birdivarlı
və
çoxdivarlı
karbon nanoboruları, həmçinin çoxtəbəqəli
paketləşdirilmiş konusvarı nanoboru şəklində olur.
Şəkil 5. 7.
Karbon nanboboruların növləri
163
Birdivarlı karbon nanoborusu
təbii (özü-özünə) boru
şəklində bükülmüş qrafit monoatom qalınlıqlı təbəqədən
ibarətdir. Belə təbəqə şəklində qrafit qrafen adlandırılır.
Monotəbəqənin bükülməsi istıqamətindən asılı olaraq, qrafen
metal və ya yarımkecirici xassələrə malik olur.
Birdivarlı karbon nanoborularının elektron xassələri,
bütün bərk cisimlərdə olduğu kimi, onların elektron zona
quruluşu ilə müəyyən olunur. Zona quruluşu isə öz növbəsində
atom düzülüşündən, yəni n və m ədədlərinin əlaqəsindən
asılıdır. Hesablama göstərir ki, kreslo formalı borular həmişə
metal olur. Ziqzaqvari və hiral borularda n-m=3i (burada i tam
ədəddir) şətti ödənildikdə onlar metal, n-m#3i olduqda isə
onlar yarımkeçirici xüsusiyyətlərə malik olur.
Tipik yarımkeçirici nanoborularda (əsas) qadağan zolağın
qiyməti 0,4eV-dən 0,7eV-ə kimi dəyişir. Ümumi halda
borunun diametri artdıqca qadağan zolağın eni azalır. Radial
istiqamətdə (borunun en kəsiyi boyunca) birdivarlı borular
özlərini birölçülü quruluşlar kimi aparır. Bu istiqamətdə
elektronlar səpilmədən böyük məsafələrə yerini dəyişə bilər.
Həm də müəyyən edilmişdir ki, qısa metal xassəli nanoborular
kvant nöqtələrinə oxşardır.
Coxdivarlı karbon nanoboruları
konsentrik yerləşmiş
bir neçə birdivarlı nanoborudan ibarətdir, onların diametri 10 -
40 - nm təşkil edir.
Çoxdivarlı nanoborunun daxili divarları
arasındakı rabitə onun elektron zona quruluşuna zəif təsir edir.
Bunun nəticəsi kimi, birdivarlı yarımkeçirici və metal xassəli
nanoborular, çoxdivarlı halda da öz xassələrini saxlayır.
Statistikaya əsasən əksər çoxdivarlı karbon nanoboruları metal
xassəyə malikdir.
164
Bir qayda olaraq, karbon nanoboruların uc hissələri
yarımkürə formalı düzülüşə malik karbon atomları ilə qapalı
olur.
Karbon nanoborularının bir çox maraqlı xassələri var.
Məsələn, onlar metal və ya yarımkecirici xassələrə malik ola
bilər; misə nəzərən daha yaşı elektrik cərəyanını keçirə dilər;
almaza nisbətən daha yaxşı istilikkeçirmə xassəsinə malikdir.
Yarımkeçirici karbon nanoborularını aşqarlamaq olar.
Nanoboruların aşqarlanması onlarda əsas yükdaşıyıcıların
növünü müəyyənləşdirir. Məs., karbon atomlarının bor
atomları ilə əvəz edilməsi akseptor aşqarları, azot atomları ilə
əvəzlənməsi isə donor aşqarları kimi özünü göstərir. Karbon
nanoborularının səthinə qələvi və halogen atomlarının
birləşməsi onların aşqarlanmasına səbəb ola bilir. Lakin belə
aşqarlanma üsulu çətin tənzimlənir. Karbon nanoborularını
inteqral mikrosxemdə digər elementlərlə birləşdirən kontaktları
müxtəlif üsullarla yaratmaq olar. Bunlardan birində altlığın
səthində kontaktlar yaradılır və sonra da onların üzərində
karbon nanoboruları yerləşdırılır. Digər üsulda altlığın tələb
olunan hissəsinə skanedici tunel, yaxud atom-qüvvə
mikroskoplarının vasitəsilənanoboru yerləşdirilir və sonra adi
litoqrafiya texnologiyası ilə onlarda kontakt yaradılır. Lakin ən
əlverişli üsul metal-katalizator elektrodları arasında nəzarətli
karbon nanoborularının yaradılmasıdır. Bu zaman nanoboru
kontakta güclü elektrostatik və ya kimyəvi qarşılıqlı təsirin
nəticəsində yapışdırılır (bərkidilir). Burada titan, qızıl və
alüminium daha əlverişli sayılır. Bunlardan da titan daha
əlverişlidir, çünki titanla karbonun təmas yerində, yəni keçid
sərhədində güclü kimyəvi qarşılıqlı təsir baş verir və burada
çox kiçik müqavimətli titanat karbidi birləşməsi əmələ gəlir.
165
Qızıl və alüminium isə karbid birləşmələri əmələ
gətirmədiyindən kontaktların müqaviməti nisbətən yüksək olur.
Nanoboruların müxtəlif kombinasiyalarından istifadə
etməklə və onları idarəedici sahə elektrodları ilə təmin edib,
müxtəlif təyinatlı nanoelektron qurğuları yaratmaq olar. Artıq
metal və yarımkeçirici karbon nanoborularının kontaktı
əsasında düzləndirici diodların prototiplərinin, yarımkeçirici
nanoboru əsasında sahə tranzistorlarının və metal nanoborular
əsasında
birelektronlu
tranzistorların
hazırlanmasına
başlanılmışdır.
Nanoboruda karbon atomlarının biri-birilə əlaqəsi çox
güclü olduğundan, onları sürüşdürmək (yerlərini dəyişmək)
çox çətindir. Bu səbəbdən onlar elektromiqrasiyasıyaya qarşı,
inteqral mikrosxemlərdə elementlərarası birləşmə kimi istifadə
olunan mis və alüminiuma nisbətən daha davamlıdır.
Karbon nanoboruları yüksək temperaturda karbonun
kimyəvi çevrilməsi nəticəsində yaranır. Onların alınmasında üç
əsas üsul xüsusi qeyd edilir:
1. Elektrik qövsündə qrafitin parçalanması;
2. Lazer və ya günəş şüalanması ilə qrafitin ablyasiyası;
3. Karbohidrogenlərin katalitik ayrılması.
Hazırda karbon nano borulardan plastik material və
qarışıqlar, tikinti materialları, elektronika, sensor, tranzistor,
batareya və s. istehsalında istifadə edilir və ən möhkəm
material hesab edilir. Karbon nano boruların silisimdən
(silikon) daha yaxşı yarımkeçiricilik və misdən daha yaxşı
keçiricilik xüsusiyyətlərinə malikdir.
| 