نانو کپسول ها نانو ذراتی هستند که دارای یک پوسته و یک فضای خالی در حد نانومتراند و می توان مواد مورد نظر را درون آنها قرار داد و کپسوله کرد. یکی از کاربردهای این دسته از مواد مسئولیت انتقال دارو به بافت خاصی از بدن است. از دیگر موارد کاربرد این مواد در نانو الکترونیک است بطوری که تحقیقات به عمل آمده نشان داده است که اتصالات نانوکپسول کربنی به عنوان رساناهای کوانتیده رفتار می کنند. یکی از عوامل موثر در عملکرد این کپسول ها اثرات ناخالصی است. بطور مثال ترکیبات نانو کپسول ها با فلزات قلیائی منجر به تولید ابر رساناها می شود. در این پایان نامه می خواهیم با استفاده از هامیلتونی بستگی قوی، فرمولبندی تابع گرین و محاسبه آن به روش مومنت و همچنین مدل منتسب به لیف شیتس، اثرات بی نظمی جانشینی را ناشی از توزیع ناخالصی بررسی کنیم. برای این منظور از نمونه های مختلفی از نانوکپسول های کربنی استفاده می کنیم. سپس اثرات یک تک ناخالصی و همچنین ناخالصی با غلظت معین را روی چگالی حالتهای الکترونی بررسی می کنیم. چگالی حالتها یکی از مهمترین کمیتهای است که در ترابرد الکتریکی نقش مهمی دارد و با مطالعه طیف الکترونی، می توانیم دیگر خواص الکترونی را بررسی کنیم. نتایج بدست آمده نشان می دهد که ناخالصی باعث تغییر در طیف حالتهای الکترونی شده و قویاً به غلظت ناخالصی وابسته است و با افزایش ناخالصی قله چگالی حالتهای الکترونی جابجا شده و پهنای آنها افزایش می یابد.

در این پایان نامه، اثرات ناخالصی شیمیایی روی خواص الکترونی و اپتیکی چندلایه ای های نیمرسانای بی نظم بر اساس هامیلتونی بستگی قوی و تقریب پتانسیل همدوس تک جایگاه مورد مطالعه قرار گرفته است. به دلیل قید کوانتومی سیستم در جهت عمود بر لایه ها، طیف الکترونی به مجموعه ای از زیرتراز ها گسسته می شود و چگالی حالت های الکترونی و به تبع آن طیف جذب اپتیکی وابسته به موقعیت لایه می شوند. نتایج نشان می دهد که مقادیر جذب به میزان غلظت ناخالصی و قدرت بی نظمی بستگی دارد. طیف جذب به دلیل اثرگذاری ناخالصی در تمام لایه ها پهن می شود و در حالت پراکندگی قوی از ناخالصی، دو نوار در طیف جذب اپتیکی ظاهر می شوند. ظهور گاف در چگالی حالت های الکترونی و به تبع آن در طیف جذب اپتیکی نتیجه فرآیند پراکندگی حامل ها از ناخالصی هاست و اندازه آن به قدرت بی نظمی بستگی دارد. علاوه بر آن دریافتیم که در فرآیند جذب، بیشتر انرژی فوتون توسط لایه های میانی سیستم جذب می شود. این نتایج می تواند در توسعه نانوساختارهای الکترو اپتیکی مفید باشد.

ویژگی های الکترونی یک نانو لوله را می توان از ورقه گرافیت دو بعدی به دست آورد اما مطالعات اخیرِ ساختارِ نواریِ نانو لوله ها از مدل گرافین فراتر رفته به طوری که محاسبات، اثرات خمش را نیز در بر گرفته است. این محاسبات نشان می دهد که خمش ذاتی نانو لوله های کربنی سهم مهمی در تغییر گاف نواری نانو لوله های کربنی دارد. در این پایان نامه با استفاده از روش تنگ بست نواری و رابطه پاشندگی انرژی، تغییرات گاف نواری را در اثر تنش محوری روی نانو لوله های کربنی تک دیواره از نوع زیگزاگ و آرمچیر به طور تحلیلی بررسی نموده ایم. به همین منظور با وارد نمودن اثر تنش محوری روی انتگرال های جهش بین جایگاه ها و به تبع آن تغییر در رابطه پاشندگی، تغییر در گاف انرژی نانو لوله ها را به دست آوردیم. نتایج به دست آمده نشان می دهد که در تمامی نانو لوله های زیگزاگ گاف نواری با افزایش تنش محوری به صورت خطی تغییر می کند و یک گذار از حالت نیم رسانا به فلز مشاهده می شود. رفتار این نانو لوله ها به شدت وابسته به این است که نانو لوله های مورد بررسی عضو کدام یک از گروه های ، و است. در حالیکه تنش محوری در نانو لوله های آرمچیر قادر به ایجاد گاف نیست و به همین دلیل حالت فلزی این نانو لوله ها بدون تغییر باقی می ماند. در این پایان نامه علاوه بر این، چگالی حالت های الکترونی را برای نانو لوله های با تقارن بالای آرمچیر و زیگزاگ محاسبه کردیم. برای این منظور از فرمول بندی تابع گرین در چارچوب تقریب تنگ بست یک بعدی استفاده کردیم. سپس اثر تنش محوری را روی چگالی حالت های این نوع از نانو لوله ها نیز بررسی نموده ایم.

چکیده در این پایان نامه با استفاده از بررسی تحلیلی ثابت دی الکتریک گرافیت، طیف نوری آن را مورد مطالعه قرار می دهیم. این بررسی مبتنی بر گذار الکترون های گرافیت است. برای این منظور، ساختار نواری گرافیت را با هامیلتونی تنگ بست در تقریب نزدیکترین همسایه توصیف می کنیم. همچنین به دلیل فاصله¬ی زیاد لایه های گرافیت ( ) در مقایسه با فاصله¬ی نزدیکترین همسایه¬های اتمهای کربن در هر لایه ( )، از برهمکنش بین لایه های گرافیت چشم¬پوشی می کنیم. بر این اساس پاسخ اپتیکی، چگالی حالتهای الکترونهای و همچنین رسانندگی اپتیکی سیستم را بدست می آوریم. سپس قسمت موهومی ثابت دی الکتریک گرافیت را به روش عددی نیز محاسبه کرده و مشاهده می¬کنیم که طیف اپتیکی بدست آمده به روش تحلیلی و رفتار طیف حاصل از نتایج محاسبات عددی در توافق بسیار خوبی با طیف تجربی است.

در این پایان نامه خواص الکترونی نانو لوله های کربنی آلائیده شده با اتم های تناوب اول همانند بور و نیتروژن با استفاده از روش های ab initio همچون dft مورد بررسی قرار گرفته است. ما خواص الکترونی نانولوله های کربنی(5و5) آلائیده شده با درصد های وزنی مختلف را، با جانشانی اتم های بور و نیتروژن بررسی، ساختار نواری و چگالی حالت ها را با استفاده از نرم افزار openmx"" محاسبه کرده ایم. نانولوله ی (5و5) که رسانا می باشد با آلایش جانشانی اتم های بور و نیتروژن همچنان رسانا باقی می ماند. ولی چگالی حالت ها در اطراف تراز فرمی اندکی تغییر می کند ویک حالت اشباع دارد.

کشف نانولوله های کربنی تک دیواره در سال 1993 یک رشته پژوهشی علمی و فناورانه ی جدید به وجود آورده است. ویژگی های عالی مکانیکی، گرمایی و الکترونیکی نانولوله های کربنی آن ها را یکی از مهم ترین نامزدهای ساخت افزارهای الکترونیکی در ابعاد نانو ساخته است. با کاهش اندازه وسایل الکترونیکی و مکانیکی به نانومتر، ترابرد گرما به محیط از جنبه ی کارکرد و طول عمر وسایل اهمیت زیادی می یابد. در دهه ی گذشته بررسی های بسیاری بر روی رسانش گرمایی نانومواد هم به شکل تئوری و هم به شکل تجربی انجام شده است. نتایج نشان داده اند که نانولوله های کربنی رسانش گرمایی بسیار زیادی در سنجش با الماس دارند. ما در این پایان نامه بستگی رسانش گرمایی نانولوله های کربنی تک دیواره را به درازا و دما بررسی نموده ایم. در این بررسی روش دینامیک مولکولی ناتعادلی سرراست و پتانسیل ترسف را به کار برده ایم. بستگی به درازا را سه نانولوله با قطرهای گوناگون و درازاهای 36/7-82/24 نانومتر به دست آورده ایم. رسانش گرمایی با افزایش درازا به مقدار ثابتی میل نمی کند ولی رفتار توانی دارد. بستگی به درازا برای نانولوله های با قطر متفاوت و در دماهای گوناگون متفاوت است. همچنین بستگ دمایی رسانش گرمایی چندین نانولوله ی کربنی با قطرهای گوناگون را در بازه ی 100-550 کلوین بررسی نموده ایم. در همه ی نانولوله ها رسانش گرمایی تا رسیدن به یک اوج افزایش می یابد و سپس با افزایش دما مقدار آن کاهش می یابد. مکان اوج در نانولوله های با قطر بزرگ تر به دماهای بالاتر منتقل می شود. پراکندگی اوم کلپ که در نانولوله های با قطر بزرگ تر در دمای بالاتری آغاز می شود، سبب رخ دادن این پدیده است.

در این پژوهش فرایندهای تونل زنی وابسته به اسپین الکترون ها را از ساختارهای نامتجانس مغناطیسی به صورت فرومغناطیس/نیمرسانا/فرومغناطیس مورد بررسی قرار داده و تاثیر دو برهم کنش اسپین- مدار درسل هاس و راشبا را به طور جداگانه بر این فرایندها به دست آورده ایم. سپس این دو برهم کنش اسپین- مدار را در یک ساختار مرکب به صورت فرومغناطیس/نیمرسانا (با برهم کنش درسل هاس)/نیمرسانا(با برهم کنش راشبا)/فرومغناطیس جمع کرده و تاثیر حضور همزمان آنها را در افزایش قطبش اسپینی در عبور (گذر) الکترون ها از این ساختار مورد بحث و بررسی قرار داده ایم. نتایج نشان می دهد که در این ساختار مرکب با انتخاب طول مناسبی از دو نیمرسانا و تنظیم شدت برهم کنش راشبا و همچنین بردار موج موازی الکترون ها (که باعث تغییر اثرگذاری برهم کنش درسل هاس می گردد)، می توان به جدایی اسپینی قابل ملاحظه ای در ضریب عبوردهی و زمان تونل زنی الکترون ها دست یافت. همچنین ضمن تایید برخی نتایج دیگران در مورد ساختارهای ساده برخی دیگر از نتایج آنها را اصلاح کردیم، مانند تاثیر برهم کنش راشبا بر زمان تونل زنی الکترون ها که نتایج بدست آمده در این تحقیق نشان داد که افزایش شدت برهم کنش راشبا زمان تونل زنی الکترون-های اسپین بالا را افزایش در حالیکه زمان تونل زنی الکترون های اسپین پایین را کاهش می دهد. این نتایج از نقطه نظر ابزاری در اسپینترونیک می توانند مهم باشند. علاوه براین، اثر سایز کوانتومی نیز در فرایند تونل زنی الکترون ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که به دلیل وجود این اثر، زمان گذر با افزایش طول نیمرسانا به طور خطی افزایش نمی یابد بلکه رفتاری پله-ای دارد.

ترابرد کوانتومی در سرتاسر ناحیه ی اتصال بین دو نانولوله ی کربنی تک دیواره ی زیگزاگ که با پیوندهای بین لوله ای به هم متصل شده اند ، با الگوی بستگی قوی ، روش تابع گرین و فرمول لاندائور بررسی شده است ، محاسبات عددی انجام شده نشان می دهند با افزایش شدت جفت شدگی بین نانولوله های زیگزاگ فلزی رسانندگی به صورت نوسانی تغییر می کند که با نتایج آزمایش های انجام شده با نانولوله های به هم فشرده توافق دارند ، همچنین با افزایش طول جفت شدگی (تعداد سلول های واحد جفت شده درناحیه ی اتصال) رسانندگی کوانتومی سریعتر تغییر می کند و رسانندگی الکتریکی در ناحیه ی اتصال بین دو نانولوله با شعاع کمتر ، سریعتر نوسان می نماید. با محاسبه ی چگالی حالت ها (dos) معلوم شد ، چگالی حالت ها به طور نوسانی تغییر می کند و دامنه نوسان ها با رسانندگی کوانتومی نسبت عکس دارد. با افزایش شیب تغییرات چگالی حالت ها با تغییر ولتاژ گیت، رسانندگی کوانتومی کاهش می یابد و با کند شدن تغییرات چگالی حالت ها با تغییر ولتاژ گیت ، رسانندگی کوانتومی افزایش می یابد . نوسان های چگالی حالت ها نشان دهنده ی جایگزیده شدن و جایگزیده نشدن الکترون ها در ناحیه ی اتصال بین دو نانولوله ی کربنی است.

در این پایان نامه تأثیر ارتعاشات مولکولی روی ترابرد الکترونی از یک زنجیره اتمی از طلا که بین دو الکترود فلزی ساندویچ شده به روش تابع گرین غیرتعادلی کلدیش (روشی قدرتمند برای تحلیل ترابرد ناکشسان در حضور برهمکنش الکترون- فونون) مورد تحقیق قرار گرفته است. اخیراً روش negf به طور موفقیت آمیزی برای ترابردهای ناکشسان در نانوساختارهای مختلف به کار برده شده است از جمله سیم های اتمی و اتصالات مولکولی. برای بدست آوردن مدهای فونونی از مدل کلاسیکی گلوله و فنر و برای جفت شدگی الکترون- فونون از مدل su-shrieffer-heeger استفاده می شود. اثر نفوذ متقابل بین فونون و الکترون در فرآیند تونل زنی الکترون در یک تقریب کلی و جامع خودسازگار بورن در نظر گرفته شده است. نتایج نشان می دهد هنگامیکه ولتاژ بایاس با انرژی ارتعاشی خاصی جفت می شود، پله هایی در مشتق اول جریان نسبت به ولتاژ ظاهر می شوند. این رفتار در مشتق دوم جریان نسبت به ولتاژ، خود را بصورت تابع دلتا نشان می دهد. جریان ناکشسان در دماهای پایین صورت می پذیرد و در دماهای بالا الکترون نمی تواند فونونی را برانگیخته کند. هنگامیکه ولتاژ بایاس بزرگتر از انرژی برانگیختگی فونون است، الکترون بخشی از انرژی خود را از دست می دهد (گسیل) و یا بدست می آورد (جذب). رخ دادن جذب یا گسیل فونون به انرژی جفت شدگی الکترود- مولکول و انرژی جایگاهی اتمها در مولکول بستگی دارد. در محاسبات جریان ناکشسان، ما برهمکنش الکترون- فونون ضعیف را به کار برده ایم. در انتهای نتایج در مورد مولکول بنزن نیز شکلهایی آورده شده است.

ما در این رساله پدیده ترابرد در گرافین تک لایه در حضور مراکز بار ناخالصی از لحاظ تئوری مورد بررسی قرار دادیم. از تئوری ترابرد بولتزمن و تقریب زمان واهلش برای بدست آوردن هدایت در چگالی های مختلف ناخالصی و الکترون کمک گرفتیم. اثر استتار حاملهارا به کمک تابع دی الکتریک استاتیک تقریب فاز اتفاقی وارد مساله کردیم و نقش ثابت دی الکتریک زیر لایه گرافین در تعیین مقدار هدایت سیستم تک لایه در نظر گرفته شد. نتیجه این که محاسبه نشان داد که هدایت سیستم گرافین تک لایه با بزرگتر شدن زیر لایه بزرگتر می شود.

دراین تحقیق بر برخی از جنبه های عمومی نانوتکنولوژی از قبیل منبع پیدایش و رویکرد نانو تکنولوژی ، نانو مواد و نیز برخی کاربردهای نانومواد که با سرعت بسیار زیادی در حال گسترش و افزایش است پرداخته شده است. پس از آن به بررسی دقیق نانوتیوبهای کربنی که بیشتر مورد توجه دنیای فیزیک است پرداخته ایم که از بررسی زنجیره های کربنی که در واقع ساختار یک بعدی دارند شروع کرده ایم و پس از آن به بررسی جزیی تر گرافیت که ساختار دوبعدی دارند رسیده ایم و در این بررسی ها از روش t.b استفاده کرده ایم. بررسی گرافیت از آن رو دارای اهمیت است که با پیچاندن یک صفحه گرافیت نانو تیوب کربن تولید می شود. که با صرفه نظر کردن از آثار انحنا با تقریب خوبی خواص آن را نشان می دهد. با معرفی نانوتیوب کربنی با توجه به اینکه انواع مختلف آن براساس شکل چیدمان اتمهای کربن روی سطح مقطع آن دارای خواص متفاوتی هستند.به دسته بندی آنها و بررسی ویژگیهایشان پرداخته ایم. اما آنچه که از اهمیت خاصی برخوردار است و هدف اصلی تحقیق می باشد بررسی خواص الکترونیکی نانو تیوبهای کربنی است که با استفاده از رابطه پراکندگی انرژی که برای هرکدام از انواع نانو تیوب های کربنی به دست آوردیم و نیز چگالی حالتهای الکترونی برحسب انرژی و اندازه گیری گاف انرژی در نمودار چگالی حالتها به رفتار الکترونی نانو تیوبهای کربنی مانند رسانش و نیمه رسانش پی بردیم و در واقع معلوم شد حدود نانو تیوبها که همان نانو تیوبهای آرمچیر هستند رسانا و دیگر از جمله نانو تیوبهای زیگزاگ نیمه رسانا هستند. برای بررسی تغییر رفتار الکترونی نانو تیوبها نانو تیوبهای زیگزاگ وآرمچیررا که رفتار نیمه رسانش و رسانش دارند را مورد توجه قرار دادیم وبه بررسی رفتار الکترونی آنها در اثر تزریق ناخالصیهای غیر مغناطیسی پرداختیم که چون محاسبات آن به روش مستقیم امکان پذیر نیست از روش تقریب پتانسیل همدوس cpa استفاده کردیم در این روش برپایه t.b و استفاده از تابع گرین در فرم کوانتش دوم تابع گرین محیط واقعی که دارای یک سری مراکز پراکندگی در اثر وجود ناخالصی است را به دست می آوریم سپس محیط واقعی را با یک محیط مجازی که در آن فقط یک اتم ناخالصی وجود دارد و سایر سایتها دارای یک سلف انرژی یکسانی هستند جایگزین می کنیم. این شرایط مجازی با تقریب خوبی متناسب با محیط واقعی قبلی است و کمک می کند که محاسبات با استفاده از یک روش خود سازگار با دشواری بسیار کمتری و با دقت قابل قبولی انجام شوند. بااعمال این روش روی نانو تیوبهای زیگزاگ مختلف که در آنها ناخالصیهایی نظیر نیتروژن تزریق شده است به این نتیجه رسیدیم که در اثر اعمال چنین ناخالصیهایی خواص الکترونی آنها از فاز نیمه رسانش به فاز رسانش تغییر می یابد و با بدست آوردن منحنی چگالی حالتها که از روش cpa بدست می آید قابل مشاهده است که کاهش گاف انرژی نشان دهنده این تغییر رفتار است.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

در این مقاله با استفاده از روش بستگی قوی در تقریب نزدیکترین همسایه و تکنیک تابع گرین، خواص ترابرد الکترونی نانو لوله های کربنی با طول معین در ساختار فلز/نانو لوله/فلز مورد بررسی قرار گرفته است. با محاسبه ضریب عبور الکترون با استفاده از فرمولبندی لانداور، مشخصه جریان-ولتاژ را برای نانو لوله های فلزی و غیر فلزی بدست آورده و نقش اتصالات منفرد و چندگانه الکترودهای یک بعدی با نانو لوله، را مطالعه نمودیم. نتایج بدست آمده نشان می دهد که نوع و طول نانو لوله، و تعداد نقاط اتصال، تاثیر بسزایی روی منحنی مشخصه جریان-ولتاژ ایفا می کند. همچنین با محاسبه ضریب عبور الکترون با استفاده از فرمولبندی لانداور، نقش ناخالصی و تاثیر آن در رسانندگی نانو لوله های غیر فلزی را مطالعه نمودیم. نتایج بدست آمده نشان می دهد که محل قرار گرفتن ناخالصی درنانو لوله، و تعداد نقاط اتصال ناخالصی با نانو لوله و نوع اتصال نانو لوله باالکترود، تاثیر بسزایی روی عبور الکترون در نانو لوله می گذارد.