فصل 1-معرفی نانولولههای کربنی11-1-دیباچه31-2-گرافین و نحوه ساخت نانولولههای کربنی از گرافین31-3-انواع نانولولههای کربنی91-3-1-نانولوله کربنی زیگزاگ ... 131-3-2-نانولوله کربنی مبلی ... 141-4-مباحث فیزیکی151-4-1-ناحیهی بریلوین151-4-2-حالت بلاخ151-4-3-نوسانهایبلاخ161-5-تقویتکننده لولهای موج رونده171-6-کاربرد نانولولههای کربنی191-7-مطالب پایاننامه19فصل 2-معادله بولتزمن212-1-دیباچه232-2-رسانایی تفاضلی منفی232-3-معادله بولتزمن242-4-معادله جریانِ رسانایی بر حسب میدان اعمالی24فصل 3-ساختار مناسب برای تطبیق امپدانس نانولولههایکربنی333-1-دیباچه353-2-مدل مداری نانولولههای کربنی353-3-عدم تطبیق امپدانس373-4-ساختار کلی موجبری الکترومغناطیسی و روش برقراری اتصال38فصل 4-شبیهسازی نانولوله کربنی با بایاسDC و AC414-1-دیباچه434-2-شبیهسازی نانولوله کربنی با بایاس DC434-3-شبیهسازی با استفاده از معادلههای بولتزمن و با درنظر گرفتن بایاسDCو AC494-3-1-نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ با ضریب مشخصه (0،12)494-3-2-نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ با ضریب مشخصه (10،0)544-3-3-نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ با ضریب مشخصه (100،0)56فصل 5-شبیهسازی ساختار مناسببرای تطبیق امپدانس نانولولههای کربنی615-1-دیباچه635-2-شبیهسازی ساختار مناسب برای تطبیق امپدانس نانولوله کربنی63فصل 6-نتیجهگیریها و پیشنهادها716-1-نتیجهگیریها736-2-پیشنهادها74مرجعها.......75واژهنامه فارسي بهانگليسي77واژهنامه انگليسي بهفارسي79فهرست شکلهاشکل (1‑1) اوربیتالهای اتمی اتصال کربن-کربن در صفحه گرافین [1].4شکل (1‑2) شبکه فضای حقیقی گرافین. سلول واحد بهرنگ خاکستری است [1].4شکل (1‑3) شبکه فضایkگرافین. ناحیهی بریلوین بهرنگ خاکستری نشان داده شده است [1].5شکل (1‑4) دیاگرام پاشندگی انرژی گرافین [1].7شکل (1‑5) گرافین یک صفحه تکاتمی از گرافیت است. نانولوله کربنی از لوله کردن گرافین بهشکل استوانه توخالی ایجاد میشود [1].8شکل (1‑6) ساختار ششگوشه در صفحه مختصات گرافین [2].9شکل (1‑7) صفحه مختصات گرافین. مسیر مبلی بهرنگ نارنجی، مسیر نامتقارن بهرنگ سبز و مسیر زیگزاگ بهرنگ آبی است [2].10شکل (1‑8) شبکه و سلول واحد فضای واقعی نانولوله کربنی (الف)از نوع زیگزاگ (3،0) و (ب) نانولوله کربنی از نوع مبلی (3،3)[1].12شکل (1‑9) شبکه فضایkو ناحیه بریلوین (الف) نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (3،0) و (ب)نانولوله کربنی از نوع مبلی (3،3)[1].12شکل (1‑10) دیاگرام پاشندگی الکترونی (الف) نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (3،0) و (ب)نانولوله کربنی از نوع مبلی (3،3). ناحیه سایهخورده زیرِ انرژی فرمی، منطبق با باند ظرفیت است [1].14شکل (1‑11) احتمال اشغال الکترون برای (الف) (ب) [5].17شکل (1‑12) ساختار تقویتکننده لولهای موج رونده [6].17شکل (2‑1) چگالی جریان نرمالیزهشده برحسب بسامد زاویهای برای نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (سبزرنگ) و مبلی (نقطهچین قرمزرنگ) و ابرشبکهها (سیاهرنگ) [8].29شکل (2‑2) چگالی جریان نرمالیزهشده برحسب میدان الکتریکی DC اعمالیبرای نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (سبزرنگ) و مبلی (نقطهچین قرمزرنگ) و ابرشبکهها (سیاهرنگ) [8].30شکل (2‑3) مشخصه رسانایی تفاضلی نرمالیزهشده برحسب میدان الکتریکی DC اعمالی [8].31شکل (3‑1) مدل مداری نانولوله کربنی [1].37شکل (3‑2) نمایش عدم تطبیق امپدانس بین نانولوله کربنی و دنیای مقیاس بزرگ [1].38شکل (3‑3) ساختار موجبر همصفحه (الف) نمای بالا (ب) نمای کنار [1].38شکل (3‑4) ساختار موجبر همصفحه مورد استفاده و نحوه کاهش دادن عرض ناحیه میانی، محلی که نانولوله کربنی قرار خواهد گرفت [1].39شکل (4‑1) سلول واحد نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (6،0).45شکل (4‑2) با گزینش سلولِ واحد نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (6،0)، 4 بار تکرار میشود.46شکل (4‑3) حالت بلاخ نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (6،0).46شکل (4‑4) اعمال بایاس DC بهنانولوله کربنی از نوع زیگزاگ(6،0) با .47شکل (4‑5) نمودارI-V بهدست آمده برای نانولوله کربنی با . 48شکل (4‑6) رسانایی تفاضلی منفی برای نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (6،0).49شکل (4‑7) جریان نرمالیزهشده برحسب ولتاژ DC نرمالیزهشده اعمالی برای نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (12،0) با .50شکل (4‑8) جریان نرمالیزهشده برحسب ولتاژ DC نرمالیزهشده اعمالی برای نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (12،0) با .51شکل (4‑9) جریان نرمالیزهشده برحسب ولتاژ DC نرمالیزهشده اعمالی برای نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (12،0)با .51شکل (4‑10) بخش حقیقی رسانایی تفاضلی نرمالیزهشده برحسب ولتاژ DC نرمالیزهشده اعمالی برای نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (12،0)با .53شکل (4‑11) بخش حقیقی رسانایی تفاضلی نرمالیزهشده برحسب ولتاژ DC نرمالیزهشده اعمالی برای نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (12،0)با .53شکل (4‑12) بخش حقیقی رسانایی تفاضلی نرمالیزهشده برحسب ولتاژ DC نرمالیزهشده اعمالی برای نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (12،0)با .54شکل (4‑13) جریان نرمالیزهشده برحسب ولتاژ DC نرمالیزهشده اعمالی برای نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (10،0)با .55شکل (4‑14) جریان نرمالیزهشده برحسب ولتاژ DC نرمالیزهشده اعمالی برای نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (10،0)با .55شکل (4‑15) جریان نرمالیزهشده برحسب ولتاژ DC نرمالیزهشده اعمالی برای نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (10،0)با .56شکل (4‑16) جریان نرمالیزهشده برحسب ولتاژ DC نرمالیزهشده اعمالی برای نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (100،0)با .57شکل (4‑17) جریان نرمالیزهشده برحسب ولتاژ DC نرمالیزهشده اعمالی برای نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (100،0)با .58شکل (4‑18) جریان نرمالیزهشده برحسب ولتاژ DC نرمالیزهشده اعمالی برای نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (100،0)با .58شکل (5‑1) ساختار موجبر همصفحه برای بررسی عبور موج از درون نانولوله کربنی [14].64شکل (5‑2) ساختار پیشنهادی برای بررسی تطبیق امپدانس.64شکل (5‑3) نحوه قرارگیری نانولوله کربنی (مسیر آبیرنگ) درون ساختار پیشنهادشده با بزرگنمایی محل قرارگیری نانولوله کربنی درون شکافِ شکل (5-2)65شکل (5‑4) نحوه زمین کردن رسانای کناری در موجبر همصفحه.66شکل (5‑5) خطوط میدان الکتریکی (الف) مد زوج (ب) مد فرد [1].66شکل (5‑6) قسمت حقیقی و موهومی رسانایی دینامیکی نانولوله کربنی از نوع مبلی [15].67شکل (5‑7) تطبیق امپدانس ایجادشده با استفاده از ساختار شبیه سازیشده برای کاهش عدم تطبیق امپدانس.68شکل (5‑8) سیگنال ورودی (قرمز رنگ) سیگنال خروجی (نارنجی رنگ).69شکل (5‑9) نمایش تقویت سیگنال. با بزرگنمایی کردن شکل (5‑8).69 فصل 1- معرفی نانولولههای کربنی 1-1- دیباچهنانولولههای کربنی[1] برای اولین بار توسط ایجیما[2] در سال 1991 کشف شدند و پس از آن تلاشهای بسیاری برای پیشبینی ساختار الکترونیک آنها انجام شده است. بهدلیل ویژگیهای منحصربهفردشان مانند :رسانایی بالا، انعطافپذیری، استحکام و سختی بسیار مورد توجه قرار گرفتند [1]. در این فصل بهبررسی ساختار نانولولههای کربنی و نحوه ساخت آنها از گرافین میپردازیم. انواع نانولولههای کربنی و نحوه شکلگیری آنها را توضیح داده، مباحث فیزیکی بسیار مهم در نانوساختارها را بیان میکنیم. همچنین ساختار تقویتکننده لولهای موج رونده[3] را مورد بررسی قرار میدهیم.گرافین یک تکلایه از گرافیت است. همانطور که در شکل (1‑1) نشان داده شده است، اتصال کربن-کربندر گرافین توسطاوربیتالهایپیوندی،2sp، اتصالهای s را تشکیل میدهند و باقیمانده اوربیتالها،zp، اتصالهای π را تشکیل میدهند. اتصالهای πوs بهصورت زیر تعریف میشوند:s اتصالهای درون صفحهای را تشکیل میدهد، در حالیکه اتصالهای π، از نوع اتصالهای بیرون صفحهای است که هیچگونه برخوردی با هسته ندارند. اتصالهای s در گرافین و نانولولههای کربنی خصوصیتهای مکانیکی قوی را ایجاد میکنند. بهعبارت دیگر رسانایی الکترون بهطور گسترده از طریق اتصالهایπ است. با توجه بهشکل (1‑1) میتوان بهاین خصوصیت پی برد. همانطور که دیده میشود هیچگونه صفری[4] در اوربیتالهای اتصال π نیست، الکترونها آزادانه اطراف شبکه حرکت میکنند که اصطلاحا غیرمحلی شده[5] گفته میشوند و یک شبکه متصلتشکیل میدهند که نحوهی رسانایی گرافین و نانولولههای کربنی را توضیح میدهد [1].