR.
