فیزیک (اپتیک و لیزر) امکان سنجی تولید جمعیت وارون در گرافن word فیزیک (اپتیک و لیزر) امکان سنجی تو
فیزیک (اپتیک و لیزر) امکان سنجی تولید جمعیت وارون در گرافن wordچکیده در این پایان نامه موضوع استفاده از گرافن تک لایه به عنوان ماده فعال لیزر مورد بررسی قرار گرفته است. رسانندگی الکتریکی معیاری است کهرسیدن یا عدم رسیدن به تقویت نوری را بیان میکند. اگر رسانندگی الکتریکی منفی باشد، نشان از تقویت نوری و رسیدن به شرایط جمعیت معکوس است. درراستای محاسبه رسانندگی و برای محاسبه پارامتر سطح فرمی، با استفاده از نتایج طیف نگاری ملاحظه میشود که در گرافن شبه سطح فرمی بعد از دمش بوجود میآید. نتایج بدست آمده در این پایاننامه نشان میدهد که سامانهای که در حالت تعادل دارای سطح فرمی 0.4 ev بوده است، بعد از برانگیختگی با انرژی دمش 1.55 ev، دارای دو شبه سطح فرمی حداکثر 1 ev برای الکترونها و بیش از -0.9 ev برای حفرهها میشود. دیگر پارامتری که در رسانندگی وجود دارد دمای حاملها در هنگام برانگیختگی است. نتایج نشان میدهد که این دما برای گرافن حدود 2000 K است که بمراتب از حالت تعادل غیر برانگیخته به میزان 300 K بیشتر است. با بررسی خصوصیات شبه سطح فرمی و دمای حاملها در حالت برانگیخته و استفاده از آنها، رسانندگی گرافن حساب شده و شرایط تقویت نوری آن بررسی گردیده است. نتایج نشان میدهد که بروز تقویت نوری در گرافن فقط با دمش پر شدت امکانپذیر است. واژگان کلیدی: گرافن، الکترون، حفره، شبه سطح فرمی، رسانندگی فهرست مطالب 1-2-بررسی تحرک پذیری در گرافن.. 4 1-3-خواص منحصر به فرد گرافن.. 5 1-5-مقایسه گرافن و فلز واسطهی دو بعدی که بین دو مادهی چالکوجنید قرار دارد. 7 1-7-بررسی پیشینه تحقیقات صورت گرفته روی لیزر گرافن.. 11 2-2-معرفی لیزر و اجزای آن.. 15 2-5-وضعیت نیمه هادی به عنوان ماده فعال لیزر در هنگام دمش توسط منبع انرژی.. 17 2-6-شرط لازم نیمه هادی برای رسیدن به تقویت نوری بعد از دمش.... 19 2-7-گرافن به عنوان ماده فعال لیزر بعد از دمش.... 21 3فصل سوم: بررسی حاملهای گرافن.. 23 3-2-معرفی طیف نگاری دمش-کاوشگر. 25 3-2-1-طیف نگاری دمش-کاوشگر تبهگن.. 26 3-2-2-طیف نگاری دمش-کاوشگر غیر تبهگن.. 26 3-2-3-چگونگی اندازهگیری واهلش حاملها با طیف نگاری دمش-کاوشگر. 27 3-3-نتیجه طیف نگاری دمش-کاوشگر در مورد واهلش حاملها در گرافن.. 28 3-4-نتیجه طیف نگاری دمش-کاوشگر در مورد خواص نوری گرافن.. 31 3-5-چگونگی مدل کردن گرافن برای شبیه سازی تقویت(براساس نتایج طیف نگاری)33 3-5-1-مدل اول(مدل پدیده شناختی)33 3-5-2-مدل دوم(معادله انتقال بولتزمن)34 4فصل چهارم: بررسی جمعیت وارون در گرافن 37 4-2-محاسبه رسانندگی الکتریکی گرافن.. 38 4-3-رابطه رسانندگی و تقویت نوری.. 44 4-4-بررسی جمعیت وارون در گرافن از روش پدیده شناختی.. 45 4-5-بررسی جمعیت وارون در گرافن با روش تابع انتقال بولتزمن.. 55 5فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات... 70 منابع.......................................................................................................................................................71 چکیده و صفحه عنوان به انگلیسی
فهرست شکلها عنوان صفحه
شکل 1‑1 ساختار لانه زنبوری گرافن با دو اتم در هر سلول واحد. 3 شکل 1‑2 ساختار نواری گرافن.. 3 شکل 1‑5 نوع عملکرد گرافن به عنوان پیل سوختی [17]10 شکل 3‑1 طیف نگار دمش کاوشگر تبهگن[29]26 شکل 3‑2 طیف نگار دمش کاوشگر تبهگن[29]27 شکل 3‑3 فرآیندهای بازترکیب در گرافن بعد از برخورد پالس.... 29 شکل 3‑4 فرآیند اوژه برای a-الکترونها و b-حفرهها [35].30 شکل 3‑5 تغییرات عبور که با نشان داده شده بر حسب زمان سپری شده از برخورد شکل 3‑6 تغییرات عبور بر حسب زمان سپری شده از برخورد پالس با دقت 7 fs32 شکل 4‑1 گوشه ای از شبکه کلی گرافن.. 39 شکل 4‑2 رسم تابع به ازای a=1.8. 43 شکل 4‑3 رسم تابع به ازای a=1.8. 44 شکل 4‑4 مقایسه تابع اصلی خط و تابع بسط داده شده شکل 4‑5 مقایسه تابع اصلی خط و تابع بسط داده شده شکل 4‑6 مقایسه تابع اصلی خط و تابع بسط داده شده شکل 4‑8 مقایسه تابع اصلی خط و تابع بسط داده شده شکل 4‑15 تغییرات رسانندگی نرمال شده به به ازای تغییرات شدت برای سه دمای 1-1- گرافن موضوع کربن و ساختارهای تولید شده از آن موضوع جذاب و گسترده‌ای است. ابتدا فلورن و سپس نانو لوله‌های کربنی در 1991و بعد از دوازده سال گرافن در سال 2003 توسط گروهی که گایم[1] و نووسلوف[2] سرپرستی آن را داشت ساخته شد. والاس[3] مدتها پیش از از مشاهده آزمایشگاهی گرافن با استفاده از مدل تنگ بست[4] خواص آن را پیش بینی شده کرده بود[1]. در سال 2003 چیزی که والاس بیش از پنجاه سال قبل پیش بینی کرده بود انجام شد و همان خواص را نشان داد. به منظور تعریف ساختارهای دو بعدی ما یک حد بالایی از تعداد اتم را در نظر می‌گیریم که اگر از آن بالاتر باشد دیگر دو بعدی محسوب نمی‌شود. برای یک نیمه هادی باید بین 10 تا 100 لایه اتمی روی هم باشد[2]. تلاش‌ها برای تولید گرافن به عنوان یک ماده دو بعدی با استفاده از روش‌های معمول کافی نبود چون در اثر افت و خیزهای گرمایی باز هم سیستم تمایل رفتن به سمت سه بعد دارد و دو بعدی آن ناپایدار است. اما راه حل این است که گرافن را با سیستم‌های سه بعدی تماس دهیم تا پایدار شود. برای این کار می‌توان گرافن را بر روی یا بین دو ماده سه بعدی به وجود آورد[2]. ساختار لانه زنبوری[5] گرافن در شکل 1‑1 آمده است. اگر به هر سلول نگاه کنیم مثل این است که دو مثلث در هم نفوذ کرده است به‌طوری که مثلا اتم B از یک مثلث درست وسط ضلع مثلث دیگر که از اتم A ساخته شده است قرار گرفتهاست. هر اتم یک اوربیتال s و سه اوربیتال p دارد. اوربیتال s و دو تا از p ها در صفحه گرافن به شدت توسط نیروی کووالانسی محکم شده‌اند و در رسانندگی شرکت نمی‌کنند اما اوربیتال p باقی مانده جهت گیری عمود بر صفحه گرافنی دارد و تحت دوران فرد استو از نوار ظرفیت به نوار رسانش هیبریداسیون میکند. طول پیوند کربن-کربن در گرافن aC-C=1.42 A° است.
جهت کپی مطلب از ctrl+A استفاده نمایید نماید |
