Study of the nonlinear optical properties of two dimensional nano structures by means of Z-Scan technique

هﺪ اد مﻮﻋ

ﯽ زﻮ آ هو ﮏﯾﺰ

ﺪﺷرا ﯽﺳﺎﻨﺷرﺎﮐ ﻪﺟرد ﺖﻓﺎﯾرد ياﺮﺑ ﻪﻣﺎﻧ نﺎﯾﺎﭘ

ﺪﻣﺎﺟ ﺖﻟﺎﺣ ﺶﯾاﺮﮔ ﮏﯾﺰﯿﻓ ﻪﺘﺷر

ﯽﻄﺧﺮﯿﻏ يرﻮﻧ صاﻮﺧ ﻪﻌﻟﺎﻄﻣ يﺎﻫرﺎﺘﺧﺎﺳﻮﻧﺎﻧ

بورﺎﺟ شور ﻪﺑ يﺪﻌﺑود -

Z

ﺮﮕﺸﻫوﮋﭘ :

ﯽﻠﻋ ﻦﯿﺸﻓا رﻮﭘ

ﺎﻤﻨﻫار دﺎﺘﺳا :

ﺮﺘﮐد و يرﺎﺘﺳ دﺎﻫﺮﻓ ﺮﺘﮐد

يدﺎﺷراﺮﯿﻣ يﺮﻐﺻ

روﺎﺸﻣ دﺎﺘﺳا :

ﺮﺘﮐد يﻮﻀﺗﺮﻣ اﺮﻫز هﺪﯿﺳ

نﺎﺑآ 1397

ناﻮﻨﻋ و روآﺪﯾﺪﭘ مﺎﻧ : بورﺎﺟ شور ﻪﺑ يﺪﻌﺑود يﺎﻫرﺎﺘﺧﺎﺳﻮﻧﺎﻧ ﯽﻄﺧﺮﯿﻏ يرﻮﻧ صاﻮﺧ ﻪﻌﻟﺎﻄﻣ -

Z

/ ﯽﻠﻋ ﻦﯿﺸﻓا رﻮﭘ

دﺎﺘﺳا ﻧا ﺎﻤﻨﻫاﺮ : ﺮﺘﮐد يرﺎﺘﺳ دﺎﻫﺮﻓ

ﺮﺘﮐد يﺮﻐﺻ يدﺎﺷراﺮﯿﻣ

دﺎﺘﺳا روﺎﺸﻣ نا : ﺮﺘﮐد يﻮﻀﺗﺮﻣ اﺮﻫز هﺪﯿﺳ

ﺨﯾرﺎﺗ عﺎﻓﺪ : 09

/ 08 / 1397

ﺤﻔﺻداﺪﻌﺗ تﺎ : 133 ص .

نﺎﯾﺎﭘ هرﺎﻤﺷ ﻪﻣﺎﻧ

: ﮏﯾﺰﯿﻓ هوﺮﮔ /

ﻪﻣﺎﻧ نﺎﯾﺎﭘ هرﺎﻤﺷ

هﺪﯿﮑﭼ :

فﺪﻫ : ﻪﯾﻻ يﺎﻫرﺎﺘﺧﺎﺳ ﻦﯿﺑ زا يد ،يا

يدﺮﺑرﺎﮐ تاودا رد ﯽﻔﻠﺘﺨﻣ يﺎﻫدﺮﺑرﺎﮐ ﻦﯿﻓاﺮﮔ و نﺪﺒﯿﻟﻮﻣ ﺪﯿﻔﻟﻮﺳ

ﺖﺴﯿﻟﺎﺗﺎﮐ ﻮﺗﻮﻓ ،ﻊﯾﺮﺳ قﻮﻓ يﺎﻫرﺰﯿﻟ ﺪﻨﻧﺎﻣ ،ﺎﻫ

ﻪﻈﻓﺎﺣ ﺖﻣوﺎﻘﻣ راد

ﺪﻧراد . يد ﻦﯿﻨﭽﻤﻫ و نﺪﺒﯿﻟﻮﻣ ﺪﯿﻔﻟﻮﺳ

ﻦﯿﻓاﺮﮔ ﺮﯿﻏ ﺦﺳﺎﭘ و ﺐﻟﺎﺟ يرﻮﻧ صاﻮﺧ ﺎﺑ ﮐ دوﺪﺤﻣ ﺪﻨﻧﺎﻣ ﻒﻠﺘﺨﻣ ﯽﻄﺧ

هﺪﻨﻨ بﺬﺟ ،يرﻮﻧ ﯽﮔ بﺬﺟ ،عﺎﺒﺷا

ﺪﻨﭼ بﺬﺟ ،ﯽﻧﻮﺗﻮﻓود نآ يﺮﯿﮔرﺎﮑﺑ نﺎﮑﻣا مﻮﺳ و مود ﮓﻨﻫﺎﻤﻫ ﺪﯿﻟﻮﺗ و ﯽﻧﻮﺗﻮﻓ

دﻮﺟو ﻒﻠﺘﺨﻣ تاودا رد ﺎﻫ

دراد . ﮑﺑ ﺖﯿﻠﺑﺎﻗ ﯽﮑﯿﺘﭘا داﻮﻣ ﻦﯾا ﻦﯾاﺮﺑﺎﻨﺑ رﺎ

ﺪﻨﻨﮐ دوﺪﺤﻣ ﺪﻨﻧﺎﻣ ﯽﮑﯿﻧﻮﺗﻮﻓ تاودا يﺮﯿﮔ ه

ﺎﻫﺪﻣ ﻞﻔﻗ ،يرﻮﻧ يﺎﻫ

ﺪﻨﻨﮐ ﭻﯾﻮﺳ و ه

يﺎﻫ ﯽﻣ اراد ارQ ﺪﺷﺎﺑ . ﺪﻫ ﻦﯾاﺮﺑﺎﻨﺑ ﻪﻌﻟﺎﻄﻣ ف

ﺮﯿﻏ يرﻮﻧ صاﻮﺧ ﯽﺳرﺮﺑ ﺎﻣ يد ﯽﻄﺧ

ﺪﯿﻔﻟﻮﺳ

بورﺎﺟ شور ﻪﺑ ﻦﯿﻓاﺮﮔ و نﺪﺒﯿﻟﻮﻣ Z-

ﯽﻣ . ﺪﺷﺎﺑ

شور ﺶﻫوﮋﭘ ﯽﺳﺎﻨﺷ ﺎﭘ:

ﺮﯿﻏ يرﻮﻧ ﺦﺳ يد يﺪﻌﺑود يﺎﻫرﺎﺘﺧﺎﺳ ﯽﻄﺧ

شور ﻪﺑ ﻦﯿﻓاﺮﮔ و نﺪﺒﯿﻟﻮﻣ ﺪﯿﻔﻟﻮﺳ

بورﺎﺟ Z- جﻮﻣ لﻮﻃ ﺎﺑ ﻪﺘﺳﻮﯿﭘ رﺰﯿﻟ يﺮﯿﮔرﺎﮑﺑ و 532

ﺖﻓﺮﮔ راﺮﻗ ﯽﺳرﺮﺑ درﻮﻣ ﺮﺘﻣﻮﻧﺎﻧ .

بورﺎﺟ ﮏﯿﻨﮑﺗ Z-

ﮏﯾ هزاﺪﻧا ياﺮﺑ ﻪﮐ ﺖﺳا دراﺪﻧﺎﺘﺳا و سﺎﺴﺣ شور ﮔ

و ﺰﯿﻧ و ﯽﻄﺧﺮﯿﻏ ﺖﺴﮑﺷ ﺐﯾﺮﺿ ﺖﻣﻼﻋ و راﺪﻘﻣ يﺮﯿ

ﺮﯿﻏ بﺬﺟ ﺐﯾﺮﺿ ﯽﻣ راﺮﻗ هدﺎﻔﺘﺳا درﻮﻣ ﻻﺎﺑ ﺖﻗد ﺎﺑ و ﯽﮔدﺎﺳ ﻪﺑ ﯽﻄﺧ

دﺮﯿﮔ . ﻤﮐ ﻪﻠﻤﺟ زا ﺖﯿ

ﻞﺑﺎﻗ يﺎﻫ

هزاﺪﻧا ﺖﺳا ﯽﻄﺧﺮﯿﻏ ﺖﺴﮑﺷ ﺐﯾﺮﺿ و ﯽﻄﺧﺮﯿﻏ بﺬﺟ يﺮﯿﮔ .

ﺮﯿﻏ بﺬﺟ هدﺎﻔﺘﺳا ﺎﺑ ﯽﻄﺧ زا

ﺎﺣ ﮔاﺮﻓﺎﯾد ﺖﻟ ﻢ

ﺮﯿﻏ ﺖﺴﮑﺷ ﺐﯾﺮﺿ و زﺎﺑ ﯽﻣ ﻦﯿﯿﻌﺗ ﻪﺘﺴﺑ ﻢﮔاﺮﻓﺎﯾد ﺖﻟﺎﺣ ﺎﺑ ﯽﻄﺧ

دﻮﺷ . ﻦﯾا زا هدﺎﻔﺘﺳا ﺎﺑ ،ﻦﯾا ﺮﺑ هوﻼﻋ

ﯽﻣ ﮏﯿﻨﮑﺗ ﺖﻤﺴﻗ ناﻮﺗ

ﻓﺮﯾﺬﭘ ﯽﻣﻮﻫﻮﻣ و ﯽﻘﯿﻘﺣ يﺎﻫ ﺮﯿﻏ يرﺎﺘ

ﻪﺒﺗﺮﻣ ﯽﻄﺧ و ،دروآ ﺖﺳﺪﺑ ﺰﯿﻧ ار مﻮﺳ ي

ﻋﻼﻃا ﻦﯾاﺮﺑﺎﻨﺑ ﺮﯿﻏ ﯽﮑﯿﺘﭘا صاﻮﺧ درﻮﻣ رد ﯽﻤﻬﻣ تﺎ

داﻮﻣ ﯽﻄﺧ ا

ﯽﻣ ﻪﯾار ﺪﻨﮐ

.

ﻪﺘﻓﺎﯾ :ﺎﻫ ﺮﺘﻣارﺎﭘ ﺮﯿﻏ يﺎﻫ هزاﺪﻧا زا هدﺎﻔﺘﺳا ﺎﺑ هﺪﻣآ ﺖﺳﺪﺑ ﯽﻄﺧ يﺮﯿﮔ

بورﺎﺟ - ﯽﻣ نﺎﺸﻧ Z صاﻮﺧ ﻪﮐ ﺪﻫد

ﺮﯿﻏ ﯽﮑﯿﺘﭘا يد يﺪﻌﺑود يﺎﻫرﺎﺘﺧﺎﺳ رد ار ﯽﻄﺧ

ﯽﻣ ﻦﯿﻓاﺮﮔ و نﺪﺒﯿﻟﻮﻣ ﺪﯿﻔﻟﻮﺳ ﺖﻣﺎﺨﺿ زا هدﺎﻔﺘﺳا ﺎﺑ ناﻮﺗ

ﻪﻧﻮﻤﻧ ناﻮﺗ و ﺎﻫ ﻒﻠﺘﺨﻣ يﺎﻫ دﺮﮐ ﻢﯿﻈﻨﺗ يدوﺮﻓ رﺰﯿﻟ

.

ﻪﺠﯿﺘﻧ يﺮﯿﮔ : يرﺎﺘﻓﺮﯾﺬﭘ ﻪﺒﺗﺮﻣ ﯽﻄﺧﺮﯿﻏ

ي ﻪﺒﺗﺮﻣ زا مﻮﺳ ي

(esu)

7

10-

ﯿﻌﺗ ﯿ ﺪﯾدﺮﮔ ﻦ . ﻨﭼ ﯿ ﻦ رﻮﻧ صاﻮﺧ ي

ﻪﺒﺗﺮﻣ ي ا ،ﻻﺎﺑ مﻮﺳ ﯾ

ﻦ رﺎﺘﺧﺎﺳ ﺎﻫ ﺪﻧﺎﮐ ار ﯾ اﺪ ي ﺒﺳﺎﻨﻣ ﯽ ﮔرﺎﮑﺑ ﺖﻬﺟ ﯿﺮ

ي رد و ﯽﮑﯿﻧوﺮﺘﮑﻟاﻮﺘﭘا تاودا

ﻮﺗﻮﻓ رﻮﺘﺴﯾﺰﻧاﺮﺗ ﺎﻫ

ﻓﺮﻌﻣ ﯽ ﻣ ﯽ ﺪﻨﮐ .

هژاو يﺪﯿﻠﮐ يﺎﻫ :

ﺮﯿﻏ يرﺎﺘﻓﺮﯾﺬﭘ ﯽﻄﺧ

، يﺪﻌﺑود يﺎﻫرﺎﺘﺧﺎﺳ يد

ﻣ ﺪﯿﻔﻟﻮﺳ نﺪﺒﯿﻟﻮ ﮏﯿﺘﭘا صاﻮﺧ ،ﻦﯿﻓاﺮﮔ و

ﺮﯿﻏ ،ﯽﻄﺧ بورﺎﺟ شور -

ﺐﯾﺮﺿ ،Z ﺖﺴﮑﺷ ،ﯽﻄﺧﺮﯿﻏ ﺮﯿﻏ بﺬﺟ ﺐﯾﺮﺿ

ﯽﻄﺧ .

1-1 - ﻪﻣﺪﻘﻣ

ﻪﻫد ﺪﻨﭼ ﯽﻃ ﺮﯿﺧا

دﻮﺑ ﻦﯾا ﺮﺑ رﻮﺼﺗ ﻪﮐ

ﻞﯿﮑﺸﺗ نﺎﮑﻣا دﻮﺟو يﺪﻌﺑود يﺎﻫرﺎﺘﺧﺎﺳ

لﺎﺳ رد ﺎﻫﺪﻌﺑ ﯽﻟو دراﺪﻧ 2004

ﻧاﺪﻨﻤﺸﻧاد و ناﺮﮕﺸﻫوﮋﭘ نﻮﭽﻤﻫ ﯽ

ﺟ

1ﻢﯿ ﻮﻠﺳﻮﻧ و

2ف ﺎﺑ

ﻓﻮﻣ هدﺎﺳ ﺶﯾﺎﻣزآ ﮏﯾ رﺎﺘﺧﺎﺳ ﻦﯿﻟوا ﺪﻧﺪﺷ ﻖ

ﻦﯿﻓاﺮﮔ مﺎﻧ ﻪﺒﯾﺪﻌﺑود ﺰﺘﻨﺳ ار ٣

ﺪﻨﻨﮐ ﻪﺑ،

ﺮﻃﺎﺧ ﻦﯿﻤﻫ ﻢﻫ

ﮏﯾﺰﯿﻓ ﻞﺑﻮﻧ هﺰﯾﺎﺟ 2010

ﺪﺷ ﺎﻄﻋا ﺪﻨﻤﺸﻧاد ود ﻦﯾا ﻪﺑ

(Yan et al.,

2010)

. ﻪﻌﻟﺎﻄﻣ ﻪﺑ يدﺎﯾز ناﺮﮕﺸﻫوﮋﭘ ﺎﺗ ﺪﺷ ﺚﻋﺎﺑ ﺮﻣا ﻦﯿﻤﻫ ﺮﮕﯾد يﺪﻌﺑود يﺎﻫرﺎﺘﺧﺎﺳ ي

ﺪﻧﻮﺷ ﺪﻨﻤﻗﻼﻋ .

ﺶﻫوﮋﭘ ﻦﯿﻨﭽﻤﻫ اﻮﺧ ﺎﺑ يداﻮﻣ ﻪﺑ ﯽﺳﺮﺘﺳد رﻮﻈﻨﻣ ﻪﺑ يرﺎﯿﺴﺑ يﺎﻫ

ص

يرﻮﻧ ﯽﻄﺧﺮﯿﻏ لﺎﻨﮕﯿﺳ ﻪﺑ هﺎﺗﻮﮐ ﺦﺳﺎﭘ نﺎﻣز و ﻻﺎﺑ

ﺖﺳا ﻪﺘﻓﺮﮔ ترﻮﺻ يرﻮﻧ يﺎﻫ .

ﻦﯾا رد

ﻞﯿﻟد ﻪﺑ ،ﺎﻧﺎﺳﺮﻤﯿﻧ ﻪﻧﺎﮔﺪﻨﭼ ﯽﻣﻮﺘﻧاﻮﮐ هﺎﭼ ﺪﻨﻧﺎﻣ ﯽﻧﻮﺘﯾﺎﺴﮐا داﻮﻣ ﯽﮑﯿﺘﭘا صاﻮﺧ نﺎﯿﻣ ﻪﺑ ،يﺪﻌﺑ ﻪﺳ يﺎﻫرﺎﺘﺧﺎﺳ ﻪﺑ ﺖﺒﺴﻧ يﺪﻌﺑود يﺎﻫرﺎﺘﺧﺎﺳ رد ﻻﺎﺑ ﯽﻧﻮﺘﯾﺎﺴﮐا ﺪﻧﻮﯿﭘ يژﺮﻧا درﻮﻣ تﺪﺷ ﺖﺳا هدﻮﺑ ﻪﺟﻮﺗ

. ﻮﻧﺎﻧ ﻦﯾا نﺎﯿﻣ زا ود ﺪﯾﺪﺟ يﺎﻫرﺎﺘﺧﺎﺳ

ﯽﻣ ،يﺪﻌﺑ ﺮﺑ هوﻼﻋ ناﻮﺗ

رﺎﺘﺧﺎﺳ ﻪﺑ ﻦﯿﻓاﺮﮔ ود يﺎﻫ

ﺪﻨﻧﺎﻣ يﺮﮕﯾد يﺪﻌﺑ :

نﺪﺒﯿﻟﻮﻣ يد

ﺪﯿﻔﻟﻮﺳ ﻦﯿﺴﯿﻠﯿﺳ ،4

5

و

ﻦﯾﺮﻔﺴﻓ 6

دﺮﮐ هرﺎﺷا .

ﺪﻨﻧﺎﻣ ﯽﺻاﻮﺧ ياراد ﺎﻫرﺎﺘﺧﺎﺳ ﻦﯾا :

نﻮﺘﯾﺎﺴﮐا دﺎﺠﯾا ﯽﻧﻮﺘﯾﺎﺴﮐا ﺪﻧﻮﯿﭘ يژﺮﻧا و راﺪﯾﺎﭘ7

ﺖﺳا ﺮﺗﻻﺎﺑ

(Ugeda et al., 2014)

. ﺪﻌﺑ ﺶﻫﺎﮐ ﺮﻃﺎﺧ ﻪﺑ ﺎﻫرﺎﺘﺧﺎﺳ ﻦﯾا رد ﺖﺳا ﺮﮐذ ﻪﺑ مزﻻ

نﻮﺘﯾﺎﺴﮐا ﻞﯿﮑﺸﺗ نﺎﮑﻣا قﺎﺗا يﺎﻣد رد ﻒﯿﻌﺿ ﯽﮔﺪﻨﻧﺎﺷﻮﭘ و ﻻﺎﺑ ،دراد دﻮﺟو ﺰﯿﻧ راﺪﯾﺎﭘ يﺎﻫ

ﻪﯾﻻ داﺪﻌﺗ ﺮﯿﯿﻐﺗ ﺎﺑ ﯽﻠﯿﺴﮔ رﻮﻧ ﺮﯿﯿﻐﺗ ،ﯽﺋﺮﻣ رﻮﻧ ﻪﯿﺣﺎﻧ رد بﺬﺟ تﺪﺷ و هزﺎﺑ ندﻮﺑ ﺎﻫ

،

ﺲﻧﺎﺴﻨﯿﻣﻮﻟ ﺖﯿﺻﺎﺧ كﺮﺤﺗ و ﺮﺗﺮﺛﻮﻣ 8

ﻞﻣﺎﺣ ﺮﺗﻻﺎﺑ ﺎﻫرﺎﺘﺧﺎﺳ ﻦﯾا صاﻮﺧ ﺮﮕﯾد زا ﺎﻫ

ﯽﻣ ﺪﺷﺎﺑ

(Bernardi et al., 2017)

. ﻦﯾا رد ﻪﻣﺎﻧ نﺎﯾﺎﭘ صاﻮﺧ

ﺐﯾﺮﺿ ﻞﯿﺒﻗ زا ﯽﻄﺧﺮﯿﻏ يرﻮﻧ

ﻪﺒﺗﺮﻣ ﯽﻄﺧﺮﯿﻏ ﯽﮑﯾﺮﺘﮑﻟا يرﺎﺘﻓﺮﯾﺬﭘ و ﯽﻄﺧﺮﯿﻏ بﺬﺟ ﺐﯾﺮﺿ ،ﯽﻄﺧﺮﯿﻏ ﺖﺴﮑﺷ ي

مﻮﺳ

ﻮﻧﺎﻧ رﺎﺘﺧﺎﺳ يد و ﻦﯿﻓاﺮﮔ يﺪﻌﺑود ﯽﺳرﺮﺑ درﻮﻣ نﺪﺒﯿﻟﻮﻣ ﺪﯿﻔﻟﻮﺳ

هداد راﺮﻗ ﺖﺳا هﺪﺷ

. رد

ﻪﻣادا رﺎﺘﺧﺎﺳ درﻮﻣ رد د و ﻦﯿﻓاﺮﮔ ﯽﮑﯿﺘﭘا صاﻮﺧ و يراﻮﻧ رﺎﺘﺧﺎﺳ ،ﯽﺳﺪﻨﻫ

ي ﺪﯿﻔﻟﻮﺳ

نﺪﺒﯿﻟﻮﻣ ﺚﺤﺑ

ﺪﺷ ﺪﻫاﻮﺧ .

1Geim

2Novoselov

3Graphene

4Molybdenum Disulfide

5Silicene

6Phosphorene

7Exciton

8Luminescence

1 - 2 - ﻦﯿﻓاﺮﮔ ﯽﺳﺪﻨﻫ رﺎﺘﺧﺎﺳ

ﻪﺑ ﺐﯾﺮﻗ ﻮﺋاﺪﻧﻻ ﺶﯿﭘ لﺎﺳ دﺎﺘﻔﻫ

ﺲﻟﺮﯿﭘ و 9

ﻪﮑﺒﺷ ﻪﮐ ﺪﻧدﺮﮐ مﻼﻋا 10

زا يﺪﻌﺑود يﺎﻫ

ﯽﻤﻧ و ﺪﻨﺘﺴﻫ راﺪﯾﺎﭘﺎﻧ ﯽﮑﯿﻣﺎﻨﯾدﻮﻣﺮﺗ ظﺎﺤﻟ ﺪﻨﺷﺎﺑ ﻪﺘﺷاد ﯽﺟرﺎﺧ دﻮﺟو ﺪﻨﻧاﻮﺗ

(Zhu, et al.,

2010)

. لﺎﺳ رد ﻪﮑﻨﯾا ﺎﺗ 2004

هوﺮﮔ ﮏﯾ زا

ناﺪﮑﯾﺰﯿﻓ رد

ياﺮﺑ ،نﺎﺘﺴﻠﮕﻧا ﺮﺘﺴﭽﻨﻣ هﺎﮕﺸﻧاد

ﺎﺑ ار ﻦﯿﻓاﺮﮔ راﺪﯾﺎﭘ ﻪﺤﻔﺻ رﺎﺑ ﻦﯿﻟوا ﺪﻧدﺮﮐ ﺪﯿﻟﻮﺗ ﻦﺑﺮﮐ ﻢﺗا ﮏﯾ ﺖﻣﺎﺨﺿ

. پوﺮﺗﻮﻟآ زا ﻦﯿﻓاﺮﮔ

هزاﺪﻧا ﻪﺑ نآ ﺖﻣﺎﺨﺿ ﻪﮐ ﺖﺳا ﻦﺑﺮﮐ يﺪﻌﺑود ﻢﺗا ﮏﯾ ي

ﻪﻧﻻ يرﻮﻠﺑ ﻪﮑﺒﺷ ﮏﯾ رد ﻪﮐ ﺖﺳا

ﻞﮑﺷ ﻖﺑﺎﻄﻣ يرﻮﺒﻧز -1

1 ﯽﻣ راﺮﻗ دﺮﯿﮔ .

ﻞﮑﺷ 1-1 - ﺎﺘﺧﺎﺳ ود ﻦﯿﻓاﺮﮔ يرﻮﺒﻧز ﻪﻧﻻ ﯽﻌﻠﺿ ﺶﺷ ر يﺪﻌﺑ

) Vozmediano, 2011

(

لﺎﺘﯿﺑروا ،ﻦﯿﻓاﺮﮔ رد يﺎﻫ

2s

و 2 و 2 ﺮﮕﯾﺪﮑﯾ ﺎﺑ ﻢﺗا ﺮﻫ

، لﺎﺘﯿﺑروا يﺪﯾﺮﺒﯿﻬﯾﺎﻫ ﺎﺑ ار

ﻪﯾواز 120 ﻪﺟرد ﻢﻫ ﻪﺑ ﺖﺒﺴﻧ ﯽﻣ

ﻞﮑﺷ رد ﻪﮐ ،ﺪﻧزﺎﺳ 1-2

ﺖﺳا هﺪﺷ هداد نﺎﺸﻧ .

لﺎﺘﯿﺑروا يﺎﻫ لﺎﺘﯿﺑروا ﺎﺑ ﻢﺗا ﺮﻫ

يﺎﻫ ﯽﺴﻧﻻاﻮﮐ عﻮﻧ زا يﻮﻗ رﺎﯿﺴﺑ ﺪﻧﻮﯿﭘ ،روﺎﺠﻣ ﻢﺗا

) (σ ﯽﻣ ﻞﯿﮑﺸﺗ ﺪﻫد

. يﻮﻗ يﺎﻫﺪﻧﻮﯿﭘ دﻮﺟو ﺮﻃﺎﺧ ﻪﺑ ﻦﯿﻓاﺮﮔ يرﻮﻠﺑ رﺎﺘﺧﺎﺳ ﻦﯾاﺮﺑﺎﻨﺑ

هﺪﺷ ﺖﻓﺎﯾ ﺖﻌﯿﺒﻃ رد ﻪﮐ ﺖﺳا يﺪﻌﺑود رﺎﺘﺧﺎﺳ ﻦﯿﻟوا ،ﯽﺴﻧﻻاﻮﮐ ﯽﯾﻻﺎﺑ رﺎﯿﺴﺑ يراﺪﯾﺎﭘ زا و

ﺖﺳا رادرﻮﺧﺮﺑ .

لﺎﺘﯿﺑروا ﮏﯾ ﻢﺗا ﺮﻫ ﻦﯿﻨﭽﻤﻫ 2

و ﺖﺳا ﻦﯿﻓاﺮﮔ ﻪﺤﻔﺻ ﺮﺑ دﻮﻤﻋ ﻪﮐ دراد

لﺎﺘﯿﺑروا ﺎﺑ يﺎﻫ

2 ﯽﺴﻟاورﺪﻧاو عﻮﻧ زا ﻒﯿﻌﺿ يﺪﻧﻮﯿﭘ روﺎﺠﻣ ﻢﺗا )

(π ﯽﻣ دزﺎﺳ .

9Landau

10Peierls

(Fuchs and Goerbig, 2008) ﺪﯾﺮﺒﯿﻫ ﮏﯿﺗﺎﻤﺷ ﺶﯾﺎﻤﻧ- 1-2 ﻞﮑﺷ

ﻪﮐ يرﻮﻄﻧﺎﻤﻫ ﻪﮑﺒﺷ ،ﻦﯿﻓاﺮﮔ ﺪﺷ ﻪﺘﻔﮔ

ﻢﺗا زا يرﻮﺒﻧز ﻪﻧﻻ يا ﺖﺳا ﻦﺑﺮﮐ يﺎﻫ

. ﻪﮑﺒﺷ ﻦﯾا

ﻢﺗا ﺎﺑ ﺮﻇﺎﻨﺘﻣ ﻪﮐ ار ﻦﯿﻓاﺮﮔ ﻪﮑﺒﺷ ﻒﻠﺘﺨﻣ طﺎﻘﻧ اﺮﯾز ،ﺖﺴﯿﻧ هواﺮﺑ ﯽﻣ ﻦﺑﺮﮐ يﺎﻫ

،ﺪﺷﺎﺑ

ﯽﻤﻧ ﻪﮑﺒﺷ يﺎﻫرادﺮﺑ زا ﯽﻄﺧ ﺐﯿﮐﺮﺗ ﺎﺑ ناﻮﺗ ﺖﺳﺪﺑ

دروآ . ﯽﻣ ﯽﻟو ﻪﮑﺒﺷ ناﻮﺗ ي

ار ﻦﯿﻓاﺮﮔ

ﻖﺑﺎﻄﻣ ﺎﺑ ﻞﮑﺷ 1-3 ﺮﯾز ود ترﻮﺻ ﻪﺑ ﯽﺜﻠﺜﻣ ﻪﮑﺒﺷ

ﯽﻤﺗا ود ﻪﯾﺎﭘ ﺎﺑ و A

لﻮﻠﺳ ﺮﻫ رد B

ﺪﺣاو ﯽﻣ ﻞﯿﮑﺸﺗ ار هواﺮﺑ ﻪﮑﺒﺷ ﮏﯾ ماﺪﮐ ﺮﻫ ﻪﮐ ﺖﻓﺮﮔ ﺮﻈﻧ رد ،ﺪﻫد

.

1,2و3) .ﺪﻨﺷﺎﺑﯽﻣ ﻦﯿﻓاﺮﮔ ﻪﮑﺒﺷ ﻪﯾﺎﭘ يﺎﻫرادﺮﺑ و ﻪﮐ ﻦﯿﻓاﺮﮔ ياﻪﮑﺒﺷ رﺎﺘﺧﺎﺳ :(ﻒﻟا)-1-3 ﻞﮑﺷ i=

(

ﻪﯾﺎﺴﻤﻫ ﻦﯾﺮﺘﮑﯾدﺰﻧ ﻪﮐ ﺪﻨﺘﺴﻫ ﯽﯾﺎﻫرادﺮﺑ ار لوا يﺎﻫ

ﯽﻣ ﻞﺻو ﻢﻫ ﻪﺑ ،ﺪﻨﻨﮐ

) ب :(

ﻪﻘﻄﻨﻣ ي ﻪﮑﺒﺷ ﻦﺋﻮﻠﯾﺮﺑ لوا

تﺎﺼﺘﺨﻣ ﻪﺑ ﻦﯿﻓاﺮﮔ

=_{√ √} ,

و

=_{√ √} , − )

Neto et al., 2009 (

ﺘﻣ ﻢﺗا ﮏﯾ ﺮﮔا ﻦﯾاﺮﺑﺎﻨﺑ ﻪﮑﺒﺷ ﺮﯾز ﻪﺑ ﻖﻠﻌ

ﻦﯾﺮﺘﮑﯾدﺰﻧ ﻪﮐ ﺮﮕﯾد ﻦﺑﺮﮐ ﻢﺗا ﻪﺳ ،ﺪﺷﺎﺑ B

ﯽﻣ بﻮﺴﺤﻣ نآ لوا ﻪﯾﺎﺴﻤﻫ ﺘﻣ ،دﻮﺷ

ﻪﮑﺒﺷ ﺮﯾز ﻪﺑ ﻖﻠﻌ دﻮﺑ ﺪﻫاﻮﺧ A

. زا هدﺎﻔﺘﺳا ﺎﺑ

ﯽﻣ ﻪﮑﺒﺷ يﺎﻫرادﺮﺑ ﻢﺗا ﺎﺑ ﺮﻇﺎﻨﺘﻣ ﻪﮐ ار ﻪﮑﺒﺷ طﺎﻘﻧ مﺎﻤﺗ ناﻮﺗ

ﺪﻨﺘﺴﻫ ﻦﺑﺮﮐ يﺎﻫ ﺖﺳﺪﺑ

دروآ . ﻪﻄﺑار رد 1-1

ﺮﺘﻣارﺎﭘ ﯽﻣ هﺪﯿﻣﺎﻧ ﻪﮑﺒﺷ ﺖﺑﺎﺛa

نآ رد ﻪﮐ دﻮﺷ ﻦﺑﺮﮐ ـ ﻦﺑﺮﮐ ﺪﻧﻮﯿﭘ لﻮﻃ

ﻦﯿﻓاﺮﮔ رد و هدﻮﺑ

دوﺪﺣ رد 0.142

ﺮﺘﻣﻮﻧﺎﻧ ﯽﻣ ﺪﺷﺎﺑ .

) 1 - 1 (

ﻞﮑﺷ ﻪﺑ ﻪﺟﻮﺗ ﺎﺑ 1-3

ﻪﯾواز ، يﺎﻫرادﺮﺑ ﻪﮐ يا ﻪﯾﺎﭘ

ﻦﯿﻓاﺮﮔ ﻪﮑﺒﺷ ي )

و ( يﺎﺘﺳار ﺎﺑ

رﻮﺤﻣ ﯽﻣx ﺪﻧزﺎﺳ 30 ﺖﺳا ﻪﺟرد .

يﺎﻫرادﺮﺑ ﻦﯾاﺮﺑﺎﻨﺑ و

ﯽﻣ ﺮﯾز ترﻮﺻ ﻪﺑ ﺪﻨﺷﺎﺑ

.

) -1 2 (

ﯽﻣ ﺮﯾز ﻂﺑاور زا هدﺎﻔﺘﺳا ﺎﺑ يﺎﻫرادﺮﺑ ناﻮﺗ

ﻪﮑﺒﺷ نوراو دروآ ﺖﺳﺪﺑ ﻢﻫ ار ﻦﯿﻓاﺮﮔ .

) -1 3 (

) -1 4 (

) -1 5 (

ﯽﻣ ﻣ يﺎﺘﺳار رد ﺪﺣاو يرادﺮﺑ ار مﻮﺳ رادﺮﺑ ناﻮﺗ ﺤ

رﻮ ترﻮﺻ ﻪﺑz

= (0,0,1)

ﺮﻈﻧ رد

دﺮﮐ يراﺬﮔﺎﺟ ﻻﺎﺑ ﻂﺑاور رد و ﺖﻓﺮﮔ .

ﺖﺳﺪﺑ ﺮﯾز ترﻮﺻ ﻪﺑ نوراو ﻪﮑﺒﺷ يﺎﻫرادﺮﺑ ﻦﯾاﺮﺑﺎﻨﺑ

ﯽﻣ ﺪﻨﯾآ .

) -1 6 (

ﻞﮑﺷ رد ﻦﯿﻨﭽﻤﻫ 1-3

ﻪﮑﺒﺷ ﺮﯾز ﻪﺑ ﻖﻠﻌﺘﻣ ﻢﺗا ، ﮏﯾدﺰﻧ ﻪﮐ ﺖﺳا هﺪﺷ ﻪﺘﻓﺮﮔ ﺮﻈﻧ ردB

ﻦﯾﺮﺗ

ﻪﯾﺎﺴﻤﻫ ﻪﮑﺒﺷ ﺮﯾز ﻪﺑ ﻖﻠﻌﺘﻣ نآ لوا يﺎﻫ ﯽﻣA

ﺪﺷﺎﺑ . ﮏﯾدﺰﻧ ﺮﯾز رادﺮﺑ ﻪﺳ ﻦﯾاﺮﺑﺎﻨﺑ ﻦﯾﺮﺗ

ﻪﯾﺎﺴﻤﻫ ﯽﻣ ﻂﺒﺗﺮﻣ ﻢﻫ ﻪﺑ ﻦﯿﻓاﺮﮔ رد ار لوا يﺎﻫ ﺪﻧزﺎﺳ

.

) -1 7 (

1-3 - ﻦﯿﻓاﺮﮔ يراﻮﻧ رﺎﺘﺧﺎﺳ

هﺪﻤﻋ ﻪﮑﺘﺳﺎﻧﺎﻧاﺪﮑﯾﺰﯿﻔﻬﺟﻮﺗدرﻮﻤﯿﻔﻠﺘﺨﻤﺗﺎﻬﺟزﺎﻨﯿﻓاﺮﮔ

،ﻞﻣﺎﻌﻨﯾﺮﺗ ﺑ ﺮﺼﺤﻨﻤﯾراﻮﻧرﺎﺘﺧﺎﺳ

ﻪ

ﺖﺳﺎﻧآدﺮﻓ .

ﮏﯾﺰﯿﻓ رد لﺎﮕﭼ هدﺎﻣ

ﻬﻟدﺎﻌﻣ ، ﯽﻣ ﺢﯿﺿﻮﺗ ار داﻮﻣ ﯽﻧوﺮﺘﮑﻟا صاﻮﺧ ﺮﮕﻨﯾدوﺮﺸ

ﺪﻫد . ﺎﻣا رﺎﺘﻓر ﻞﻣﺎﺣ ﻓاﺮﮔ رد رﺎﺑ يﺎﻫ ﯿ

ﻦ ﺎﺑ كاﺮﯾد ﻪﻟدﺎﻌﻣ ﻪﻧﻮﮔ

ﯽﻣ ﻒﯿﺻﻮﺗ دﻮﺷ

. رﺎﺘﺧﺎﺳ

ﯽﻣ ﻪﮐ ﻦﯿﻓاﺮﮔ يراﻮﻧ نوﺮﺘﮑﻟا يﻮﻗ ﯽﮕﺘﺴﺑ شور زا ﺪﻧاﻮﺗ

لﺎﺘﯿﺑروا يﺎﻫ pz

ﺮﻈﻧ رد ﺎﺑ

ﮏﯾدﺰﻧ ﺎﻬﻨﺗ ﻦﺘﻓﺮﮔ ﯽﻠﯿﻠﺤﺗ ترﻮﺻ ﻪﺑ ﻪﯾﺎﺴﻤﻫ ﻦﯾﺮﺗ

ﺖﺳﺪﺑ ﺪﯾآ ﻪﮐ ﻞﮑﺷ ترﻮﺻ ﻪﺑ 1

- 4

ﺖﺳا . نﺎﻤﻫ ﯽﻣ هﺪﻫﺎﺸﻣ ﻪﮐ رﻮﻃ

هﺪﯿﻣﺎﻧ كاﺮﯾد طﺎﻘﻧ ﻪﮐ ﻪﻄﻘﻧ ﺶﺷ ﯽﮑﯾدﺰﻧ رد ،دﻮﺷ

ﯽﻣ ﻪﺑ هﺮﻔﺣ و نوﺮﺘﮑﻟا يژﺮﻧا ﺪﻧﻮﺷ ﺖﺳا ﻪﺘﺴﺑاو جﻮﻣ رادﺮﺑ ﻪﺑ ﯽﻄﺧ رﻮﻃ

.

ﻞﮑﺷ 1-4 - كاﺮﯾد طﺎﻘﻧ ﯽﮐدﺰﻧ رد ﻦﯿﻓاﺮﮔ يراﻮﻧ رﺎﺘﺧﺎﺳ )

Neto et al., 2009 (

ﻪﻄﺑار ي ﺖﺳﺪﺑ ﺖﺳا ترﺎﺒﻋ يﻮﻗ ﯽﮕﺘﺴﺑ شور زا هدﺎﻔﺘﺳا ﺎﺑ ﻦﯿﻓاﺮﮔ يژﺮﻧا راﻮﻧ ياﺮﺑ هﺪﻣآ

زا :

) 1 - 8 (

ﺖﻣﻼﻋ ﺪﻧﺎﺑ 

Error! Bookmark not defined.

ﺪﻧﺎﺑ ﯽﺘﻧآ و

*

نﺎﺸﻧ ار

ﯽﻣ ﺪﻫد . نآ رد ﻪﮐ 46Å

.

2 ﻪﮑﺒﺷ ﺖﺑﺎﺛ ،a )

ﻪﺘﺒﻟا 3a0

a ﻪﮐ 42Å .

0 1 ﻪﻠﺻﺎﻓ a

ﺖﺳا ﻪﯾﺎﺴﻤﻫ ﻦﺑﺮﮐ ﻢﺗا ود نﺎﯿﻣ (

و eV 82 .

0  2 ﺖﺳا ﮏﯾدﺰﻧ ﻪﯾﺎﺴﻤﻫ ﯽﺸﻬﺟ يژﺮﻧا  .

ﮏﭼﻮﮐ ﺮﯾدﺎﻘﻣ ياﺮﺑ kx

و ky

ﻞﮑﺷ ﻪﺑ ﯽﮔﺪﻨﺷﺎﭘ ﻪﻄﺑار ﻪﻄﺑار

1-9 دﻮﺑ ﺪﻫاﻮﺧ .

) 1 - 9 (

،ﻦﯾاﺮﺑﺎﻨﺑ ﯽﻣ ار ﯽﮔﺪﻨﺷﺎﭘ ﻪﻄﺑار ترﻮﺻ ﻦﯾا رد

دﺮﮐ ﯽﺴﯾﻮﻧ زﺎﺑ ﺮﯾز ﻞﮑﺷ ﻪﺑ ناﻮﺗ :

) 1 - 10 (

ﻪﻄﺑار رد ي

1 - 10

، vf

و نوﺮﺘﮑﻟا ﯽﻣﺮﻔﺘﻋﺮﺳ ﺮﺑاﺮﺑ

رﻮﻧ ﺖﻋﺮﺳ مﺪﺼﯿﺳ ﮏﯾ ﯽﻣ

ﺪﺷﺎﺑ و

ﻦﯿﻨﭽﻤﻫ

2 2

x y

k  k k ﺖﺳا نوﺮﺘﮑﻟا ﻪﻧﺎﮑﺗ رادﺮﺑ

. ﯽﻣﺮﻓ ﺖﻋﺮﺳ نوﺮﺘﮑﻟا

رد ﻦﯿﻓاﺮﮔ

دوﺪﺣ 100 گرﺰﺑ ﺮﺑاﺮﺑ ﺖﻋﺮﺳ زا ﺮﺗ

ﺖﺳا تاﺰﻠﻓ رد نوﺮﺘﮑﻟا ﯽﻣﺮﻓ

، يژﺮﻧا ﻞﯿﻟد ﻦﯿﻤﻫ ﻪﺑ

ﻢﻫﺮﺑ ﺶﻨﮐ نوﺮﺘﮑﻟا ﯽﺸﺒﻨﺟ يژﺮﻧا ﺎﺑ ﻪﺴﯾﺎﻘﻣ رد ﯽﺒﻤﻠﮐ ﺖﺳا ضﺎﻤﻏا ﻞﺑﺎﻗ ﺎﻫ

. ﻪﻄﺑار 1 - 10

ﺒﺷ ﺖﺳا ﻮﻨﯾﺮﺗﻮﻧ ﯽﮔﺪﻨﺷﺎﭘ ﻪﻄﺑار ﻪﯿ رﻮﻧ ﺖﻋﺮﺳ ﺶﻘﻧ ﻪﮐ

ﯽﻣﺮﻓ ﺖﻋﺮﺳار (c) 300

v_F  c

ﯽﻣ يزﺎﺑ ﺪﻨﮐ

. ﯽﻣ ﻦﯾاﺮﺑﺎﻨﺑ ﺖﻓﺮﮔ ﻪﺠﯿﺘﻧ ناﻮﺗ

، نوﺮﺘﮑﻟا رﺎﺘﻓر ﻪﮐ رد ﺎﻫ

ﻞﺜﻣ ﻦﯿﻓاﺮﮔ تارذ

ﺒﺴﻧ ﺖﺳا مﺮﺟ نوﺪﺑ ﯽﺘﯿ

( Peres et al., 2007)

.

) 2 / ( cos 4 ) 2 / cos(

) 2 / 3 cos(

4 1 )

(k ₀ ak_y ak_x ² ak_x

E ^   

. / 10 2

/ 3

2 , 3 2

) 3 (

6 0

2 0 0 2

s m v

a

a k k

a k k

E

F

y x

























, )

(k v k

E   _F





1-4 - شور ﻦﯿﻓاﺮﮔ ﯽﯾﺎﺳﺎﻨﺷ و ﺪﯿﻟﻮﺗ يﺎﻫ

هﺪﻨﯾآرﺪﻧﺂﻔﻠﺘﺨﻤﯾﺎﻫدﺮﺑرﺎﮑﻬﺑﺪﯿﻣاﻮﻨﯿﻓاﺮﮕﻬﺟﻮﺘﻠﺑﺎﻘﺻاﻮﺨﻬﺒﻬﺟﻮﺗﺎﺑ

شﻼﺗ ،ﮏﯾدﺰﻧ

ﻪﻨﯿﻣزرﺪﻧﺎﻘﻘﺤﻤﯾﻮﺳزﺎﯾدﺎﯾﺰﯿﺗﺎﻘﯿﻘﺤﺘﯾﺎﻫ

،ﺪﯿﻟﻮﺘﯾﺎﻫ ﻪﻌﻟﺎﻄﻣ

ي ﻮﯾرﺎﺘﺧﺎﺴﺻاﻮﺧ

ﺮﮕﯾد

ﻨﯿﻓاﺮﮕﯿﮑﯾﺰﯿﻔﺻاﻮﺧ ﻣﺎﺠﻧﺎ

ﺖﺳﺎﻫﺪﺸ .

ﯽﻣرﺎﻈﺘﻧﺎﯿﻠﮐرﻮﻄﻬﺑ زاﺎﻬﻨﺘﻨﯿﻓاﺮﮕﻬﮐدور

ﻢﮐﻮﻬﯾﻻوﺪﻨﯿﻓاﺮﮔدرﻮﻣرﺪﻘﯿﻘﺤﺘﯾاﺮﺒﯿﻬﺟﻮﺘﻠﺑﺎﻘﻬﻗﻼﻋﺎﻣا،ﺪﺷﺎﺒﻫﺪﺸﻠﯿﮑﺸﺘﻬﯾﻼﮑﯾ دراددﻮﺟوﺰﯿﻨﻬﯾﻻ شور.

ﺮﯾز شور ود ﻪﺑ ﯽﻠﮐ ﺖﻟﺎﺣرﺪﻬﮐدراددﻮﺟﻮﻨﯿﻓاﺮﮕﺘﺧﺎﺴﯾاﺮﺒﯿﻔﻠﺘﺨﻤﯾﺎﻫ

يﺪﻨﺑ ﻪﻘﺒﻃ ﯽﻣ

دﻮﺷ :

ﻦﯿﯾﺎﭘ ﻪﺑ ﻻﺎﺑ زا ﺪﯿﻟﻮﺗ 

11

زا ﺪﯿﻟﻮﺗ  ﻦﯿﯾﺎﭘ ﻪﺑ

12ﻻﺎﺑ

ﻪﺤﻔﺻ ﻪﮐ ﺖﺳا ﻦﯾا ﻦﯿﯾﺎﭘ ﻪﺑ ﻻﺎﺑ زا ﺪﯿﻟﻮﺗ شور زا رﻮﻈﻨﻣ ﯿﻓاﺮﮔ

ﻨ ار ﯽ ﯽﻣ ناﻮﺗ شور ﻪﺑ

ﻦﺑﺮﮐ داﻮﻣ و ﺖﯿﻓاﺮﮔ ﺪﻨﻧﺎﻣ يداﻮﻣ زﺎﯿﮑﯿﻧﺎﮑﻤﯾﺎﻫ ﺮﮐ اﺪﺟ ﺮﮕﯾد راد

،د زا ﯽﻨﻌﯾ رﺎﺘﺧﺎﺳ ﻫ ﺎﺑ يﺎ

ﻪﺳ دﺎﻌﺑا ود ﻢﺘﺴﯿﺳ ﻪﺑ يﺪﻌﺑ ﯾﺪﻌﺑ

ﯿﺳر ﻦﯿﻓاﺮﮕ ﺪ.

ﻪﺒﻨﯿﯾﺎﭘ زا ﺪﯿﻟﻮﺗ شور رد ﻢﺗا اﺪﺘﺑا ﻻﺎﺑ

يﺎﻫ

شور ﻪﺑ ﻦﺑﺮﮐ دﺎﻣ زا ﯽﯾﺎﯿﻤﯿﺸﯾﺎﻫ

ه ﻦﺑﺮﮐ اﺪﺟ راد هﺪﺷ

ﻪﺑ و شور ﯾﺎﻫ ﻪﯾﻼ ﻢﺗا ﯽﻧﺎﺸﻧ يﺎﻫ

ﺪﺷر ﻪﯾﻻﺮﯾز ﮏﯾ يور ﻦﺑﺮﮐ هﺪﺷ هداد

رﺎﺘﺧﺎﺳ و ﺪﯿﻟﻮﺗ ﻦﯿﻓاﺮﮔ

ﯽﻣ دﻮﺷ .

ﻦﯾاﺮﺑﺎﻨﺑ شور دراددﻮﺟﻮﻨﯿﻓاﺮﮔﺰﺘﻨﺴﯾاﺮﺒﯿﻔﻠﺘﺨﻤﯾﺎﻫ ﯽﻣ ﻪﮐ

ﭘ ﻪﺑ ناﻮﺗ ﺮﯾز ترﻮﺻ ﻪﺑ نآ درﻮﻣ ﺞﻨ

دﺮﮐ هرﺎﺷا :

ﻒﻟا - ﯽﮑﯿﻧﺎﮑﻣ شور ﺑ:

ﻓاﺮﮔ ﻪﻗرو ندروآ ﺖﺳﺪ ﯿ

ﯽﮑﯿﻧﺎﮑﻣ شور ﺎﺑ ﺖﯿﻓاﺮﮔ هدﺎﻣ زا ﻦ

رﺎﺑ ﻦﯿﻟوا ياﺮﺑ ﻮﺘﺳا هدﺎﺳ يﺪﻨﯾآﺮﻓ ﻢﯿﺟ

زا هدﺎﻔﺘﺳا ﺎﺑ ﺶﻧارﺎﮑﻤﻫ و شور ﻦﯾا

ندﺮﮐ اﺪﺟ ﻪﺑ

ﻓاﺮﮔ ﯿ ﺖﯿﻓاﺮﮔ زا ﻦ ﻖﻓﻮﻣ

ﺪﻧﺪﺷ . نآ ﯽﻨﻌﯾ ﻓاﺮﮔ تﺎﺤﻔﺻ يﺰﯿﻣآ ﺖﯿﻘﻓﻮﻣ زﺮﻃ ﻪﺑ ﺎﻫ ﯿ

ﺎﺑ ار ﻦ

اﺪﺟ ﺐﺴﭼ راﻮﻧ زا هدﺎﻔﺘﺳا ﺪﻧدﺮﮐ

. ﻪﮑﺗ ﻪﺑ ار ﺖﯿﻓاﺮﮔ ﺎﺗ ﺪﺷ هدﺎﻔﺘﺳا ًارﺮﮑﻣ ﻪﺘﺳﻮﯿﭘ راﻮﻧ يﺎﻫ

كزﺎﻧ ﺪﻨﮐ اﺪﺟ يﺮﺗ .

ﻪﮑﺗ ﺎﺑ راﻮﻧ ﺲﭙﺳ ﺪﻨﭼ زا ﺪﻌﺑ و ﺪﺷ ﻞﺣ نﻮﺘﺳا رد اﺰﺠﻣ ﺖﯿﻓاﺮﮔ يﺎﻫ

ﻪﮑﺗ ،ﺪﻨﯾآﺮﻓ ﺪﺷ هداد بﻮﺳر ﯽﻧﻮﮑﯿﻠﺳ صﺮﻗ ﮏﯾ يور ﻪﯾﻻ ﮏﺗ ﻞﻣﺎﺷ يﺎﻫ

. ﻪﮐ ﺖﺳا ﯽﻨﺘﻔﮔ

يرﻮﻧ پﻮﮑﺳوﺮﮑﯿﻣ ﮏﯾ زا رﻮﮐﺬﻣ ﻞﺣاﺮﻣ لﺮﺘﻨﮐ ﺖﻬﺟ ﺖﺳا هﺪﺷ هدﺎﻔﺘﺳا

. ﻪﺑ شور ﻦﯾا

ﺖﺳا ﻪﺘﺸﮔ فوﺮﻌﻣ چﺎﮑﺳا راﻮﻧ .

ﻞﺑﺎﻗ ﻢﺠﺣ رد ﺪﯿﻟﻮﺗ نﺎﮑﻣا مﺪﻋ و ﺖﻋﺮﺳ ندﻮﺑ ﻦﯿﯾﺎﭘ

ﻪﺟﻮﺗ

، ﺖﺳا هدﻮﻤﻧ دوﺪﺤﻣ ار شور ﻦﯾا

Novoselov et al., 2004)

. (

11Top-Down

12Down-Top

ب - ﯽﻟﻼﺣ شور :

ﯽﻣ هدﺎﻔﺘﺳا ﺐﺳﺎﻨﻣ لﻼﺣ ﮏﯾ زا شور ﻦﯾا رد دﻮﺷ

، ﯽﻠﺻا ﻪﻔﯿﻇو ﺎﻣا

ﻪﯾﻻ ندﺮﮐاﺪﺟ ﺖﯿﻓاﺮﮕﯾﺎﻫ

هﺪﻬﻋ ﺮﺑ ي نﺰﻤﻫ ﯽﻣ تﻮﺻاﺮﻓ جاﻮﻣا ﺎﯾ ﯽﮑﯿﻧﺎﮑﻣ يﺎﻫ ﺪﺷﺎﺑ

. رد

لﻼﺣ ﻦﯾا ﯽﺤﻄﺳ يژﺮﻧا ندﻮﺑ ﻪﺑﺎﺸﻣ ﻊﻗاو ﻓاﺮﮔ ﺢﻄﺳ يژﺮﻧا ﺎﺑ ﺎﻫ

ﯿ ﻪﻗرو نﺪﺷ اﺪﺟ ﻪﺑ ﻦ يﺎﻫ

ﻓاﺮﮔ ﯿ ﯽﻣ ﮏﻤﮐ ﻦ ﺪﻨﮐ

(Blake et al., 2008)

.

ﻓاﺮﮔ ﻪﺑ نﺪﯿﺳر ﺰﯿﻧ لﺎﻌﻓ ﺢﻄﺳ يوﺎﺣ ﯽﺑآ لﻮﻠﺤﻣ زا هدﺎﻔﺘﺳا ﯿ

ﻢﮐ ﺖﯿﻓاﺮﮔ ﺎﯾ ﻪﯾﻻ ﮏﺗ ﻦ

ار ﻪﯾﻻ ﯽﻣ ﻖﻘﺤﻣ ﺪﯾﺎﻤﻧ

(Green and Hersam, 2009)

.

ج - ﯽﺟرﺎﺧ لﻮﮑﻟﻮﻣ ندادراﺮﻗ رد

ﻪﯾﻻ نﺎﯿﻣ ﺖﯿﻓاﺮﮔ يﺎﻫ

زا ﯽﮑﯾ : شور يﺎﻫ ﻪﯿﻬﺗ

ﻓاﺮﮔ ﯿ ﻪﯾﻻ نﺪﻧﺎﺸﻧ ،ﻦ ﮏﭼﻮﮐ يا

زا ﻪﯾﻻ ﻦﯿﺑ ﺮﻤﯿﻠﭘ ﺎﯾ لﻮﮑﻟﻮﻣ ﺖﺳا ﺖﯿﻓاﺮﮔ يﺎﻫ

. ﻖﺑﺎﻄﻣ

ﻞﮑﺷ 1 - 5 لﻮﮑﻟﻮﻣ ﻦﯾا ﻣ يﺎﻫ

ﯿ ﻪﯾﻻ نﺎﯿﻣ رد يﺮﯿﮔراﺮﻗ ﺎﺑ نﺎﻤﻬ ،ﺖﯿﻓاﺮﮔ يﺎﻫ

و ﻪﻠﺻﺎﻓ دﺎﺠﯾا

ﻢﻫﺮﺑ ﻒﯿﻌﻀﺗ ﻪﯾﻻ ﻦﯿﺑ ﺶﻨﮐ

ﺎﻫ

، ﻪﻗرو ﻪﺑ ﯽﻣ ﮏﻤﮐ نآ نﺪﺷ يا ﺪﻨﻨﮐ

. ﯽﺷور ﯽﻠﮐ رﻮﻃ ﻪﺑ

ﻓاﺮﮔ ﺖﯿﻔﯿﮐ ﺎﻣا ﺖﺳﻻﺎﺑ ﻢﺠﺣ رد ﺪﯿﻟﻮﺗ ياﺮﺑ ﺐﺳﺎﻨﻣ و ﻪﻨﯾﺰﻫ ﻢﮐ ﺎﺘﺒﺴﻧ ﯿﻨ

ﻦﯿﻤﻀﺗ ،ﻞﺻﺎﺤ

ﯽﻤﻧ ﻪﯾﻻ ﻪﮐ ﯽﻧﺎﻣز ؛دﻮﺷ لﻮﮑﻟﻮﻣ ﻦﯾا ﺎﺑ ﺖﯿﻓاﺮﮔ يﺎﻫ

ﻢﻫﺮﺑ ﺎﻫ ﺪﻨﺷﺎﺑ ﻪﺘﺷاد ﯽﮑﯾﺰﯿﻓ ﺶﻨﮐ

صاﻮﺧ ﻓاﺮﮔ ﯽﮑﯾﺮﺘﮑﻟا ﯿ

ﯽﻤﻧ راﺮﻗ ﺮﯿﺛﺎﺗ ﺖﺤﺗ ﻦ دﺮﯿﮔ

، ﻢﻫﺮﺑ ﺐﺒﺳ ﯽﺴﻧﻻاﻮﮐ ﺪﻧﻮﯿﭘ دﺎﺠﯾا ﺎﻣا

نﻮﯿﺳاﺪﯾﺮﺒﯿﻫ ندرﻮﺧ ﻓاﺮﮔ ﯽﮑﯾﺮﺘﮑﻟا ﯽﯾﺎﻧﺎﺳر ﺖﻓا و

ﯿ ﯽﻣ ﻞﺻﺎﺣ ﻦ ددﺮﮔ

(Potts et al.,

2011)

.

)ﺖﯿﻓاﺮﮔ يﺎﻫﻪﯾﻻ نﺎﯿﻣ رد ﻢﯿﺳﺎﺘﭘ يﺎﻫﻪﯾﻻ نداد راﺮﻗ- 1-5 ﻞﮑﺷ Dresselhaus, 2002

(

د - يﺎﯿﺣا ﻓاﺮﮔ ﺪﯿﺴﮐا ﯿ

ﻦ : ﻓاﺮﮔ ﺪﯿﺴﮐا ﻪﺑ ﺖﯿﻓاﺮﮔ ﻞﯾﺪﺒﺗ ﯿ

شور زا ﯽﮑﯾ ﻦ رﺎﯿﺴﺑ يﺎﻫ

ﻓاﺮﮔ ﻪﺑ نﺪﯿﺳر ﺖﻬﺟ ﺞﯾار ﯿ

هوﺮﮔ ؛ﺖﺳا ﻦ ﺖﯿﺻﺎﺧ دﺎﺠﯾا ﺐﺒﺳ ﯽﻧﮋﯿﺴﮐا ﯽﻠﻣﺎﻋ يﺎﻫ

ﮐا رد ﯽﺘﺳوﺪﺑآ ﻨﮐاﺮﭘ ،ﺖﯿﻓاﺮﮔ ﺪﯿﺴ

ﯽﮔﺪ ﻪﯾﻻ نﺪﺷاﺪﺟ ﺖﻟﻮﻬﺳ ،بآ رد راﺪﯾﺎﭘ رد و نآ يﺎﻫ

ﻓاﺮﮔ ﺪﯿﺴﮐا ﻪﺑ ﻦﺘﻓﺎﯾ ﺖﺳد ﺖﯾﺎﻬﻧ ﯿ

ﯽﻣ ﻦ ددﺮﮔ . ﺎﻣا ﻢﺗا ﯽﺴﻧﻻاوﻮﮐ ﺪﻧﻮﯿﭘ ﻦﯿﻨﭼ ﺎﺑ ﻦﺑﺮﮐ يﺎﻫ

هوﺮﮔ ﺪﯾﺮﺒﯿﻫ ﻦﺘﻓر ﻦﯿﺑ زا ﻪﺑ ﺮﺠﻨﻣ ﯽﯾﺎﻫ ﻓاﺮﮔ ﻪﺤﻔﺻ رد

ﯿ ﯽﻧوﺮﺘﮑﻟا رﺎﺘﺧﺎﺳ رد ﺺﻘﻧ و ﻦ

ﯽﻣ نآ ﻓاﺮﮔ صاﻮﺧ ﯽﻣﺎﻤﺗ ﺎﺒﻗﺎﻌﺘﻣ و دﻮﺷ ﯿ

ﻦ ﻣ راﺮﻗ ﺮﯿﺛﺎﺗ ﺖﺤﺗ ﯽ

ﺮﯿﮔ د . ﺪﯿﺴﮐا يﺎﯿﺣا

ﻓاﺮﮔ ﯿ هوﺮﮔ ﻦﯾا ندﺮﺑ ﻦﯿﺑ زا ﺎﺑ ﻦ صاﻮﺧ ،يرﺎﺘﺧﺎﺳ ﺺﻗاﻮﻧ ﻢﯿﻣﺮﺗ و ﺎﻫ

ﻓاﺮﮔ ﯿ ﺪﺣ ﺎﺗ ار ﻦ دو

ﯽﻣ زﺎﺑ يدﺎﯾز ﺪﻧادﺮﮔ

. ﻓاﺮﮔ ﺪﯿﺴﮐا ﯽﯾﺎﯿﻤﯿﺷ يﺎﯿﺣا ﯿ

هﺪﻨﻨﮐﺎﯿﺣا ﻪﻠﯿﺳو ﻪﺑ ﻦ نﻮﭽﻤﻫ ﯽﯾﺎﻫ

وﺮﺑ ﻢﯾﺪﺳ ﻮﻨﯾزارﺪﯿﻫ م

ﺖﺳا مﺎﺠﻧا ﻞﺑﺎﻗ ﺪﯾرﺪﯿﻫ .

ﻪﻧﻮﻤﻧ ﻓاﺮﮔ ﺪﯿﺴﮐا يﺎﯿﺣا ﻞﺣاﺮﻣ زا يا ﯿ

ﻦ

ﻞﮑﺷ رد ﻦﯾزارﺪﯿﻫ ﻂﺳﻮﺗ 1

- 6 ﯽﻣ هﺪﻫﺎﺸﻣ ددﺮﮔ

. رد ﻪﮐ ﺖﺳا يﺮﮕﯾد شور ﯽﺗراﺮﺣ يﺎﯿﺣا

هوﺮﮔ نآ ﻻﺎﺑ رﺎﯿﺴﺑ يﺎﻣد ضﺮﻌﻣ رد يﺮﯿﮔراﺮﻗ ﺎﺑ ﺖﯿﻓاﺮﮔ ﺪﯿﺴﮐا ﯽﻠﻣﺎﻋ يﺎﻫ

) دوﺪﺣ 1000 ﯽﺘﻧﺎﺳ ﻪﺟرد داﺮﮔ

( يد زﺎﮔ ﻪﺑ ﻦﯾا جوﺮﺧ رﺎﺸﻓ ﺮﺛا رد و ﻞﯾﺪﺒﺗ ﻦﺑﺮﮐ ﺪﯿﺴﮐا

زﺎﮔ

، ﻪﯾﻻ ﻓاﺮﮔ يﺎﻫ ﯿ

ﯽﻣ دﺎﺠﯾا ﻦ ﺪﻧﻮﺷ

.

(Stankovich et al., 2007)ﻦﯾزارﺪﯿﻫ ﻂﺳﻮﺗ ﻦﯿﻓاﺮﮔ ﺪﯿﺴﮐا يﺎﯿﺣا ﺶﻨﮐاو- 1-6 ﻞﮑﺷ

ه - بﻮﺳر ﯽﯾﺎﯿﻤﯿﺷ رﺎﺨﺑ ﯽﻫد )13

(:CVD

بﻮﻏﺮﻣ ﻓاﺮﮔ عﻮﻧ ﻦﯾﺮﺗ ﯿ

ناﺰﯿﻣ ﻦﯾﺮﺗﻻﺎﺑ ﻪﮐ ﻦ

ﯽﻣ مﺎﺠﻧا ار نوﺮﺘﮑﻟا لﺎﻘﺘﻧا شور ﻪﻠﯿﺳو ﻪﺑ ﺪﻫد

ﻞﺻﺎﺣ ﯽﯾﺎﯿﻤﯿﺷ رﺎﺨﺑ ﯽﻫد بﻮﺳر

ﯽﻣ دﻮﺷ . ﻦﯾا رد ﺪﻨﯾآﺮﻓ ﺮﯾز ﻪﯾﻻ ي يﺰﻠﻓ ) ﻞﮑﯿﻧ و ﺲﻣ ﺪﻨﻧﺎﻣ (

ﻼﺧ ﻪﻈﻔﺤﻣ ﮏﯾ رد ء

يﺎﻣد ﺎﺑ

ﺮﯾز 1000 ﯽﺘﻧﺎﺳ ﻪﺟرد داﺮﮔ

ﯽﻣ راﺮﻗ دﺮﯿﮔ . ﻖﺑﺎﻄﻣ ﻞﮑﺷ 1 - 7 ﺪﻨﯾآﺮﻓ ﺪﯿﻟﻮﺗ ﻦﯿﻓاﺮﮔ هداد نﺎﺸﻧ

ﺖﺳا هﺪﺷ .

ﻓاﺮﮔ ﯿ ﺎﺑ اﺪﺘﺑا ﻦ ﯾ

ﮏ ﻻ ﯾﻪ ي ﻠﭘ زا كزﺎﻧ ﯽ

ﺘﻣ ﯿ ﻞ ﺘﻣ ﺂ ﺮﮐ ﯾ

14تﻼ ) (PMMA

ﺷﻮﭘ ﯿ ﻫﺪ ﯽﻤ دﻮﺷ ﺲﭙﺳ و ﺎﺗ

ﺎﻣد ي 120 ﻪﺟرد ي ﺘﻧﺎﺳ ﯽ داﺮﮔ ﻫداد تراﺮﺣ ﯽﻤ

ﺷ ﻮ لﻮﻠﺤﻣ ﺎﺗ د

ﺨﺒﺗ ﯿﺮ دﻮﺷ . ﻻ ﺲﭙﺳ ﯾﻪ

ﺎﻫ ي ﺰﻠﻓ ﯾ ﻞﮑﯿﻨ ) (Ni

ﯾﺎ ﺲﻣ ) (Cu

ﻪﺘﺷادﺮﺑ ﯽﻣ

دﻮﺷ ﺎﻬﻨﺗ و ،

ﻓﯿ ﻢﻠ وPMMA

ﻓاﺮﮔ ﯿ ﻦ ﯽﻗﺎﺑ ﯽﻣ ﺪﻧﺎﻣ .ا ﯾ ﻦ ﻓ ﯿ ﻢﻠ د بآ ﺎﺑ ﯾ ﻧﻮ ﯿ هﺰ ﻤﺗ هﺪﺷ ﯿﺰ ﻣ ﯽ زا ﺲﭘ و دﻮﺷ

13Chemical Vapour Deposition

14Poly Methyl Methacrylate

ﺗ ﺨﺒ ﯿﺮ ،بآ رﺎﺨﺑ ﺪﺷ فﺬﺣ نﻮﺘﺳا ﻂﺳﻮﺗ PMMA

و ه ﯾﮑ ﻪﯾﻼ ﻓاﺮﮔ ﯿ ﻻﺎﺑ رد ﻦ ﯾ

ﺮﯾﺰ ﻬﯾﻻ درﻮﻤ

ﯽﻣ راﺮﻗ ﺮﻈﻧ دﺮﯿﮔ

. ﻓاﺮﮔ رد ﯽﺼﻟﺎﺧﺎﻧ دﻮﺟو مﺪﻋ ﯿ

رﺎﺨﺑ ﯽﻫد بﻮﺳر شور زا ﻞﺻﺎﺣ ﻦ

نﻮﯿﺳاﺪﯾﺮﺒﯿﻫ يراﺮﻗﺮﺑ و ﯽﯾﺎﯿﻤﯿﺷ رد

ﻢﺗا ا ،نآ ﻦﺑﺮﮐ يﺎﻫ ﻦﯾا يﺎﯾاﺰﻣ ز

ﺪﻨﯾآﺮﻓ ﺖﺒﺴﻧ

ﻪﺑ شور ﺮﯾﺎﺳ ﻫ

ور ﯽﻣ رﺎﻤﺷ ﻪﺑ هﺪﺷ ﺮﮐذ يﺎ د

) Zhang et al., 2013

. (

(Zhang et al., 2013)ﯽﯾﺎﯿﻤﯿﺷ رﺎﺨﺑ ﯽﻫد بﻮﺳر شور ﻪﺑ ﻦﯿﻓاﺮﮔ ﺪﯿﻟﻮﺗﺪﻨﯾآﺮﻓ-1-7 ﻞﮑﺷ

شور ترﺎﺒﻋ ﻪﮐ دراد دﻮﺟو ﻦﯿﻓاﺮﮔ ﻪﻠﻤﺟ زا داﻮﻣ ﯽﯾﺎﺳﺎﻨﺷ ياﺮﺑ ﯽﻔﻠﺘﺨﻣ يﺎﻫ ﺪﻧا

زا:

ﺲﮑﯾا ﻪﻌﺷا شاﺮﭘ  (XRD)¹⁵

ﯽﺠﻨﺳ ﻒﯿﻃ 

ﺪﺒﺗ ﻞﯾ رﻮﻓ ﻪﯾ ﺰﻣﺮﻗ نودﺎﻣ )16

FT-IR

(

نﺎﻣاﺮﯿﺠﻨﺴﻔﯿﻃ 

17

ﯽﺸﺑوﺮﯿﻧوﺮﺘﮑﻟﺎﭘﻮﮑﺳوﺮﮑﯿﻣ  (SEM)18

ﯿﻧوﺮﺘﮑﻟﺎﭘﻮﮑﺳوﺮﮑﯿﻣ 

رﻮﺒﻌ

19ي

(TEM)

ﻪﻌﺷﺎﺷاﺮﭘ ﺲﮑﯾا

ﯾاﺮﺑ زا نﺎﻨﯿﻤﻃﺎ ﺘﯿﻓاﺮﮔﺪﯿﺴﮐﺎﻬﺒﺘﯿﻓاﺮﮔﺰﯿﻣﺂﺘﯿﻘﻓﻮﻤﻠﯾﺪﺒﺗ

نآ ﻞﯾﺪﺒﺗ ﺲﭙﺳ ﻮ ﻦﯿﻓاﺮﮔ ﻪﺑ

ﯽﻣ

زﺎﻧاﻮﺗ شور ﺷاﺮﭙﻠﯿﻠﺤﺗﻮﻬﯾﺰﺠﺗ

ﺲﮑﯾﺎﻬﻌﺷاﻮﺗﺮﭙ

(XRD)

هدﺎﻔﺘﺳا

دﺮﮐ . زﺎﻬﮐرﻮﻄﻧﺎﻤﻫ ﻔﯿﻃ

ﻨﯿﻓاﺮﮕﺗﺎﺤﻔﺼﻬﺒﻃﻮﺑﺮﻤ ﻪﮑ

رد ﻞﮑﺷ 1 - 8 ) ج (،

،ﺖﺳا هﺪﺷ هداد نﺎﺸﻧ

ﻪﻠﻗ رد هﺪﺷ ﺮﻫﺎﻇ ي ﻪﯾواز

ي 25 ﻪﺤﻔﺻ ﻪﺑ طﻮﺑﺮﻣ ﻪﺟرد ﻠﯿﻣ

ﺮ ﺺﺧﺎﺷ ﺎﺑ

002>

تﺎﺤﻔﺼﻨﯿﺒﻬﻠﺻﺎﻓﻮﺘﺳا<

3.4 ﯽﻤﻣوﺮﺘﺴﮕﻧآ ﺪﺷﺎﺑ

. ﻬﺑ طﻮﺑﺮﻣ ﻒﯿﻃ ﺖﯿﻓاﺮﮔﺪﯿﺴﮐﺎ

) ﻞﮑﺷ

1X-ray Diffraction

16Fourier-Transform Infrared Spectroscopy

17Raman Spectroscopy

18Scanning Electron Microscope

19Transmission Electron Microscope

1 - 8 ) ب ((

ّﻠﻘﻨﺘﻓﺮﻨﯿﺑزاﺮﮕﻧﺎﯿﺒﺣﻮﺿﻮﻬﺑ ﻪ

ّﻠﻗرﻮﻬﻇﻮﯿﺘﯿﻓاﺮﮕﯾﺎﻫ ردﺪﯾﺪﺠﻬ

10.50 ﻪﺟرد

ﻪﺤﻔﺼﻬﺒﻬﮑﺘﺳا 002>

ﯽﻤﻫداﺪﺘﺒﺴﻨﺘﯿﻓاﺮﮔﺪﯿﺴﮐا<

دﻮﺷ .

ﻨﯾا

ّﻠﻘ ﻬ زﺎﻨﯿﻓاﺮﮕﺗﺎﺤﻔﺼﻬﻠﺻﺎﻔﺸﯾاﺰﻓﺎﻬﺒ 3.4

موﺮﺘﺴﮕﻧآ ﻪﺑ

8.5 موﺮﺘﺴﮕﻧآ ﯽﻤﻫداﺪﺘﺒﺴﻧ

ﻪﺠﯿﺘﻨﻧاﻮﻨﻌﻬﺒﻬﮐدﻮﺷ ﯾا

زﺎ ﻪﯾﻼﻨﯿﺒﺴﻟاورﺪﻧاﻮﻔﯿﻌﺿﺪﻧﻮﯿﭙﯿﮕﺘﺴﮑﺷ ﺎﺘﯿﻓاﺮﮕﯿﻠﺧاﺪﯾﺎﻫ

ﺖﺳ

(Wang et

al., 2011)

.

ﻦﯿﻓاﺮﮔ (ج)،ﺖﯿﻓاﺮﮔ ﺪﯿﺴﮐا( ب) ،12 ﻦﺑﺮﮐ( ﻒﻟا) زا(XRD)ﺲﮑﯾا ﻪﻌﺷاشاﺮﭘ يﻮﮕﻟا- 8-1 ﻞﮑﺷ (Wang et

al., 2011)

ﯽﺠﻨﺳ ﻒﯿﻃ

FT-IR

ﯽﺠﻨﺳ ﻒﯿﻃ

FT-IR

زا

راﺰﺑا ﯾﺎﻫ ﺖﺳﺎﻫﺪﯿﭽﯿﭙﺘﯾزﻮﭙﻣﺎﮐداﻮﻣرﺪﯿﯾﺎﯿﻤﯿﺸﯾﺎﻫﺪﻧﻮﯿﭙﯿﯾﺎﺳﺎﻨﺸﯾاﺮﺒﯿﺒﺳﺎﻨﻤ زﺎﻬﮐرﻮﻄﻧﺎﻤﻫ.

رادﻮﻤﻧ

ﻒﯿﻃ ﯽﺠﻨﺳ

FT-IR

ﻦﯿﻓاﺮﮕﻬﺒﻃﻮﺑﺮﻣ ﻞﮑﺷ رد

1 - 9

،ﺖﺳا ﺺﺨﺸﻣ ﺗﺪﺷ

ّﻠﻘ ﻪ ﯿﺑﺬﺠﯾﺎﻫ ﻨﯿﻓاﺮﮕ رﺪ

ﺪﯾﺎﺴﮐا ﻦﯿﻓاﺮﮔ ﺎﺑ ﻪﺴﯾﺎﻘﻣ

ﯽﻤﺸﻫﺎﮑﯿﻬﺟﻮﺘﻠﺑﺎﻗرﻮﻄﻬﺑ زاﺪﻌﺒﯿﺘﺣﺎﯾﺪﺑﺎﯾ

ﻼﺣاﺮﻣ ﯽﻣﺪﯾﺪﭘﺎﻨﯿﯾﺎﯿﻤﯿﺸﯾﺎﯿﺣ دﻮﺷ

. ﺮﺑﺎﻨﺑ ﻨﯾا ﯽﻤ ناﻮﺗ

ﺘﻔﮔ هوﺮﮕﻬﮑ رﺪﺘﯿﻓاﺮﮔﺪﯿﺴﮐارﺪﻧﮋﯿﺴﮐﺎﯾوﺎﺤﯾﺎﻫ ﺮﺛا

ﯽﻤﻬﯾﺰﺠﺘﻨﯿﻓاﺮﮔﺪﯿﺴﮐاﺎﯿﺣا دﻮﺷ

(Shen et

al., 2011)

.

ﻞﮑﺷ 1-9 - ﯽﺠﻨﺳ ﻒﯿﻃ FT-IR

زا ﻒﻟا ( و ﺖﯿﻓاﺮﮔ ﺪﯿﺴﮐا ب

( ﻦﯿﻓاﺮﮔ (Shen et al., 2011)

نﺎﻣاﺮﯿﺠﻨﺴﻔﯿﻃ

،ﻦﯿﻓاﺮﮔ ﻪﻠﻤﺟزﺎﻔﻠﺘﺨﻤﯿﻨﺑﺮﮐداﻮﻣﺪﻧﻮﯿﭙﺘﯿﻫﺎﻤﯿﺳرﺮﺒﯾاﺮﺒﯿﺒﺳﺎﻨﻤﺷوﺮﻧﺎﻣاﺮﯿﺠﻨﺴﻔﯿﻃ ﻦﯿﻓاﺮﮔ

و ﺪﯾﺎﺴﮐا ﻪﻟﻮﻟ ﻮﻧﺎﻧ

ﯽﻨﺑﺮﮐ يﺎﻫ ﯽﻤﻤﻫاﺮﻓ ار

ﺪﻨﮐ . ﻞﮑﺷ 1 - 10 ﻔﯿﻃ نﺎﻣاﺮ ﻂﺳﻮﺗ ﻟ ﯿ رﺰ ﺎﺑ لﻮﻃ

جﻮﻣ 532 ﺮﺘﻣﻮﻧﺎﻧ ي ﻣ نﺎﺸﻧ ار ﯽ

ﺪﻫد ود ﻪﮐ

ّﻠﻗ رد ﯽﮑﯾ ﻻﺎﺑ تﺪﺷ ﺎﺑ ﻪ

cm^-1

1580 مﺎﻧ ﻪﺑ

ّﻠﻗ ﻪ ي

وG

رد يﺮﮕﯾد

cm^-1

2700 مﺎﻧ ﻪﺑ 2D

ﺖﺳا هﺪﺷ ﺮﻫﺎﻇ .

ﺎﻘﻣ ﺎﺑ ﯾ ﻪﺴ ﺑ ﯿ ﺮﺘﺸ ﻃ ﯿ ﻒ ﺎﻫ ي زا نﺎﻣار

ﻓﯿ ﻢﻠ ﺎﻫ ي ﻓاﺮﮔ ﯿ ور ﺮﺑ ﻦ ﯾ ﻪﯾﻻﺮﯾﺰ ﺎﺑ ﺰﺗراﻮﮐ ﻪﯾﻻ داﺪﻌﺗ

ﺮﺘﻤﮐ يﺎﻫ و

ﻢﯿﺠﺣ ﻪﯾﻻﺪﻨﭼ ﺎﯾ ﻣ ،

ﯽ ناﻮﺗ

ﺮﯿﺛﺎﺗ ﻨﮑﺗ ﯿ ﮑ زا هدﺎﻔﺘﺳﺎ تﻮﺻ قﻮﻓﺎﻣ جاﻮﻣا

ﺟ ياﺮﺑ 20

ﻪﯾﻻ ندﺮﮐ اﺪ ﻤﻫ زا ﻦﯿﻓاﺮﮔ يﺎﻫ

اﺮ

ﺳرﺮﺑ ﯽ دﺮﮐ . ﮐ ﯿﻔ ﯿ ﺖ ﻓاﺮﮔ ﯿ ﻣ ار ﻦ ﯽ ﻠﺤﺗ ﺎﺑ ناﻮﺗ ﯿﻠ

ﺘﺒﺴﻨ تﺪﺸ ﺪﻧﺎﺑ ﺷﺎﻧD

ﯽ و لﻼﺘﺧا زا ﺪﻧﺎﺑ

ﺠﻣ نﺎﻣار زﺎ

،G (I_D / I_G)

هزاﺪﻧا ﮔ ﯿﺮ ي دﺮﮐ . ﺮﺗﻻﺎﺑ راﺪﻘﻣ

I_D / I_G

هﺪﻨﻫد نﺎﺸﻧ ي

ﺎﻘﻧ ﯾ ﺺ

ﺑﯿ ﺮﺘﺸ ي ﻓاﺮﮔ رد ﯿ ﺖﺳا ﻦ . راﺪﻘﻣ

I_D / I_G

اﺮﺑ ي ﻓاﺮﮔ ﯿ ﻦ يور ﺰﺗراﻮﮐ

، 0.184 ﻪﺒﺳﺎﺤﻣ هﺪﺷ

راﺪﻘﻣ زا ﺮﺘﻤﮐ ﻪﮐ ،ﺖﺳا نآ

رد تﻮﺻ قﻮﻓﺎﻣ جاﻮﻣا زا هدﺎﻔﺘﺳا مﺪﻋ ﺖﻟﺎﺣ )

0.265 (

ا ﺖﺳ . ﯽﻣ نﺎﺸﻧ ﺞﯾﺎﺘﻨﻨﯾاﺮﺑﺎﻨﺑ ﺪﻫد

ﻓاﺮﮔ ﻪﮐ ﯿ ﻦ ﺖﺳﺪﺑ ﺮﺒﺗﻮﺻ قﻮﻓﺎﻣ جاﻮﻣا زا هدﺎﻔﺘﺳا ﺎﺑ هﺪﻣآ

ور ﯾ ﻪﯾﻻ ﺮﯾﺰ ي اراد ﺰﺗراﻮﮐ ي

ﺮﺘﻤﮐ ﺺﻘﻧ ي

ﻪﻧﻮﻤﻧ ﻪﺑ ﺖﺒﺴﻧ ي

ﺖﺳﺪﺑ هﺪﻣآ نوﺪﺑ جاﻮﻣا

ﺗﻮﺻ قﻮﻓﺎﻣ ﺳﺎ

ﺖ

(Zheng et al., 2013)

.

20Ultrasonic )

ﻒﻟا (

ﻞﮑﺷ 1-10 - ﻃ ﯿ ﻒ ﺎﻫ ي ﻓاﺮﮔ نﺎﻣار ﯿ ور ﻦ ي ﺰﺗراﻮﮐ

،) ﻒﻟا ( ﺎﺑ تﻮﺻ قﻮﻓﺎﻣ جاﻮﻣا و

) ب ( نوﺪﺑ قﻮﻓﺎﻣ جاﻮﻣا

تﻮﺻ (Zheng et al., 2013)

ﯽﺸﺑوﺮﯿﻧوﺮﺘﮑﻟﺎﭘﻮﮑﺳوﺮﮑﯿﻣ

(SEM)

ﯽﺸﺑوﺮﯿﻧوﺮﺘﮑﻟﺎﭘﻮﮑﺳوﺮﮑﯿﻣ

(SEM)

ﯽﺟرﺎﺨﯾژﻮﻟﻮﻓرﻮﻣدرﻮﻣرﺪﯿﻘﯿﻗﺪﺗﺎﻋﻼﻃا )

ﺢﻄﺴﺘﺨﯾر

ﻪﻧﻮﻤﻧ ( ﺗﺎﺒﯿﮐﺮﺗ،

رﺎﺘﺧﺎﺳﻮﯿﯾﺎﯿﻤﯿﺸ ﻪﮑﺒﺷ

ﯾا داﻮﻤ ار ﯽﻣ ﺪﻫد . ﻠﻤﻌﯾﺎﻨﺒﻣ ،پﻮﮑﺳوﺮﮑﯿﻣ ﻦﯾا دﺮﮑ

ﻢﻫﺮﺑ ﺶﻨﮐ ﺖﺳا هدﺎﻣ ﺎﺑ ﯽﻧوﺮﺘﮑﻟا يﻮﺗﺮﭘ .

ﻢﻫﺮﺒﻨﯾازﺎﻫﺪﺸﻌﻃﺎﺴﯾﺎﻫﻮﺗﺮﭘ ﺶﻨﮐ

ﯽﻣ ﺖﻬﺟ ﺪﻨﻧاﻮﺗ

ﯽﺳرﺮﺑ درﻮﻣ ﻒﻠﺘﺨﻣ يﺎﻫ ﻧﺮﯿﮔراﺮﻘﻫدﺎﻔﺘﺳا

ﺪ . ﺗ ﺮﯾوﺎﺼ ﻨﯿﻓاﺮﮔSEM

ﻖﺑﺎﻄﻤ ﻞﮑﺷ

-1

11 ﯿﯾﺎﻤﻨﮔرﺰﺑرد ﻔﻠﺘﺨﻤ

ﻫداد نﺎﺸﻨ ﺖﺳﺎﻫﺪﺸ

ﻬﮐ ﺮﮕﻧﺎﯿﺒ ﻞﯿﮑﺸﺗ رﺎﺘﺧﺎﺳ

ﻪﻗرو

ﯽﻤﻨﯿﻓاﺮﮕﺗﺎﺤﻔﺻﻮﻧﺎﻨﯾا ﺪﺷﺎﺑ

(Sawangphruk et al., 2012)

.

ﻪﺑ (ب) و (ﻒﻟا) ﻞﮑﺷ ردسﺎﯿﻘﻣ ﻂﺧ .ﻒﻠﺘﺨﻣ يﺎﻫﯽﯾﺎﻤﻨﮔرﺰﺑ رد ﻦﯿﻓاﺮﮔ تارذﻮﻧﺎﻧSEM ﺮﯾوﺎﺼﺗ- 1-11 ﻞﮑﺷ ﺐﯿﺗﺮﺗ

5 و ﺮﺘﻣوﺮﮑﯿﻣ 100

ﺮﺘﻣﻮﻧﺎﻧ ﺖﺳا (Sawangphruk et al., 2012)

يرﻮﺒﻌﯿﻧوﺮﺘﮑﻟﺎﭘﻮﮑﺳوﺮﮑﯿﻣ

(TEM)

هﺎﮕﺘﺳد ﻦﯾا ﺘﯿﻠﺑﺎﻗ

ﯾرادﺮﺑ ﺮﯾﻮﺼﺘ ﯽﯾﺎﻤﻨﮔرﺰﺑﺎﺑداﻮﻣرﺎﺘﺧﺎﺳﺰﯾرزﺎ

10³ ﺎﺗ 10⁶ ﺎﺑ ،ﺮﺑاﺮﺑ

زاﺮﺘﮑﭼﻮﮐﺪﺣرﺪﯿﮑﯿﮑﻔﺘﺗرﺪﻗ ﮑﯾ

درادارﺮﺘﻣﻮﻧﺎﻨ .

پﻮﮑﺳوﺮﮑﯿﻤﻋﻮﻨﻨﯾارد

، ﯽﻣرﻮﺒﻌﻬﻧﻮﻤﻧزﺎﯿﻧوﺮﺘﮑﻟاﻮﺗﺮﭘ ﺮﯾﻮﺼﺘﻬﻧﻮﻤﻨﻠﺧادرﺎﺘﺧﺎﺳزاﺎﺗﺪﻨﮐ

ﻪﺑ ،دﺮﯿﮕﺑ

ﺮﻃﺎﺧ ﻦﯾا ﯾژﺮﻧاﻮﺑﺎﺘﺷﺪﯾﺎﺒﻧوﺮﺘﮑﻟا

ﯾﺮﺘﺸﯿﺒ ﺪﺷﺎﺒﻬﺘﺷاﺪ .

ﻬﮑﻬﻧﻮﮕﻧﺎﻤﻫ رﺪ

ﻞﮑﺷ 1 - 12 ﯽﻣ هﺪﻫﺎﺸﻣ

،دﻮﺷ ﺰﺠﺗ ﯾﻪ ﻠﺤﺗ و ﯿ ﻞ ﻣ ﯿ پﻮﮑﺳوﺮﮑ

ﻧوﺮﺘﮑﻟا ﯿ يرﻮﺒﻌ ) (TEM

اﺮﺘﯿﻓاﺮﮔ ﺪﯿﺴﮐا زا ﻦﯿﻓاﺮﮔ تارذ ﻮﻧﺎﻧ نﺪﺷ اﺪﺟ ﯽﻣ نﺎﺸﻧ

ﻪﮐ ،ﺪﻫد

زا ﺲﭘ رد ﻦﺘﻓﺮﮔ راﺮﻗ ﺮﺘﻧﺎﺳ

ﯾﻔ ﯿ ژﻮ ) ﯽﻟﻼﺣ شور ﻪﺑ (

دﺎﻘﻣ ﯾﺮ ز ﯾ دﺎ ي ﻓاﺮﮔ زا ﯿ ﻦ ﺎﻫ ﯾ ﮏﺘ ﻻ ﯾﻪ و

ﺪﻨﭼ ﻞﯿﮑﺸﺘﻬﯾﻻ ﯽﻣ

دﻮﺷ . ناﺰﯿﻣ ﻻﺎﺑ ﯾ ﮏﺗ ﻦﯿﻓاﺮﮕ ﻪﯾﻻ

هﺪﺷ ﺪﯿﻟﻮﺗ ي ﻣ ﺚﻋﺎﺑ ،

ﯽ ﺎﻬﻧآ ﻪﮐ دﻮﺷ

اﺮﺑ ي ﻪﻣﺎﻧﺮﺑ ﺎﻫ ي دﺮﺑرﺎﮐ ي ﻬﺗ ﺪﻨﻧﺎﻣ ﯿ

ﻪ ﻓ ﯿ ﻢﻠ ﺎﻫ ي ﺐﺳﺎﻨﻣ كزﺎﻧ

ﺪﻨﺷﺎﺑ . ﻪﻗرورﺎﺘﺧﺎﺴﮑﯿﯾاراﺪﺗارذﻮﻧﺎﻨﻨﯾا ا

ﻪﻤﯿﻨﻠﮑﺸﯾ

،ﺪﻨﺘﺴﻬﻓﺎﻔﺷ رد

ﺮﯾوﺎﺼﺗ ردTEM

ﺖﻤﺴﻗ

ﻪﻗرﻮﻨﯾﺎﻬﮑﯿﯾﺎﻫ فﺎﻔﺷﺎﻫ

ﻪﯾﻻداﺪﻌﺗﺪﻨﺘﺴﻫﺮﺗ ﯿﻨﯿﻓاﺮﮕﺗﺎﺤﻔﺼﯾﺎﻫ

ﻫدﻮﺑ ﺮﺘﻤﮑ ﺖﻤﺴﻗردﻮ

هﺮﯿﺘﯾﺎﻫ

ﺮﺗ ﻪﯾﻻداﺪﻌﺗ ﺎﻫ

ﺶﯿﺑ ﺖﺳا ﺮﺗ

(King et al., 2010)

.

Title and Author: Study of the nonlinear optical properties of two dimensional nano structures by means of Z-Scan technique

/ Afshin Alipour Supervisor: Dr. Farhad Sattari

Dr. SoghraMirershadi Graduation date: Dr. Seyedeh Zahra Mortazavi

1397/08/09 Number of pages: 133 Abstract

Research Aim:Among the layered structures, MoS2and graphene have been illustrated to be viable for many device applications such as ultrafast lasers, photocatalysts and memristors. Also the optical properties of MoS₂and graphene show interesting layer affiliation that makes a potential for them with various nonlinear optical responses like optical limiting, saturable absorption, two-photon absorption, multi-photon absorption and second and third harmonic generations. Indeed, these optical materials are used for photonic devices such as optical limiters, mode-lockers, and Q-switchers.

Thus, the aim of our study is to investigate the nonlinear optical properties of MoS₂and graphene by the Z-scan technique.

Research method:The nonlinear optical response of graphene and MoS₂ 2D structures is investigated using Z-scan technique, employing continuous wave laser at 532 nm. The Z-scan technique is a sensitive and standard technique that was employed for measuring the sign and magnitude of nonlinear refractive index as well as nonlinear absorption coefficient that offers simplicity as well as high sensitivity. The two measurable quantities are nonlinear absorption (NLA) and nonlinear refraction (NLR). Nonlinear absorption is determined by ‘open-aperture’ (OA) Z-scan. While nonlinear refraction is determined by ‘closed-aperture’ (CA) Z-scan. Furthermore, the technique give the real and imaginary parts of the third-order susceptibility, χ⁽³⁾, and provide important information about the nonlinear optical properties of the materials.

Findings: Obtained nonlinear optical parameters with the result of Z-scan measrements show that the nonlinear optical properties can be tuned by the film thickness and incident laser power in two-dimensional MoS₂ and graphene structures.

Conclusion:The corresponding thirdorder susceptibilities is determined to be as large as 10^-7 (esu) under laser excitation. This large third-order optical nonlinearity, makes these structures suitable for application of optoelectronic devices and phototransistors.

Keywords:Nonlinear optical properties, nonlinear refractive index, nonlinear susceptibility, nonlinear absorption,Two-dimensional MoS₂ and graphene structures, Z-Scan technique.

University of Mohaghegh Ardabili

Faculty of Science Department of Physics

Thesis submitted in partial fulfillment for the degree of M.Sc.in the field of solid state physics

Study of the nonlinear optical properties of two dimensional nano structures by means of Z-

Scan technique

By:

Afshin Alipour

Supervisor:

Dr. Farhad Sattari Dr. SoghraMirershadi

Advisor:

Dr. Seyedeh Zahra Mortazavi 31 October 2018