تاثیر نقص لبه ای و نوسانات بالقوه در خواص انتقال نانو روبانهای گرافن

Influence of Edge Defects, Vacancies, and Potential Fluctuations on Transport Properties of Extremely Scaled Graphene Nanoribbons

چکیده :

شبیه سازی انتقال کوانتومی مربوط به یک اتم بزرگ، برای بررسی تاثیر اختلال درانتقال خواص در نانوروبانهای بسیار کوچک با طول 10 نانومتر و عرض 1-4nm در این مقاله بررسی خواهد شد. در این مقاله وابستگی بر فاصله انتقال و رسانایی در نسبت به چگالی نقص لبه ای چگالی جای خالی و دامنه نوسان بالقوه است. برای کوچکترین شبکه ها با تراکم نقص شبکه واقعی افزایش فاصله انتقال تا 300 درصد امکان دارد. همچنین تنوع نسبتا بالایی از فاصله انتقال گزارش شده است.  در مقابل در می یابیم که نوسانات بالقوه تاثیر ناچیزی بر فاصله انتقال داشته و باعث افزایش نسبتا کم مقدار ON , OFF می شود.

كلید واژه: نقص در صفحه  و لبه،  نانوروبانهای گرافن (GNRS) تابع شبیه سازی غیر تعادلی (NEGF)،پتانسیل نوسانات ، فاصله انتقال و پست های خالی.

1-   مقدمه

معماری ساختارهای جدید و مواد جایگزین به منظور حل مسائل مربوط به ترانزیستورها است، که در آنها از فناوری اکسید فلز نیمه هادی (CMOS) استفاده شده است. در میان بسیاری از کانی ها دستگاههای نانو الکترونیک مبتنی بر گرافن، علاقه پژوهشگران را فوق العاده به خود جلب کرده که ناشی از انتقال بالا و سازگاری با تکنولوژی های مرسوم است. مشکل اینجاست که در سطوح بزرگتر ، گرافن باعث افزایش OFF شده و در  صورت استفاده از نانو روبان های گرافن (GNRS) یک باند شکافی جدیدی به دلیل حبس کوانتومی بدست می آید. با توجه به وابستگی به باند گپ در عرض نانوروبانها عرض قابل قبولی توسط شکاف باند برای (CMOS)های خاص تعریف می شود. با توجه به این در ترانزیستور ها اثر میدانی بر اساس ساختارهای سیلکونی می تواند در فن آوری نانو جایگزین شده که طول کانالی در حدود 10 نانومتر بوجود می آورد.  بنابراین این تحقیقات برای طول بیشتر از 10 نانومتر و عرض بیشتر از 5 نانومتر برای نانو روبانهای گرافنی ضروری بوده و وجود شکاف باند قابل قبول است.

به منظور دسترسی به ارزیابی عملکرد GNR و کاربرد آنها CMOS باید بررسی شود. این مطالعه به  بررسی اثر اختلاف مختلف در روند ساخت بوجود آمده و ناخالصی های موجود پرداخته است. تاثیر اختلال در گرافن به تازگی بررسی شده است. با این حال گزارش ها اثر اختلال در GNRS را عمدتا مربوط به نفوذ نقص لبه ای دانسته، که در GNRS های بزرگ دیده می شود. و یا در مواردی خاص از نقص شبکه وجود دارد.  بنابراین یک تحقیق کامل از نفوذ همه منابع مرتبط با اختلالات درخواص انتقال GNRS ها ضروری است. در این مقاله در حال حاضر ما به طور متوسط از لحاظ آماری خواص انتقال بدست آمده از شبیه سازی انتقال کوانتومی اتم در گروه زیادی از GNR ها  که بطور تصادفی تولید شده اند،  را بررسی می نماییم. روش های آماری با توجه به تنوع بالای خواص GNR که ناشی از اختلال است الزامی می باشد. گزارش رفتار فاصله انتقال در حین آن و ON,OFF در 300 درصد کلوین برای بررسی اختلال نقص های مختلف در عیب لبه ای و جای خالی و نوسانات بالقوه است.