عنوان پایان‌نامه
ساخت نانو وایرها و و نانو گرس های سیلیکانی و بررسی خواص فیزیکی و الکتریکی آن جهت امکان سنجی کاربردهای حسگری
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-الکترونیک- تکنولوژی نیمه هادی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2251;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 58507
- تاریخ دفاع
- ۰۴ تیر ۱۳۹۲
- دانشجو
- حسین تقی نژاد
- استاد راهنما
- سیدشمس ا لدین مهاجرزاده
- چکیده
- با توجه به ویژگی های منحصر به فردی که مواد در ابعاد نانومتری ارائه می کنند، کمتر شاخه ای از علم را می توان یافت که از این ویژگی ها بهره نبرده باشد. الکترونیک، شیمی، بیولوژی و علم مواد از مهم ترین شاخه هایی هستند که بیشترین تاثیرات را در این زمینه در خود دیده اند. در میان انواع نانوساختارهای موجود، ساختارهای تک بعدی و در راس آنها نانوسیم ها جایگاه ممتازی را به خود اختصاص داده اند. با در نظر گرفتن نقش حیاتی و بدون جایگزین مواد نیمه هادی و خصوصا سیلیکون در تکنولوژی الکترونیک و مدارات مجتمع، در میان انواع نانوسیم های مواد مختلف، نانوسیم های سیلیکون از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند. ما نیز در این پایان نامه به بررسی ساخت نانوسیم های سیلیکون به روش VLS خواهیم پرداخت و این روش را از جنبه های مختلف مورد بررسی قرار می دهیم. بررسی و کنترل خواص فیزیکی و الکتریکی این ماده با استفاده از آنالیزهای مختلف از جمله آنالیزهای Raman، EDX و XPS بخش دیگری از این پایان نامه را به خود اختصاص خواهد داد. در ادامه با استفاده از نانوسیم های رشد داده شده اقدام به ساخت سنسور رطوبت خواهیم کرد و نشان می دهیم که افزودن ناخالصی به نانوساختارها می تواند منجر به بهبود قابل ملاحضه ای در حساسیت افزاره ی طراحی شده گردد. ساختار مورد استفاده در افزاره طراحی شده یک ساختار خازنی است و با اندازه گیری های مقتضی اقدام به بررسی رفتار الکتریکی سنسور کرده ایم. در بخش نهایی این پایان نامه به بررسی رشد نانوتیوب های سیلیکون می پردازیم. در این مطالعه با استفاده از یک تکنیک مهندسی کاتالیست جدید بر مبنای استفاده همزمان از دو نوع کاتالیست رشد خود سامانده نانوتیوب های سیلیکون را گزارش می کنیم. در این راستا از آنالیزهای متعدد و بسیار دقیق شامل آنالیزهای AFM،LFM ، XPS، Raman، Photoluminescence، TEM ، SAED و SEM جهت بررسی ساختار نانوتیوب ها و بررسی مکانیزم رشد کمک گرفته شده است. جهت بررسی قابلیت بالای تکنیک مهندسی کاتالیست ارائه شده جهت رشد نانوتیوب های سیلیکون، رشد را با دو روش متفاوت SLS و VLS انجام می دهیم. نتایج حاصل بیانگر این واقعیت است که اتم های سیلیکون دارایsp3 hybridization بوده و به همین جهت دارای ماژول یانگ پایین هستند. تبدیل نانوتیوب ها به نانوریبن های سیلیکون با استفاده از بمباران الکترونی و یا خراش مکانیکی مطالبی دیگری است که در این پایان نامه به آن خواهیم پرداخت.
- Abstract
- Nanostructured materials by providing unique properties make significant contribution in various branches of science. Electronics, chemistry, biology, and material science are among the fields that have gotten significant benefits. In this context, one-dimensional nanostructures (especially nanowires) have attracted exceptional attentions. Considering inevitable role of semiconducting materials (mainly silicon) in Electronics and VLSI technology, silicon nanowires are of great importance among all other nanowires. In this thesis we will focus on VLS growth of silicon nanowires and by utilizing proper physical and electrical characterizations, potential of this material for sensing applications is investigated. In line with these facts, Raman, EDX, and XPS spectroscopies are exploited. Fabrication of a highly sensitive capacitive humidity sensor based on doped silicon nanowires is also realized here. Second part of this thesis is dedicated to report of a self-assembled growth of silicon nanotubes. In the proposed technique, a Ni-Au double layer metal catalyst is used to make synthesis of nanotubes possible. Precise spectroscopies including LFM, AFM, XPS, EDX, Raman, SAED, TEM, and SEM are exploited to elaborated fabricated nanostructures and to understand growth mechanism. To explore effectiveness of Ni-Au catalyst for growth of nanotubes both VLS and SLS approaches are reported. It is demonstrated that sp3 hybridization is responsible for growth of silicon nanotubes. Transformation of silicon nanotubes to silicon nanoribbons by means of electron beam cutting and mechanical exfoliation is the final part of the thesis.
