نام پژوهشگر: داریوش جهانی

خواص الکترونیکی گرافن
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه رازی - دانشکده علوم 1388
  داریوش جهانی   کیومرث منصوری

گرافن، یک نانو صفحه کربنی که برای اولین بار در سال 2004 جداسازی شد، در سال های اخیر فرصتهای تازه ای را در زمینه پزوهشها و کاربردهای عملی مرتبط با فناوری نانو فراهم نموده است. از این رو هدف اصلی ما در این دانشنامه بررسی خواص الکترونیکی گرافن می باشد. در فصل اول، بعد از معرفی ساختارهای کربنی، به طور اجمالی به بحث در مورد دو روش تولید گرافن از گرافیت می پردازیم. سپس در فصل دوم به طور جامع به بحث در مورد ساختار الکترونیکی گرافن می پردازیم و -معادله حاکم بر رفتار برانگیختگیهای کم انرژی آن که آشکار می شود معادله بدون جرم دو بعدی شبهه -دیراک است را بدست می آوریم. تفاوتهای ما بین اثر کوانتومی هال صحیح در نیمه رساناهای معمولی و گرافن در فصل سوم برجسته شده است. در آنجا آشکار خواهد شد که بر خلاف سیستمهای الکترونی دو بعدی، ترازهای انرژی در گرافن، مد انرژی صفر را نشان می دهد که مسئول مشاهده اثر کوانتومی هال غیر عادی در این ماده با ضخامت یک اتم کربن می انجامد. مشاهده این اثر تاییدی بر این واقییت است که الکترونها در گرافن به مانند ذرات ابر نسبیتی رفتار می کنند، هر چند ما نشان می دهیم که زمینه نظری این اثر که در مقالات اصلی توضیح داده شده است به طور کامل رضایت بخش نیست. سرانجام، در فصل چهار عبور الکترونها از پیوندگاهای p-n و n-p-n گرافن بررسی شده است. ما در این فصل به طور تحلیلی اثبات می نماییم که پارادوکس کلین، که به طور معمول آن را با احتمال منفی متناظر با تونل زنی ذرات نسبیتی از یک پله پتانسیل با ارتفاع به اندازه کافی زیاد می شناسند، به هیچ وجه یک پارادوکس نیست و از این رو احتمال عبور و بازتاب هر دو مثبت خواهند بود.