ساخت و بررسی ویژگی های سنسورهای گاز بر پایه ی نانو لوله های کربنی

نانولوله¬های کربنی موادی جالب با ویژگی¬های مکانیکی و الکترونیکی فوق العاده¬ای هستند. نانولوله¬های کربنی می¬توانند فلزی یا شبه¬رسانا باشند. هر دو نوع ویژگی¬هایی دارند که مواد متعارف را به مبارزه می¬طلبند. ماهیت الکترونیکی یک بعدی این مواد منجر به بیشترین میزان حساسیت به تغییرات انرژی موضعی می¬گردد که برای یک قطعه به عنوان حسگر خاصیتی ایده¬ال و مطلوب است. در حال حاضر روشی برای تولید نانولوله¬هایی با ویژگی الکترونیکی معیین وجود ندارد و هر نوع تمایزی تنها از طریق فرآوری مجموعه¬ای ناهمگن از نانولوله¬ها میسر می¬گردد. اخیرا شبکه¬های نانولوله¬های کربنی ویژگی¬های جالب توجه و جذابی برای کاربردهای الکترونیکی از خود نشان داده¬اند. قسمت عمده¬ی این پایان نامه به مطالعه¬ی ویژگی¬های انتقالی شبکه¬های ضخیم و باریک نانولوله¬های کربنی تک دیواره و پاسخ الکتریکی آن¬ها به جذب سطحی اکسیژن در یک هندسه¬ی مقاومتی ساده می¬پردازد. در این مطالعه مشخص گردید که ضخامت شبکه خصوصیات الکتریکی مجموعه¬ی شبکه را معیین می¬کند، شبکه¬های باریک خصوصیات انتقالی شبه¬رسانا از خود نشان می¬دهند، شبکه¬های ضخیم نیز بیشتر رفتاری فلزی دارند. همچنین در این مطالعه معیین گردید که پاسخ شبکه-های نانولوله¬ای به مواجهه با اکسیژن به عمل آوری فرابنفش وابسته است. شبکه¬های واجذب – فرابنفش شده به محض مواجهه با اکسیژن افزایش در رسانایی را به نمایش می¬گذارند، در حالی که شبکه¬هایی که دارای اکسیژن جذب شده در سطح خود هستند در مواجهه با اکسیژن بیشتر کاهش در رسانایی به نمایش می¬گذارند. شبکه¬های نانولوله¬ای باریک¬تر یا به عبارتی شبه¬رساناتر، در مواجهه با اکسیژن تغییر در رسانایی بیشتری از خود نشان می¬دهند. در قسمت نهایی این پایان¬نامه نیز رفتار الکتریکی فیلم¬های کربنی که با استفاده از تکنیک تجزیه¬ی متان با تخلیه¬ی قوس الکتریکی حاصل شده¬اند مورد بررسی و تحقیق قرار گرفته است. مشخصه¬ی (i – v) فیلم¬های کربنی در حضور و عدم حضور گاز مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته است. آزمایش نشان می¬دهد که جریان عبوری از فیلم¬های کربنی وقتی که غلظت گاز متان از 200 به ppm 1000 افزایش می¬یابد، زیاد می¬گردد. این پدیده که نتیجه¬ی آن تغییر رسانایی است می-تواند به عنوان مشخصه¬ی حسگری در یک سنسور گاز به کار رود.