نانوسوییچ مبتنی بر نانولوله‌های کربنی دو دیواره تلسکوپی و اثر نقص تهی‌جا بر عملکرد الکتریکی آن

نویسندگان

دانشگاه آزاد اسلامی قزوین

چکیده

در این مقاله، هدایت الکتریکی و ترابرد الکترون نانولوله‌های کربنی دو دیواره‌ تلسکوپی ‏‎(TDWCNTs)‎‏ درحالت بدون ‏نقص و همچنین در حضور نقص ساختاری تهی‌جا با استفاده از مدل تنگ‌بست ‏‎(TB)‎‏‌‏‎ ‎و تابع گرین غیرتعادلی ‏‎(NEGF)‎‏ ‏شبیه‌سازی شده‎ ‎و مورد تحلیل و بررسی قرارگرفته است‎.‎‏ نتایج حاصل از شبیه‌سازی نشان می‌دهد که حرکت تلسکوپی ‏دیواره‌ها نسبت به یکدیگر باعث ایجاد دره‌ها و قله‌های متناوب در هدایت الکتریکی افزاره می‌شود. هریک از این دره‌ها ‏و قله‌ها را می‌توان به ترتیب به عنوان هدایت حالت پایین (حالت خاموش) و هدایت حالت بالا (حالت روشن) ‏درنظرگرفت. بنابراین می‌توان افزاره‌ی ‏TDWCNTs‏ را به عنوان یک نانوسوییچ تلسکوپی در سیستم‌های نانوالکترومکانیکی ‏‎(NEMS)‎‏ مورد استفاده قرار داد. همچنین نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که اعمال یک نقص تهی‌جا در ساختار افزاره می-‏تواند تا میزان %50 باعث کاهش هدایت الکتریکی افزاره شود. میزان کاهش هدایت به چگالی و مکان نقص وابسته است. ‏درصورتیکه چگالی نقص در ساختار کم باشد، هرچند هدایت و درنتیجه جریان افزاره تا حدی کاهش می‌یابد اما به دلیل ‏ثابت ماندن تقریبی نسبت جریان حالت روشن به جریان حالت خاموش، عملکرد افزاره به عنوان یک نانوسوییچ چندان ‏تحت تاثیر قرار نمی‌گیرد؛ اما اگر چگالی نقص در ساختار زیاد شود هدایت حالت روشن به شدت کاهش یافته، درنتیجه ‏با افزایش امپدانس افزاره، عمل وصل نانوسوییچ به درستی انجام نمی‌شود.‏

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Nanoswitch based on telescoping double-walled carbon nanotubes and ‎the effect of vacancy defect on its electrical performance

نویسندگان [English]

  • Ali Shahhoseini
  • Ebrahim Aghabararian
چکیده [English]

In this paper, we have simulated and investigated the conductance and electron transport of telescoping ‎double-walled carbon nanotubes (TDWCNTs) with and without vacancy defect, using tight-binding model ‎combined with nonequilibrium Green’s function (NEGF) approach. The simulation results show that the relative ‎motion of the walls along the tube axis causes periodic valleys and peaks in electrical conductance. Each of ‎these valleys and peaks can be considered as low (OFF) and high (ON) conductance respectively. As a result, ‎TDWCNT device can be used as a nanoswitch in nanoelectromechanical systems (NEMS). In addition, our ‎results show that introduction of a vacancy defect decreases the conductance by 50%. Reduction of the ‎conductance depends on the location and density of the defect. If the density of the defect is low in the ‎structure, the conductance of the device is not much affected. Therefore, the defective device can be still used ‎as a nanoswitch because of nearly constant ON/OFF conductance ratio. If the density of the defect is high, the ‎conductance is significantly affected and the performance of the device as a nanoswitch is degraded.‎

کلیدواژه‌ها [English]

  • NEGF
  • Conductance
  • Telescoping double-walled carbon nanotubes
  • Vacancy defect‎
  • nanoswitch