sulcheckbar

Реферат на тему графен

Изменения укладов жизни человечества связаны с открытием и освоением производства новых материалов. Watanabe, T. Категории : Графен Нанотехнология Двумерные кристаллы. Управление зажимами происходит с помощью подачи разности потенциалов между ними. Cooper D. Попытки получения графена, прикреплённого к другому материалу, начались с экспериментов, использующих простой карандаш , и продолжились с использованием атомно-силового микроскопа [36] для механического удаления слоёв графита, но не достигли успеха.

Посмотреть все рефераты. Назначение графена Реферат Назначение графена Введение Одно из важнейших направлений, определяющих развитие всех отраслей промышленности, строительства, медицины и сферы услуг - это новые материалы.

Изменения укладов жизни человечества связаны с открытием и освоением производства новых материалов.

Материалы - это ступени нашей цивилизации, а новые материалы - это трамплин для прыжка в будущее, меняющий облик нашего бытия. Что такое карандаш, мы знаем с детства. Спросите любого ребенка, и он сразу ответит - это такая палочка, которой можно рисовать и которая часто ломается.

То есть все мы знаем, что графит - очень хрупкий материал. Отчасти это правда, но не так все. Когда мы слегка нажимаем на грифель карандаша, графит расслаивается, а на бумаге остается тонкая полоска.

Эта полоска - графен, вернее несколько слоев графена, соединенных друг с другом. Они легко отслаиваются, отчего создается иллюзия хрупкости графита. На самом деле каждый слой графена в двести раз прочнее стали.

Это тем более удивительно, что толщина слоя графена - всего один атом. В марте реферат на тему графен группа исследователей из технологического института штата Джорджии заявила, что ими был получен полевой транзистор на графене, а также квантово-интерференционный прибор. Исследователи полагают, что благодаря их достижениям в скором времени появится новый класс графеновой наноэлектроники с базовой толщиной транзисторов до 10 нм.

Данный транзистор обладает большим током утечки, то есть нельзя разделить два состояния с закрытым и открытым каналом. Использовать напрямую графен при создании полевого транзистора без токов утечки не представляется возможным благодаря отсутствию запрещённой зоны в этом материале, поскольку нельзя добиться существенной разности в сопротивлении при любых приложенных напряжениях к затвору, то есть, не получается задать два состояния пригодных для двоичной логики: проводящее и непроводящее.

Сначала нужно создать каким-нибудь образом запрещённую зону достаточной ширины при рабочей температуре чтобы термически возбуждённые носители давали малый вклад в проводимость. Один из возможных способов реферат на тему графен в работе.

В этой статье предлагается создать тонкие полоски графена с такой шириной, чтобы благодаря квантово-размерному эффекту ширина запрещённой зоны была достаточной для перехода в диэлектрическое состояние закрытое состояние прибора при комнатной температуре 28 мэВ соответствует ширине полоски 20 нм. Несмотря на то, что это устройство уже способно работать как транзистор, затвор к нему ещё не создан.

Другая область применения предложена в статье и заключается в использовании графена в качестве очень чувствительного сенсора для обнаружения отдельных молекул химических веществ, присоединённых к поверхности плёнки.

Сенсор размером 1 мкм Ч 1 мкм использовался для детектирования присоединения отдельных молекул NO2 к графену. Принцип действия этого сенсора заключается в том, что реферат на тему графен молекулы могут выступать как доноры и акцепторы, что в свою очередь ведёт к изменению сопротивления графена.

В работе теоретически исследуется влияние различных реферат философия и культура использованных в отмеченном выше эксперименте на проводимость графена.

Реферат на тему графен 681

В работе было показано, что NO2 молекула является хорошим акцептором из-за своих парамагнитных свойств, а диамагнитная молекула N2O4 создаёт уровень близко к точке электронейтральности. В общем случае примеси, молекулы которых имеют магнитный момент неспаренный электронобладают более сильными легирующими свойствами.

Ещё одна перспективная область применения графена — его использование для изготовления электродов в ионисторах суперконденсаторах для использования их в качестве перезаряжаемых источников тока. Недавно был создан новый тип светодиодов на основе графена LEC. Процесс утилизации новых материалов экологичен при достаточно низкой цене. Физические свойства нового материала можно изучать по аналогии с другими подобными материалами.

В настоящее время экспериментальное и теоретическое исследование графена сосредоточено на стандартных свойствах двумерных систем: проводимости, квантовом эффекте Холла, слабой локализации и других эффектах, исследованных ранее в двумерном электронном газе.

Кристаллическая решётка графена представляет собой плоскость, состоящую из шестиугольных ячеек, то есть является двумерной гексагональной кристаллической решёткой.

Для такой решётки известно, что её обратная решётка тоже будет гексагональной. В элементарной ячейке кристалла находятся два атома, обозначенные A и B. Каждый из этих атомов при сдвиге на вектора трансляций любой вектор видагде m и n — любые целые числа образует подрешётку из эквивалентных ему реферат на тему графен, то есть свойства кристалла независимы от точек наблюдения, расположенных реферат на тему графен эквивалентных узлах кристалла.

На рисунке 3 представлены две подрешётки атомов, закрашенные разными цветами: зелёным и красным. Постоянную решётки a можно получить из простых геометрических соображений. Она равнато есть 0, нм.

Что Такое «Графен», и Почему он Вскоре Покорит Весь Мир

Если определить за начало координат точку, соответствующую узлу кристаллической решётки подрешётка Aиз которой начинаются векторы трансляций: с длиной векторов, равной a, и ввести двумернуюдекартову систему координат реферат плоскости графена с осью ординат, направленной вверх, и осью абсцисс, направленной по отрезку, соединяющему соседние узлы A и B, то тогда координаты концов векторов трансляций, начинающихся из начала координат, запишутся в виде:.

В декартовых координатах положение ближайших к узлу подрешётки A все атомы которой на рисунке 3 показаны красным в начале координат, атомов из подрешётки B показаны соответственно зелёным цветом задаётся в виде:.

Кристаллическая структура материала находит отражение во всех его физических свойствах. В особенности сильно от порядка, в котором расположены тему графен в кристаллической решётке, зависит зонная структура кристалла.

  • Холодный способ производства графенов В.
  • Разнообразие структур проявляется как в продольном, так и в поперечном направлении.
  • Спросите любого ребенка, и он сразу ответит - это такая палочка, которой можно рисовать и которая часто ломается.
  • В эксперименте [70] с использованием просвечивающего электронного микроскопа было показано, что свободные плёнки графена существуют и образуют поверхность сложной волнистой формы, с латеральными размерами пространственных неоднородностей около 5—10 нм и высотой 1 нм.

Зонная структура графена реферат на тему графен в статье[1] в приближении сильно связанных электронов. В приближении сильно связанных электронов реферат на тему графен волновая функция всех электронов кристалла записывается в виде суммы волновых функций электронов из разных подрешёток.

Другими словами — взаимодействие волновой функции центрального атома с волновыми функциями атомов, расположенных на зелёной окружности см. Энергетический спектр электронов в графене имеет вид здесь учтены только ближайшие реферат на тему графен, координаты которых задаются по формуле 1. Из уравнения 2. Так как электроны и дырки — фермионы, то они должны описываться уравнением Дирака, но с нулевой массой частиц и античастиц аналогично уравнениям для безмассовых нейтрино. Решения этих уравнений описывают частицы с положительной энергией электроны и античастицы с отрицательной энергией дырки.

Обычно спин электрона не принимают во внимание когда отсутствуют сильные магнитные поля и гамильтониан уравнения Дирака записывается в виде:. Линейный закон дисперсии приводит к линейной зависимости плотности состояний от энергии, в отличие от обычных двумерных систем с параболическим законом дисперсии, где плотность состояний не зависит от энергии.

Плотность состояний в графене задаётся стандартным способом. Где gs и gv — спиновое и долинное вырождение соответственно, а модуль энергии появляется, чтобы описать электроны и дырки одной формулой. Отсюда видно, что при нулевой энергии плотность состояний равна нулю, то есть отсутствуют носители при нулевой температуре.

Где EF — уровень Ферми. Если температура мала по сравнению с уровнем Ферми, то можно ограничиться случаем вырожденного электронного газа.

Реферат на тему графен 9664

Концентрацией носителей управляют с помощью затворного напряжения. Они связаны простым соотношением при толщине диэлектрика нм. Здесь также следует обратить внимание на тот факт, что появление линейного закона дисперсии при рассмотрении гексагональной решётки не является уникальной особенностью для данного типа кристаллической структуры, а может появляться и при существенном искажении решётки вплоть до квадратной решётки.

В настоящее время аналогов для этих безмассовых заряженных фермионов среди известных элементарных частиц нет. Ответ придет письмом на почту и смс на телефон. Поскольку графен является полуметаллом, то приложение положительного напряжения к затвору приводит к электронной проводимости графена, и напротив — если приложить отрицательное напряжение, то основными носителями станут дырки, поэтому в принципе нельзя обеднить полностью графен от носителей. Fabrication and electric-field-dependent transport measurements of mesoscopic graphite devices Appl.

Благодаря линейному закону дисперсии эффективная масса электронов и дырок в графене равна нулю. Но в магнитном поле возникает другая масса, связанная с движением электрона по замкнутым орбитам и называемая циклотронной массой.

Но в магнитном поле возникает другая масса, связанная с движением электрона по замкнутым орбитам и называемая циклотронной массой. Связь между циклотронной массой и энергетическим спектром для носителей в графене получается из следующего рассмотрения.

Энергия уровней Ландау для уравнения Дирака задаётся в виде.

Понятие и виды финансово правовых норм рефератКонтрольная работа физика высоких энергий
Доклад финансовый анализ деятельности предприятияРеферат по теме как сделать обучение эффективным
Темы дипломных работ по клинической психологии списокФизика 8 лабораторные работы контрольные задания сыпченко
Курсовой проект по геологииРеферат проблема смысла человеческой жизни
Как правильно написать титульный лист для докладаОтчет по практике на тему подбор персонала

Плотность состояний в графене осциллирует как функция обратного магнитного поля, и её частота равна. Исследуя температурную зависимость амплитуды осцилляций, находят циклотронную массу носителей. Циклотронная масса связана с площадью орбиты следующим соотношением. Если принять во внимание линейный закон дисперсии для носителей в графене 3.

Согласие этой корневой зависимости с реферат на тему графен результатами стало доказательством линейности закона дисперсии в графене [12] [38]. Матрицы Паули здесь не имеют отношения к спину электрона, а отражают вклад двух подрешёток в формирование двухкомпонентной волновой функции частицы.

5515523

Матрицы Паули являются операторами псевдоспина по аналогии со спином электрона. Сохранение хиральности в графене приводит к такому явлению, как парадокс Клейна.

В квантовой механике с этим явлением связано нетривиальное поведение коэффициента прохождения релятивистской частицей потенциальных барьероввысота которых больше, чем удвоенная энергия покоя частицы.

Частица более легко преодолевает более высокий барьер. Для частиц в графене можно построить аналог парадокса Клейна с той разницей, что не существует массы покоя. Можно показать [62]что электрон преодолевает с вероятностью, равной реферат на тему графен, любые потенциальные барьеры при нормальном падении на границу раздела. Если падение происходит под углом, то существует некоторая вероятность отражения. Например, обычный p-n переход в графене является таким преодолимым барьером [63].

Реферат на тему графен 8775935

В целом парадокс Клейна приводит к тому, что частицы в графене трудно локализовать, что в свою очередь приводит, например, к высокой подвижности носителей в графене. В работе [64] впервые продемонстрирована квантовая реферат на тему графен из графена и измерена кулоновская блокада при 0,3 К. В графене отсутствует вигнеровская кристаллизация [65]. Подвижность носителей тока в графене оказалась настолько высокой, что материал с самого начала исследовался на наличие эффектов, наблюдаемых в двумерном электронном газе, и если такие эффекты, как баллистический транспорт и квантовый эффект Холла, при комнатной температуре обнаружили, то квантовое сопротивление в одномерных каналах не наблюдали из-за отсутствия запрещённой зоны.

Образец с толщиной в один атом поддерживался при помощи широких контактов. Для улучшения подвижности образец подвергался очистке от примесей на поверхности посредством реферат на тему графен тока [68] доклад биологии гиподинамия, который нагревал весь образец до К в высоком вакууме. Идеальную двумерную плёнку в свободном состоянии нельзя получить из-за её термодинамической нестабильности.

В эксперименте [70] с использованием просвечивающего электронного микроскопа было показано, что свободные плёнки графена существуют и образуют поверхность сложной волнистой формы, с латеральными размерами пространственных неоднородностей около 5—10 нм и высотой 1 нм.

В статье [71] было показано, что можно создать свободную от контакта с подложкой плёнку, закреплённую с двух краёв, образуя, таким образом, наноэлектромеханическую систему. В данном случае подвешенный графен можно рассматривать как мембрану, изменение частоты механических колебаний которой предлагается использовать для детектирования массы, силы и заряда, то есть использовать в качестве высокочувствительного сенсора.

Подложка кремния с диэлектриком, на котором покоится [7] графен, должна быть сильно легирована, чтобы её можно было использовать в качестве обратного затворапри помощи которого можно управлять концентрацией и даже изменять тип проводимости.

Заметим, что если графит состоит из нескольких десятков слоёв, то электрическое поле достаточно хорошо экранировано, как и в металлах, огромным количеством носителей в полуметалле [36]. В идеальном случае, когда отсутствует легирование и затворное напряжение равно нулю, не должно быть носителей тока см.

Назначение графена

Но, как показывают эксперименты и теоретические работы [72] [73] [74]вблизи дираковской точки или точки электронейтральности для дираковских фермионов существует конечное значение проводимости, хотя величина минимальной проводимости зависит от метода расчёта.

Эта идеальная область не изучена просто потому, что нет достаточно чистых образцов. Существуют подложки, которые имеют меньше дефектов и примесей чем оксид кремния. К ним относится гексогональный нитрид бора, который тему графен гексогональную решётку и получается из кристаллов методом отшелушивания как и графен. Такие графеновые образцы имеют высокую подвижность при комнатной температуре и в них реферат наблюдаться баллистический транспорт [76].

При горении плазмы происходит интенсивное термическое испарение анода , при этом на торцевой поверхности катода образуется осадок, в котором формируются нанотрубки углерода. Если определить за начало координат точку, соответствующую узлу кристаллической решётки подрешётка A , из которой начинаются векторы трансляций: с длиной векторов, равной a, и ввести двумернуюдекартову систему координат в плоскости графена с осью ординат, направленной вверх, и осью абсцисс, направленной по отрезку, соединяющему соседние узлы A и B, то тогда координаты концов векторов трансляций, начинающихся из начала координат, запишутся в виде:. Толщину можно определить с помощью атомно-силового микроскопа она может варьироваться в пределах 1 нм для графена или, используя комбинационное рассеяние.

Впервые аномальный англ. Сравнение целочисленного квантового эффекта Холла в обычной двумерной системе и графене см. Здесь показаны уширенные уровни Ландау для электронов выделение красным цветом и для дырок синий цвет. Преимущество КЭХ в графене в том, что он наблюдается при комнатной температуре [77] в магнитных полях свыше 20 Т.

В последней программе финансирования науки ЕС Горизонт принятой на период с года по год повышенное внимание уделено будущим и возникающим технологиям. Консорциум объединяет 23 страны в основном из Европы и научно-исследовательских коллективов и промышленных партнёров [80].

В городе Манчестере в году заработал Национальный графеновый институт [en]строительство которого профинансировали Европейский фонд регионального развития и правительство Великобритании. Основной целью создания института является ускорение разработки приложений графена и их коммерциализации в виду существенного отставания Великобритании и в целом Европы тему Китая, Южной Кореи и США в разработках и патентовании графеновых технологий [81].

В году университет г. Совместно с другими исследовательскими центрами планируется упростить разработку и выход на рынок товаров, основанных на графеновых технологиях. Если B-подрешётка второго слоя расположена над подрешёткой A первого слоя так называемая упаковка Берналааналогичная графитуто слои расположены на расстоянии около 0, нм, благодаря чему электроны из одного слоя графена могут туннелировать в.

При таком расположении слоёв они повёрнуты на 60 градусов относительно друг друга, и элементарную ячейку можно выбрать как для графена, но с четырьмя атомами в. Туннелирование между слоями приводит к гораздо более сложному, отличному от графена, но всё ещё бесщелевому спектру. Транспортные свойства двухслойного графена были впервые исследованы в Манчестерском университете в лаборатории А. Гейма [83]. Оказалось, что меняя концентрацию в отдельном слое, графен создать электрическое поле между слоями, которое приводит к формированию запрещённой зоны [84].

Сложность создания запрещённой зоны в графене и относительная свобода для этого в двухслойном графене позволила говорить о том, что графен стал ближе к тому, чтобы сравниться с кремнием в технологии. Свойства двухслойного графена зависят от угла разориентации между плоскостей. Материал из Википедии — свободной энциклопедии. Это стабильная версияотпатрулированная 18 сентября Основная статья: История графена. Уравнение Дирака для графена. Фундаментальные понятия. Получение и технология.

Транспортные свойства. Магнитное поле. Оптика графена. Известные учёные. Основная статья: Получение графена. Основные статьи: Применение графенаГрафен полевой транзистор и Графеновые наноленты. Основная статья: Физика графена. Основная статья: Зонная структура графена. Основная статья: Уравнение Дирака графен. Его теоретическое исследование началось задолго до получения реальных образцов материала, реферат на тему графен, поскольку графен графена можно собрать трёхмерный кристалл графита.

Графен является базой для построения теории этого кристалла. В настоящее время аналогов для этих безмассовых заряженных фермионов среди известных элементарных частиц.

Кроме того, ещё раньше было доказано теоретически, что свободную идеальную двумерную плёнку получить невозможно из-за нестабильности относительно сворачивания или скручивания.

Тепловые флуктуации приводят к плавлению двумерного кристалла при любой конечной температуре. Поэтому теория для графена в приложении к нанотрубкам хорошо проработана. Использование графита с внедрёнными интеркалированный графит в межплоскостное пространство чужеродными атомами используется для увеличения расстояния между соседними слоями и их расщепления также не привело к результату.

В году российскими и британскими учёными была опубликована работа в журнале Science, где сообщалось о получении графена на подложке окисленного кремния.

Метод отшелушивания является довольно простым и гибким, поскольку позволяет работать со всеми слоистыми кристаллами, то есть теми материалами, которые представляются как слабо по сравнению с силами в плоскости связанные слои двумерных кристаллов.

Сначала тонкие слои графита помещают между липкими лентами и отщепляют раз за разом тонкие плёнки графита, пока не будет получен достаточно тонкий слой среди многих плёнок могут попадаться и однослойные, которые и представляют интерес. После отшелушивания скотч отчет по ознакомительной практике бухгалтера тонкими плёнками графита и графена прижимают к подложке окисленного кремния.

При этом трудно получить плёнку определённого размера и формы в фиксированных частях подложки горизонтальные размеры плёнок составляют обычно около 10 мкм. С помощью атомно-силового микроскопа определяют реальную толщину плёнки графита она может варьироваться в пределах 1 нм для графена.

Кусочки графена также можно приготовить из графита, используя химические методы. Этот химический метод не единственный, и, меняя органические растворители и химикаты, можно получить нанометровые слои графен.

Считается, что на основе графена можно сконструировать баллистический транзистор. Данный транзистор обладает большим током утечкито есть нельзя разделить два состояния с закрытым и открытым каналом. Сначала нужно создать каким-нибудь образом запрещённую зону достаточной ширины при рабочей температуре чтобы термически возбуждённые носители давали малый вклад в проводимость. Один из возможных способов предложен в работе.

Несмотря на то, что это устройство уже способно работать как транзистор, затвор к нему ещё не создан. Недавно был создан новый тип светодиодов на основе графена LEC. Процесс утилизации новых материалов экологичен при достаточно низкой цене. Регистрация Войти. Рефераты Научные публикации. История открытия В году в Институте элементоорганических соединений АН СССР была синтезирована третья форма углерода — карбин, состоящая из линейных, палочкоообразных молекул углерода. Получение фуллеренов Наиболее эффективный способ получения фуллеренов основан реферат термическом разложении графита.

Получить полный текст. Интересные новости Важные темы Обзоры сервисов Pandia. Рабочие программы. Промышленное производство графена. Использование графена в качестве транзистора. Структурные особенности графена - однослойной двумерной углеродной структуры, его дефекты и свойства. Потенциальные области применения графена. Строение и получение фуллеренов. Классификация углеродных нанотрубок по количеству слоев, их применение.

Реферат на тему: «Фуллерены, углеродные нанотрубки, графен»

Структура и свойства оксида графита. Получение графена из графита, расширенного графита, интеркалированных соединений графита, разворачиванием нанотрубок. Получение графена восстановлением оксида графита. Применение метода Хаммерса и метода Броди. Влияние температуры и избытка пара в парогазовой смеси на равновесие реакции конверсии оксида углерода водяным паром. Кинетические расчёты и теоретическая оптимизация процесса конверсии.