ساخت حسگر فشار گسیل میدانی با غشاء گرافنی

در این پایان نامه، طراحی وساخت حسگر فشارگاز گسیل میدانی مینیاتوری با استفاده از نانولوله های کربنی چنددیواره به عنوان کاتد وغشاءگرافن به عنوان آند،گزارش می شود.در پروژه حاضرازخواص مناسب گسیل میدانی نانولوله های کربنی(جریان بالا وولتاژآستانه پایین)وحساسیت بالای حسگرهای گسیل میدانی در فواصل آند-کاتدی نزدیک استفاده شده است همچنین گرافن به عنوان نازکترین غشای ممکن برای حسگرهای فشار،امکان ساخت حسگرهای فشار بسیارحساس در سطح کوچک را فراهم می کند که برای غشاء های غیرگرافنی مثل سیلیکون این مساله ممکن نیست.حسگر فشار پیشنهادی از خواص برتر هردو مورد بهره برده است و قادر به تشخیص مقداروجهت فشاراعمالی با حساسیت بالاست. در ساختار ارائه شده نانولوله های کربنی داخل حفره های میکرومتری که از زدایش غیر همسانگرد بستر سیلیکونی حاصل شده، رشد داده می شود؛ بطوریکه کاملا در احاطه حفره سیلیکونی قرار می گیرد.پس از آماده سازی کاتد، اکسیدگرافن تهیه شده به روش هامرز را برروی آن رسوب وسپس احیاء نمودیم. پس از اطمینان ازموفقیت ساخت حسگرنسبت به آزمایش آن اقدام ورفتار الکتریکی حسگر ساخته شده را با افزایش فشار بررسی کردیم. دیدیم که رفتار جریان-فشار حسگر ساخته شده از حالت خطی محض خارج است. این امر به دلیل رقابت بین دو پدیده افزایش جریان گسیل با میدان -افزایش رزیستانس با کرنش اتفاق می افتد. بیشترین حساسیت بدست آمده ((µa)/a)/pa 3ر49 دربایاس 5ر0ولت می باشدکه با توجه به ولتاژآستانه پایین واندازه فیزیکی آن،در مقایسه با حسگرهای دیگر فشاربسیار قابل توجه می باشد. همچنین با توجه به خواص الکترومکانیکی گرافن وبا عنایت به اینکه درساختار حاضر،گرافن برروی آرایه حفره ها، به صورت معلق رسوب یافته است، امکان رزونانس گرافن به عنوان رزوناتوررا نیزبررسی کردیم ودر فشار هوای اتمسفر،فرکانس رزونانس گرافن را در حدود mhz23 اندازه گیری کردیم. سپس رزوناتور را درحضور گاز بی اثرآرگون آزمایش کردیم در فشارهای بالاتر وپایین تراز اتمسفرتوانستیم گرافن را در بازه فرکانسی mhz5ر10- 5ر9به رزونانس درآوریم وبدین ترتیب نشان دادیم حسگرساخته شده همچنین می تواند به عنوان حسگررزوناتوری فشار یا گاز نیز عمل کند.