عنوان :

مقاله مقایسه چگالی حالت ها در نیمه رساناهای سه، دو، یک و صفر بعدی

تعداد صفحات : ۳۲

نوع فایل : ورد و قابل ویرایش

چکیده

مقاله حاضر در ابتدا، به مطالعات در مورد نانوساختارها یعنی “مقایسه چگالی حالت­ها در نیم ­رساناهای سه، دو، یک و صفر بعدی” ارائه
می شود. از آنالیزهای طیف گسیلی، جذب نوری، پراش اشعه­ی ایکس، میکروسکوپ الکترونی و مغناطومتر نیروی گرادیان برای مطالعه خواص نانوذرّات تولیدی استفاده خواهد شد. از آنجا که تحلیل نتایج این آنالیزها در فاز نانو با فاز توده­ای تفاوت دارد، داشتن درک کامل از پشتوانه نظری آن­ها ضروی می­باشد. برای مثال هنگامی که در نقش پراش اشعه ایکس نانوذرّات، بر خلاف مواد حجیم، قلّه­های پهن مشاهده می­شوند، بدون آگاهی از پشتوانه­ی نظری این پدیده، نمی­توان ساختار بلوری نانوبلورهای تولیدی را تشخیص داد. بنابراین در ادامه از برخی فرمول­ها برای محاسبه اندازه ذرّات استفاده خواهد شد که در این مقاله معرفی می­شوند.

واژه های کلیدی: چگالی حالت­ها ، نیم­رساناهای حجیم، لایه­های نازک نیم­رسانا، نانو سیم­ها، نقطه کوانتومی، طیف گسیلی، جذب نوری، پراش اشعه­ی ایکس، میکروسکوپ الکترونی

فهرست مطالب

مقدمه    ۳
۲-۱-۱  محاسبه چگالی حالتها در نیمرساناهای حجیم    ۳
۲-۱-۲  محاسبه چگالی حالتها در لایه های نازک نیمرسانا    ۷
۲-۱-٣ چگالی حالتها در نانو سیمها    ۱۰
۲-۱-۴   چگالی حالتها در یک نقطه کوانتومی    ۱۱
۲-۲   ابزارهای تحلیل نانوذرّات    ۱۲
۲-۲-۱   آنالیز طیف گسیلی    ۱۲
۲-۲-۱-۱  اصول نورتابی    ۱۳
۲-۲-۱-۲    نورتابی نانوذرّات نیمرسانا    ۱۵
۲-۲-۱-۳   قفل سیستم    ۱۹
۲-۲-۲   آنالیز طیف جذب نوری    ۱۹
۲-۲-۲-۱طیف سنج ماوراء بنفش – مرئی    ۲۰
۲-۲-۲-۲ اصول طیف سنجی جذب نوری نیمرساناها    ۲۰
۲-۲-۲-٣  تخمین اندازه ذرّات با استفاده از تقریب جرم مؤثر    ۲۳
۲-۲-۳    آنالیز طیف پراش اشعهی ایکس    ۲۶
۲-۲-٣-۱  اصول XRD    ۲۶
۲-۲-٣-۲  پهن شدن قلّه های XRD برای نانوذرّات    ۲۷
۲-۲-٣-۳   تخمین اندازه ذرّات با استفاده از XRD    ۲۹
۲-۲-۴   میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)    ۳۰
۲-۲-۵  مغناطومتر نیروی گرادیان متناوب(AGFM)    ۳۱

مقدمه:

محققان زیادی در سراسر جهان، به مطالعه­ی نظری و آزمایشگاهی خواص ریزساختارهای اشتغال دارند. اگرچه حجم گزارش­ها از دستاوردهای آزمایشگاهی در مقایسه با تحقیقات بنیادی بسیار بیشتر است امّا با در اختیار گرفتن کامپیوترهای با قدرت پردازش بالا، مطالعات نظری در مورد نانوساختارها نیز در حال افزایش می­باشد. با وجود اینکه در این پایان­نامه، بیشتر بر کارهای آزمایشگاهی تمرکز شده، لیکن در ابتدای این فصل، یکی از مطالعات ساده نظری در مورد نانوساختارها یعنی “مقایسه چگالی حالت­ها در نیم­ رساناهای سه، دو، یک و صفر بعدی” ارائه
می شود. سپس در ادامه، مبانی آنالیزهائی که در فصل­های آینده از آن­ها برای مطالعه خواص نانوذرّات بهره گرفته می­شود به طورخلاصه معرفی خواهند شد.

۲-۱ مقایسه چگالی حالت­های نیم­ رساناهای سه، دو، یک و صفر بعدی 

۲-۱-۱  محاسبه چگالی حالت­ها در نیم ­رساناهای حجیم

هر الکترون با بردار موج و اسپین S می­تواند حالت­های ممکن انرژی که با  نشان داده می­شوند را با احتمال بین صفر و یک اشغال کند. چون مطابق اصل طرد پائولی، هر حالت کوانتومی حدّاکثر توسط یک فرمیون اشغال می­گردد. تابع توزیع احتمال متناظر با این، توزیع مشهور فرمی دیراک است:

چون تابع توزیع به اسپین بستگی ندارد، می­توان نوشت. پارامتر  پتانسیل شیمیائی است که در دمای صفر درجه با انرژی فرمی برابر است. در این دما تابع فرمی به صورت زیر تبدیل می­شود.

در صورتی که احتمال اشغال تمامی حالت­های ممکن با هم جمع شوند، به دلیل اینکه در هر حالت حدّاکثر یک الکترون می­تواند وجود داشته باشد، تعداد کلّ ذرّات N در سیستم برابر است با:

مقدار پتانسیل شیمیائی به گونه­ای است که در هر دما و انرژی، معادله­ی بالا صادق ­باشد. چگالی حالت­ها را می­توان با کاربرد معادله­ی شرودینگر برای الکترون­های غیر اندرکنشی به دست آورد.

جهت دریافت و خرید متن کامل مقاله و تحقیق و پایان نامه مربوطه بر روی گزینه خرید انتهای هر تحقیق و پروژه کلیک نمائید و پس از وارد نمودن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت های عضو شتاب قادر به پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت آنلاین به صورت خودکار  لینک دنلود مقاله و پایان نامه مربوطه فعال گردیده که قادر به دنلود فایل کامل آن می باشد .