28027

بررسي پتانسيل الكترواستاتيك بر روي گرافن ناشي از عايق¬هاي يوني

كارشناسي ارشد

فيزيك- فيزيك ماده چگال

1399

1401/12/16

آسيه سادات كاظمي شيخ شباني

فيزيك

پتاسيم برميد (KBr) عايق بلوري يوني تختي است كه كاربردهاي مختلفي در توليد قطعات الكترونيكي و اپتيكي و ايجاد پتانسيل¬هاي موضعي و متناوب الكتروستاتيك بر روي مواد دو بعدي دارد. توليد اين ساختار بلوري به روش¬هاي سنتي چكرالسكي و يا برآرايي پرتوهاي مولكولي بسيار هزينه¬بر است. در اينجا از روش ساده¬اي مبتني بر قرص¬سازي تحت فشار پودر خالص KBr و سپس پخت در دماهاي مختلف استفاده شده و ويژگي¬هاي مختلف قرص¬هاي بلوري حاصل، با نمونه استاندارد KBr خريداري شده مقايسه شده است. ساختار بلوري نمونه¬ها با آناليز XRD، خلوص KBrو ميزان از دست دادن آب حين پخت با آناليز FTIR، اثر دماي پخت بر زبري سطح، ارتفاع گام¬هاي اتمي، فاصله بين گام¬هاي اتمي و نيز تغييرات ساختاري KBr با زمان، توسط آناليز AFM مطالعه شده است. در اينجا، براي اولين بار، برخي از ويژگي¬هاي ساختاري در مقياس اتمي سطح KBr با روش طيف¬سنجي نيرو در مد تماسي با ميكروسكوپ نيروي اتمي در دماي اتاق بررسي شده است. تحقيقات نشان داده كه پتانسيل¬هاي الكتروستاتيك روي گام¬هاي اتمي و يا برآمدگي¬ها و فرورفتگي¬هاي اتمي از نواحي تخت KBr، قوي¬تر هستند. براي استفاده از اين پتانسيل¬ها، گرافن تك¬لايه و چندلايه از روش لايه¬برداري ميكرومكانيكي بر روي نمونه KBr، انتقال يافته و بعد از تصويربرداري با AFM در مد تماسي، اثر نواحي تخت و گام¬هاي اتمي بر روي گرافن با طيف¬سنجي نيرو بررسي شده است. مهندسي اين ساختارهاي مولد پتانسيل موضعي و توسعه آن بصورت تناوبي در گستره گرافن مي¬تواند منجر به ظهور نسل جديدي از قطعات الكترونيكي مانند موجبرهاي الكتروني گردد.

1401/12/24

Electrostatic Potentials on Graphene by Ionic Insulators

3/6/2024 12:00:00 AM

KBr as an ionic flat insulating crystal has many applications in electronic and optical devices along with the property of introducing local and periodic potentials on 2D materials. Fabrication of this crystal via conventional Czochralski or the more novel molecular beam epitaxy (MBE) method is very costly. Here, a simple approach was taken by pellet making from KBr powder under GPa pressure and annealing at various temperatures while different properties of the obtained crystal pellets were compared with standard bought KBr. Crystal structure of the samples were analysed by XRD and purity and water loss were explored by FTIR. The effect of annealing temperature was studied on surface roughness, height of atomic steps, distance between the atomic steps, and the impact of time was examined on morphological evolutions of the surface all via AFM. For the first time, some of the atomic features on KBr surface were investigated with contact mode atomic force spectroscopy at R.T. Previous studies have demonstrated stronger potentials originate from atomic steps, pits and protrusions with respect to flat area on KBr. To exploit these potentials, mono and few layer graphene were transferred on fresh KBr surface via micromechanical exfoliation and imaged via contact mode AFM. Force spectroscopy measurements were carried out on graphene sheets over large flat areas and atomic steps to realize force variations across these areas. Engineering these local potential sources in a periodic manner across graphene sheets could emerge novel electronic devices such as electron waveguides.

گرافن , پتاسيم بروميد

Graphene , kbr

Maryam Hashemi

Dr. Asiye Kazemi