معرفی پایان نامه_رشد عمودی نانولوله‌های کربنی و کاربرد آنهادر ساخت نانوترانزیستورهای خلأ

(DC-PECVD)، برای اولین بار در ایران، موفق به رشد کاملاً عمودی نانولوله‌ها
بر روی بستر سیلیکان گردیده‌است تا بتواند از این ساختار برای اهدافی از
جمله ساخت ترانزیستورهای تونل زنی-گسیل میدانی و اشعه الکترونی برای
لیتوگرافی نانومتری استفاده کند. نانولوله‌ها برای رشد احتیاج به محیطی
تمیز دارند و باید در خلا بهتر رشد کنند. اولین گام جهت رشد نانولوله‌های
کربنی لایه‌نشانی کاتالیست فلزی است. در این پروژه تمام پارامترهای مؤثر در
رشد نانولوله‌ها از جمله نوع و ضخامت کاتالیست، دمای آزمایش و شدت پلاسما
در حین رشد مورد مطالعه قرار گرفت. دستیابی به شرایط مناسب رشد، منجر به
رشد نانولوله‌هایی در ابعاد دو تا ده میکرون در مجاورت مخلوطی از گازهای
هیدروژن و استیلن در فشار ۸/۱ تور و در دمای۶۵۰ درجه سانتیگراد(دمای مناسب
برای ساخت افزاره‌های گسیل میدانی) شد. با تغییر دمای در حین رشد، پژوهشگر
موفق ‌شده‌است برای اولین بار در جهان به ساختار مخروطی نانولوله‌های کربنی،
با نوک‌های تیزی در حدود ۲۰ نانومتر، دست پیدا کند. این نوع از نانولوله‌ها
کاربرد زیادی در افزاره‌های گسیل میدانی و میکروسکوپ اتمی AFM دارد.
گام ‌بعدی در این پروژه ساخت ترانزیستور نانومتری بر پایه نانولوله‌های
کربنی بود. اساس کار این ترانزیستور گسیل الکترون از نوک نانولوله‌ها در
اثر اعمال ولتاژ به نوک نانولوله‌هاست. لذا برای ساخت این نوع ترانزیستور،
ابتدا نانولوله‌های کربنی روی بستر سیلیکان رشد داده شده، سپس نانولوله‌های
رشد داده‌شده ‌را با لایه‌های نازکی از اکسید تیتانیم و کروم (دریچه
ترانزیستور) که دور نانولوله‌ها را احاطه کرده‌اند، پوشش داد. بعد از اتمام
لایه‌نشانی، نوک نانولوله‌ها با روش پولیش دادن مکانیکی و شیمیایی ظاهر می‌شود
تا با اعمال ولتاژ مناسب به نوک نانولوله‌های ظاهر شده و صفحه‌ای که در
مقابل آنها قرار دارد(آند)، الکترون‌ها از نوک آنها گسیل شوند. اندازه
جریان گسیلی به‌صورت نمایی با ولتاژ اعمال شده به آنها متناسب است. همچنین،
در این ساختار، به عنوان ترانزیستور گسیل میدانی، مقدار جریان گسیلی از نوک
نانولوله‌ها با اعمال ولتاژ به دریچه به خوبی قابل کنترل است. با اعمال
ولتاژ ۵/۷ ولت به دریچه ترانزیستور در ولتاژ آند و کاتد ۸۰ ولت، جریان
گسیلی در حدود دو تا سه مرتبه بزرگی کاهش می‌یابد که نشان دهنده رفتار قابل
کنترل و تونلی است.
یکی از کاربردهای مهم این ترانزیستور نانولیتوگرافی است. با توجه به گسیل
خوب الکترونی از نوک نانولوله‌ها، این امکان فراهم می‌شود که برای اولین
بار، به‌ روشی ارزان قیمت، با سرعت بالا و مناسب برای لیتوگرافی نانومتری،
که به‌عنوان اختراع در اروپا به ثبت رسیده‌است، دست یابیم؛ با اعمال ولتاژ
منفی مناسب به دریچه، باریکه‌ای الکترونی را می‌توان تا ۲۰ نانومتر متمرکز
کرد. در این تحقیق، همچنین با استفاده از روش لیتوگرافی موفق به ساخت صفحات
نمایشی با کیفیت بالا، بلورهای نوری و ساخت ترانزیستور نانومتری MOSFET
‌شده‌اند .
نتایج این کار تحقیقاتی به صورت یک ثبت پتنت در اروپا، چهار مقاله ISI و ۱۸
مقاله در کنفرانس‌های داخلی و خارجی عرضه شده‌است.