بخشی از مقاله
چکیده
نانو شیت یا نانو روبان یا نانو نوار گرافنی، نواری از گرافن به عرض کمتر از 50 نانومتر هستند. با کنترل عرض گرافن می توان مقدار زیادی از نانو شیت را تولید کرد. نانو شیت ها صفحات کربنی هستند که دارای اتم های منظم کربن می باشند. هر یک از این اتم ها الکترون هایی را با اتم های مجاور به اشتراک می گذارد که این مطالعه قصد دارد با ایجاد نقص در این صفحات با حذف یک اتم در صفحه، میزان رسانایی را بررسی کند. شبیه سازی های این مطالعه با استفاده از نرم افزار کوانتوم وایز ای تی کا انجام شده است. مهم ترین هدف این مقاله مقایسه ی اثر حذف تک اتمی کربن از ساختار نانو شیت می باشد. بدین معنا که اتم ها یک به یک و به ترتیب از کل ساختار حذف شوند و این امر به گونه ای صورت گیرد که تنها یک اتم حذف شده باشد؛ اثر آن از نظر میزان رسانایی سنجیده شوند. در این راستا تقارن تاثیر گذاری حذف اتم ها بر میزان رسانایی نه تنها در شرایط عبور جریان از یک طرف قابل توجه است بلکه در صورت عوض شدن پلاریته های ساختار تاثیر گذاری متقارن نتایج مهمی را بدست می آورد. اولین نتیجه ی مهم اثر همگن حذف اتم ردیف ها و سطر ها در طول های بلند تر است. دومین نتیجه قابلیت اثر گذاری تجمعی ناشی از حذف اتم های بیشتر در ساختار است.
واژگان کلیدی: نانو شیت، حذف تک اتم، میزان رسانایی، کربن
مقدمه
کشف اخیر تک لایه های گرافینی توجه زیادی را به خود جلب کرده است. قبلا تصور می شد که گرافین نمیتواند به حالت آزاد در طبیعت یافت شود. چون نزدیک به هفتاد سال پیش دو فیزیکدان معروف به نام های لاندائو و پایرلز استدلال کردند که شبکه اکیدا دو بعدی به لحاظ ترمودینامیکی ناپایدار است و نمی تواند وجود داشته باشد گرافین خواص فیزیکی بسیار جالبی از خود نشان می دهد: حامل های بار در آن شبیه ذرات نسبیتی بدون جرم رفتار میکنند و میتوان آن ها را به وسیله معادله دیراک توصیف کرد. به علاوه گرافین هم در دمای اتاق و هم با مقادیر زیاد ناخالصی موبیلیتی بالایی از خود نشان می دهد. خصوصیت آخری نانو روبان های گرافینی را به عنوان بهترین کاندیدا برای ساخت ادوات الکترونیکی در آینده مطرح می سازد اما مشکلی که این ادوات با آن مواجه هستند، نبود گاف انرژی در آن ها باشد که کنترل خواص الکترونیکی و ترابرد را در ادوات بر پایه گرافین مشکل میسازد. این مشکل را می توان به وسیله ساخت نانو روبان های گرافینی که به اندازه کافی باریک هستند حل کرد و در نتیجه گاف انرژی را به آن ها افزود.
اما تفاوت عمده ای میان نتایج آزمایشگاهی و کار های نظری که بر روی مدل های ایده آل انجام می شود وجود دارد. محاسبات تنگابست - یا جواب های معادله دیراک - نشان می دهند که عرض گاف به هندسه لبه ها و عرض نانو روبان ها بسیار حساس است، در حالی که نتایج تجربی هیچ تفاوتی میان نانو روبان های زیگزاگ و دسته صندلی نشان نمی دهند. عواملی که ممکن است منجر به این رفتار ها شوند شامل پراکندگی از روی ناصافی های مرزی، نقص های شبکه اتمی پراکندگی نا خالصی بر هم کنش الکترون، الکترون و یا تغییر ساختار الکترونیکی به علت اثر های مرزی می باشد استفاده تقریب تنگابست همراه با بی نظمی، اثر های مهمی را در نانو روبان ها نشان می دهد. در واقع اضافه کردن بی نظمی به عنوان تصحیحی روی مدل های ایدهآل می باشد. - فضیله, ف; قربانی, م; معقول, ز; میرزا, ب; صالحی, م.ع;, - Liu, S ; Sun, W; Hu, F;, 2012 - - 1390 نانو شیت ها صفحات کربنی هستند که دارای اتم های منظم کربن می باشند. هر یک از این اتم ها الکترون هایی را با اتم های مجاور به اشتراک می گذارد که این مطالعه قصد دارد به ایجاد نقص در این صفحات با حذف یک اتم در صفحه، میزان رسانایی را بررسی کند. - Yang et al, 2007 - - صالحی و همکاران، - 1390
نانو شیت یا نانو روبان یا نانو نوار گرافنی، نواری از گرافن به عرض کمتر از 50 نانومتر هستند. با کنترل عرض گرافن می توان مقدار زیادی از نانو شیت را تولید کرد. لازم به ذکر است که تولید نانو شیت ها از برش دادن نانو لوله ها حاصل می شود. در یکی از روش های تولید نانو شیت، نانو لوله های کربنی چند دیواره در محلول پرمنگنات پتاسیم و اسید سولفوریک قرار گرفته و نانو شیت استخراج می گردد. روش دیگر اچ کردن نانو لوله توسط پلاسما در یک فیلم پلیمری تعبیه شده است. روش بعدی رشد دادن نانو شیت بر روی سیلیکون کاربید با استفاده از کاشت یون پس از خلا و یا لیزر و فولاد رشد داده می باشد. روش بعدی نیز این اجازه را می دهد که هر الگویی را بتوان در لایه سیلیکون کاربید با دقت 5 نانو متر قرار داد. - Yoo et al, 2009 - به طور کلی می توان گفت که نانو شیت ها صفحات کربنی هستند که دارای اتم های منظم کربن می باشند.
هر یک از این اتم ها الکترون هایی را با اتم های مجاور به اشتراک می گذارد که این مطالعه قصد دارد به ایجاد نقص در این صفحات با حذف یک اتم در صفحه، میزان شکاف انرژی را بررسی کند. در شکل 1 میکروسکوپ نیروی اتمی تصاویری از نانو شیت گرافنی در عرض دوره و الگوی بور نشان داده شده است. - zhou, J et Al,; 2009 - نانو شیت ها صفحات کربنی هستند که دارای اتم های منظم کربن می باشند. هر یک از این اتم ها الکترون هایی را با اتم های مجاور به اشتراک می گذارد که این مطالعه قصد دارد با ایجاد نقص در این صفحات با حذف یک اتم در صفحه، میزان رسانایی را بررسی کند. - KHazaeinezhad et al, 2015 - - ایرجی و همکاران، - 1396
روش تحقیق
در این بخش روش انجام آنالیز های صورت گرفته بر روی ساختار های ارائه شده که نشان دهنده میزان رسانایی ساختار می باشد، مورد بررسی قرار گرفته است. شبیه سازی های این مطالعه با استفاده از نرم افزار کوانتوم وایز ای تی کا انجام شده است.مهم ترین هدف این مقاله مقایسه ی اثر حذف تک اتمی کربن از ساختار نانو شیت می باشد. بدین معنا که اتم ها یک به یک و به ترتیب از کل ساختار حذف شوند و این امر به گونه ای صورت گیرد که تنها یک اتم حذف شده باشد و سپس اثر آن از نظر
