عنوان پایان‌نامه
مطالعه و بررسی پاشندگی فونون ها در نانونوار گرافین
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-الکترونیک- تکنولوژی نیمه هادی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده برق و کامپیوتر شماره ثبت: E1997;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 51164
- تاریخ دفاع
- ۲۱ آذر ۱۳۹۰
- دانشجو
- سحر جلیلی
- استاد راهنما
- مرتضی فتحی پور
- چکیده
- پس از تولید گرافین، فصل جدیدی در فن¬آوری افزاره¬های نوین کوانتومی باز شد. ویژگی خاصی که گرافین را به عنوان یکی از نامزدهای اصلی ساخت ادوات نیمه¬هادی متمایز می¬کند، قابلیت حرکت بالای حامل¬ها در آن است. برای استفاده از گرافین در ادوات الکترونیکی، نیاز به شکاف باند انرژی غیرصفر است امّا در شرایط معمولی شکاف باند انرژی گرافین صفر است. یکی از روش¬های ایجاد شکاف انرژی در گرافین، الگودهی آن به صورت نوارهایی با عرض محدود می¬باشد. این ساختار نانونوارگرافین نام دارد. یکی از زمینه¬های اصلی پژوهش در مورد نانونوارهای گرافین، حرکت حامل¬ها و قابلیت حرکت آن¬ها می¬باشد. برای تعیین قابلیت حرکت باید رابطه پاشندگی فونون¬ها به¬دست آید و اندرکنش آن¬ها با الکترون¬ها بررسی شود. در این طرح ابتدا گرافین و نانونوار گرافین معرفی شده و توابع موج حامل¬ها و ساختار نوار انرژی آن¬ها با روش تنگ¬بست تعیین می¬شوند. در ادامه رابطه پاشندگی فونون¬ها و مدهای مختلف آن¬ها در گرافین و نانونوارگرافین با روش ثابت نیرو به¬دست می¬آیند. با در دست داشتن مد¬های مختلف فونونی و توابع موج حامل¬ها در نانونوار گرافین نیمه¬هادی می¬توان ماتریس پراکندگی الکترون - فونون را تعیین کرد. بعد از این مرحله با توجه به ماتریس پراکندگی می¬توان سرعت پراکندگی را به¬دست آورد. با نظریه پاسخ خطی، قابلیت حرکت از روی سرعت پراکندگی به¬دست می-آید. در این مرحله اثر عرض نانونوار و سایر مشخصات را روی قابلیت حرکت و مسیر آزاد متوسط حامل¬ها در ساختار را به¬ دست می¬آید. در نهایت تأثیر تعیین دقیق ساختار نوار انرژی روی قابلیت حرکت بررسی می¬شود
- Abstract
- Since its fabrication in 2004 at University of Manchester, graphene has been considered as a promising candidate material for future nanoelectronics applications. This is due to its high mobility. Although graphene is a zero band gap semiconductor but by patterning it into graphene nanoribbons (GNR) (i.e. ribbons a few nanometers wide), nonzero band gap can be achieved. Studying graphene nanoribbons properties has attracted many electronic researchers in recent years. Carriers transport and their mobilities are two most important research fields about these structures. Like many other structures, in order to determine the mobility, it is essential to study phonon dispersion and electron–phonon interactions. In this work, graphene and graphene nanoribbons are introduced at first. Then, carriers' wave functions and electronic band structure are calculated by the means of the tight binding approximation. Afterwards, the phonon dispersion relation and their modes are determined by force constant method. Knowing the phonon modes, one can obtain the electron–phonon scattering matrix. After the evaluation of the electron–phonon scattering matrix elements one can calculate the scattering rates, mobility and electron mean free path within the linear response theory. At this stage results are compared among GNRs with different width. Finally the band structure effect on mobility is studied.
