عنوان پایان‌نامه
آماده سازی مشخصه یابی مدل سازی هدایت و کاربردهای الکترونیکی کامپوزیت های پلیمری
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-الکترونیک- تکنولوژی نیمه هادی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 3026;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77149;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 3026;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77149
- تاریخ دفاع
- ۰۶ مرداد ۱۳۹۵
- دانشجو
- نیما سفیدموی آذر
- استاد راهنما
- سیدشمس ا لدین مهاجرزاده, محمدرضا کلاه دوز اصفهانی
- چکیده
- کامپوزیتهای پلیمری کاربرد فراوانی در مصارف الکترونیکی و الکتریکی به دلیل خواص ویژه شان دارند. مرتب‌سازی با اعمال میدان الکتریکی روشی کاربردی برای آماده‌سازی این مواد می‌باشد. هدایت الکترون در این مواد به صورت تونل‌زنی از میان سدهای پتانسیلی که بین ذرات هادی قرار دارند صورت می‌گیرد. در این پایان‌نامه مداری ساده برای مرتب‌سازی الکتریکی این کامپوزیت‌ها ارائه داده‌ایم. کامپوزیتهای پلیمری با استفاده از پلیمر PDMS و پودرهای نقره، آلومینیوم، گرافیت، کروم، پتاسیم کلرید، منیزیم اکسید، سدیم کلرید، نیکل، سرب، سیلیکون، سیلیکون مونواکسید، قلع، روی و روی اکسید تهیه شده‌اند. نشان داده‌ایم که مستقل از رسانا، نیمه‌رسانا و نارسانا بودن پودرهای مورد استفاده، مدار پیشنهاد شده قادر به مرتب‌سازی آن‌ها می‌باشد. زمان مورد نیاز برای مرتب‌سازی پودرهای رسانا در حدود چند ثانیه و ذرات نیمه‌هادی و نارسنا در حدود چند دقیقه می‌باشد. در مورد پودرهای رسانا بررسی‌های ما نشان داده است که رفتار الکتریکی مسیرهای مرتب شده به اندازه‌ی پودرهای استفاده شده بستگی دارد. برای مثال، مسیر ایجاد شده با پودر نقره در ابعاد کوچک‌تر از 35 نانومتری مقاومت منفی با مقدار بزرگ در محدوده‌ی 1 مگا اهم از خود نشان می‌دهد در صورتی که پودرهای با ابعاد میکرومتری مسیرهای کاملأ رسانا با مقاومت در محدوده‌ی 1 اهم ایجاد می‌کنند. مطالعه‌ی جامعی در مورد تونل‌زنی وهدایت الکترون با استفاده روش غیر تعادلی تابع گرین در کامپوزیتهای پلیمری انجام داده‌ایم. مطالعات انجام شده روی المان‌های مقاومتی نشان می‌دهد که گذار از حالت رسانا به حالت نارسانا در این مواد در ضخامت سد پتانسیل حدود 7/1 نانومتر اتفاق می‌افتد و معمولأ این ضخامت در حالت هادی بزرگتر از چند آنگستروم است. به علاوه یک ترانزیستور جدید اثر میدانی بر پایه‌ی کامپوزیتهای پلیمری معرفی گردیده و مشخصات الکتریکی آن مورد بررسی قرار گرفته است. این المان الکترونیکی دارای ساختاری بسیار ساده، کوپلاژ کانال به گیت بسیار بالا، ترارسانایی بالا، و سطح جریان بسیار بالا می‌باشد. واژه‌های کلیدی: کامپوزیتهای پلیمری، مرتب‌سازی الکتریکی، مدل‌سازی هدایت الکتریکی، روش غیر تعادلی تابع گرین، تونل‌زنی
- Abstract
- Owing to their extraordinary properties, polymer composites are functional materials for electrical and electronic applications. Electric field alignment is a highly useful approach toward preparing these materials. Electron transport in these materials is of a tunneling nature passing from one conducting island to the other through the polymer medium between them. In this thesis, we provide a simple circuit for electric field alignment. Polymer composites are prepared using PDMS and silver, aluminum, graphite, chromium, potassium chloride, magnesium oxide, sodium chloride, nickel, lead, silicon, silicon monoxide, tin, zinc, and zinc oxide particles. It is shown that all composites regardless of the electrical behavior of the particles can be aligned by the proposed circuit. It is observed that the time required for aligning conductive particles is in the order of several seconds while for semiconductive and insulating particles it is in the order of several minutes. In the case of conductive particles, our studies show that the electrical behavior of the aligned paths strongly depends on the size of the powders. For instance, a path formed by silver nanoparticles (< 35 nm) shows high negative resistivity in the order of 1 M? while the one created by silver microparticles shows a high conductance with a resistance in the order of 1?. A comprehensive study is carried out on electron transport and tunneling employing the Non-equilibrium Green’s function (NEGF) formalism. A two electrode resistive device is studied and the results indicate that a conductor–insulator transition occurs at a barrier thickness of ?1.7 nm and the barrier thickness should be larger than several angstroms. Next, a novel tunneling field-effect structure based on CPMCs is introduced and its characteristics are comprehensively investigated. This device features a remarkably simple structure, an extremely high channel to gate coupling, a large transconductance, and a high current level. Keywords: Polymer composites, Electric field alignment, Modeling Electric conduction, Non-equilibrium Green’s function (NEGF) formalism, tunneling.
