15048

15048

ترابرد الكترون در ابرشبكه ذوزنقه‌اي گرافين

كارشناسي ارشد

حالت جامد

شهريور ماه 1388

شهريور ماه 1388

دكتر مهدي اسماعيل زاده - دكتر سيد ادريس فيض آبادي

فيزيك

چكيده در دهه‌اي كه گذشت بي‌شك گرافين يكي از داغ‌ترين حوزه‌هاي پژوهش در فيزيك ماده چگال و حتي كل دانش فيزيك بود. تعداد بالاي مقالات چاپ شده در اين زمينه گواه اين مدعا است. آن چه گرافين را اين چنين در كانون توجه قرار مي دهد، حامل‌هاي بار فرميوني بدون جرم است كه رابطه پاشندگي خطي دارند. از سوي ديگر ابرشبكه‌ها نيز به عنوان يكي از ساختارهاي بسيار پر كاربرد در حيطه فيزيك نيم‌رساناها از ويژگي‌هاي منحصر بفردي برخودار هستند. ابرشبكه گرافين ساختاري دوره‌اي است و پتانسيلي كه حامل‌هاي بار در ابرشبكه‌ها درك مي كنند عموما در تقريب اول، پتانسيل دوره‌اي كرونيگ- پني در نظر گرفته مي‌شود. اين پتانسيل تركيبي از چاه و سد پتانسيل مستطيلي است. احتمال عبور الكترون از اين پتانسيل با كمك روش ماتريس انتقال محاسبه مي‌شود. هر چند پتانسيل واقعي چيز ديگري است كه مي توان آن را با وارد كردن تصحيحات بهبود بخشيد. شايد بتوان گفت كه اولين قدم در اصلاح پتانسيل ابرشبكه‌ها جايگزين كردن سد پتانسيل مستطيلي با سد پتانسيل ذوزنقه‌اي است. اين پتانسيل اصلاح يافته كمك مي‌كند كه تصوير ما از ترابرد الكترون در ابرشبكه‌ها به واقعيت نزديك‌تر باشد. با محاسبه ماتريس انتقال براي ابرشبكه‌اي با سدهاي پتانسيل ذوزنقه‌اي شكل مي‌توان احتمال عبور و در كنار آن رسانندگي اين سامانه را محاسبه كرد. نتايج محاسبات انجام شده در قدم اول متناقض نماي كلاين را در حضور پتانسيل دوره اي ذوزنقه‌اي شكل تاييد مي كند. از سوي ديگر از آن جايي كه سهم الكترون‌ها در رسانندگي شديدا متاثر از زاويه است، در شرايط يكسان و در انرژي‌هاي بالاتر از نصف ارتفاع سد پتانسيل رسانندگي تك سد ذوزنقه‌اي شكل پايين‌تر از تك سد مستطيلي شكل است. دليل اصلي اين پديده را مي‌توان مدهاي ميراي به وجود آمده در ناحيه‌ شيب‌دار تلقي كرد. به‌ علاوه با افزايش شيب اضلاع ذوزنقه ميانگين رسانندگي نيز كاهش مي‌يابد. در عين حال نوسان رسانندگي بر حسب عرض چاه پتانسيل در ابرشبكه ذوزنقه‌اي شكل نيز مشابه ابرشبكه مستطيلي شكل مشاهده مي‌شود. واژه‌هاي كليدي: گرافين، ابرشبكه، ترابرد الكترون، ماتريس انتقال