2-2-معرفی لیزر و اجزای آن.. 15

 

 

2-3-کاربردهای لیزر 16

 

 

2-4-لیزرهای نیمه هادی.. 17

 

 

2-5-وضعیت نیمه هادی به عنوان ماده فعال لیزر در هنگام دمش توسط منبع انرژی.. 17

 

 

2-6-شرط لازم نیمه هادی برای رسیدن به تقویت نوری بعد از دمش…. 19

 

 

2-7-گرافن به عنوان ماده فعال لیزر بعد از دمش…. 21

 

 

3فصل سوم: بررسی حاملهای گرافن.. 23

 

 

3-1-مقدمه. 24

 

 

3-2-معرفی طیف نگاری دمش-کاوشگر. 25

 

 

3-2-1-طیف نگاری دمش-کاوشگر تبهگن.. 26

 

 

3-2-2-طیف نگاری دمش-کاوشگر غیر تبهگن.. 26

 

 

3-2-3-چگونگی اندازه­گیری واهلش حامل­ها با طیف نگاری دمش-کاوشگر. 27

 

 

3-3-نتیجه طیف نگاری دمش-کاوشگر در مورد واهلش حامل­ها در گرافن.. 28

 

 

3-4-نتیجه طیف نگاری دمش-کاوشگر در مورد خواص نوری گرافن.. 31

 

 

3-5-چگونگی مدل کردن گرافن برای شبیه سازی تقویت(براساس نتایج طیف نگاری) 33

 

 

3-5-1-مدل اول(مدل پدیده شناختی) 33

 

 

3-5-2-مدل دوم(معادله انتقال بولتزمن) 34

 

 

4فصل چهارم: بررسی جمعیت وارون در گرافن   37

 

 

4-1-مقدمه. 38

 

 

4-2-محاسبه رسانندگی الکتریکی گرافن.. 38

 

 

4-3-رابطه رسانندگی و تقویت نوری.. 44

 

 

4-4-بررسی جمعیت وارون در گرافن از روش پدیده شناختی.. 45

 

 

4-5-بررسی جمعیت وارون در گرافن با روش تابع انتقال بولتزمن.. 55

 

 

5فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات… 70

 

 

منابع…………………………………………………………………………………………………………………………………….71

 

 

چکیده و صفحه عنوان به انگلیسی 

 

 

فهرست شکل­ها

 

 

عنوان                                                                                                                                                                                                                           صفحه

 

 

شکل ‏1‑1 ساختار لانه زنبوری گرافن با دو اتم در هر سلول واحد. 3

 

 

شکل ‏1‑2 ساختار نواری گرافن.. 3

 

 

شکل ‏1‑3 ذره‌ای که از محیط 1 می‌آید اگر نسبیتی باشد طبق پارادوکس کلین از سد عبور
می‌کند و به محیط 2 می‌رود. 6

 

 

شکل ‏1‑4 نسبت جرم جمعی الکترون‌ها m_c در گرافن به جرم الکترون m_e در گرافن تحت
ولتاژهای گیت  v_b مختلف که v_b0 آلاییدگی اولیه گرافن را نشان می‌دهد.
نمودار a مربوط به اندازه‌گیری در دمای 30 K و نمودار b مربوط به 296
K است.خطوط عمودی در نمودار نشان دهنده خطا است[16]. 9

 

 

شکل ‏1‑5  نوع عملکرد گرافن به عنوان پیل سوختی [17] 10

 

 

مختلف  الف-نیمه هادی نوع
n که سطح فرمی به نوار رسانش نزدیک شده است. ب- نیمه هادی بدون

 

آلاییدگی. ج- نیمه هادی نوع p که سطح فرمی به نوار ظرفیت نزدیک
شده است. 18

 

 

برای نوار ظرفیت داریم. 19

 

 

شکل ‏3‑1 طیف نگار دمش کاوشگر تبهگن[29] 26

 

 

شکل ‏3‑2 طیف نگار دمش کاوشگر تبهگن[29] 27

 

 

شکل ‏3‑3 فرآیندهای بازترکیب در گرافن بعد از برخورد پالس…. 29

 

 

شکل ‏3‑4 فرآیند اوژه برای a-الکترون‌ها و b-حفره‌ها [35]. 30

 

 

شکل ‏3‑5 تغییرات عبور که با  نشان داده شده بر حسب زمان سپری شده از برخورد
                 پالس با دقت 85 fs 31

 

 

32

 

 

.. 39

 

 

. 43

 

 

. 44

 

 

شکل ‏4‑4  مقایسه تابع اصلی   خط و تابع بسط داده شده
خط چین.. 48

 

 

شکل ‏4‑5 مقایسه تابع اصلی  خط و تابع بسط داده شده
 خط چین.. 48

 

 

شکل ‏4‑6 مقایسه تابع اصلی  خط و تابع بسط داده شده
خط چین.. 49

 

 

شکل ‏4‑7 مقایسه تابع اصلی  خط و تابع بسط داده شده
 خط چین در مقادیر بالای x. مشاهده می‌شود هر
چه  مقدار زیادتر می‌شود تطابق بهتر می‌شود. 50

 

 

شکل ‏4‑8 مقایسه تابع اصلی  خط و تابع بسط داده شده
 خط چین.. 50

 

 

شکل ‏4‑9 تغییرات چگالی حامل‌ها بر واحد سطح بر حسب رسانندگی نرمال شده به
     رسانندگی شرایط تعادل در حداکثر شدت موج تابانده شده بر اساس نتایج
     آزمایشگاهی. قسمت خاکستری Gain را نشان می‌دهد. 52

 

 

شکل ‏4‑10 تغییرات چگالی حامل‌ها بر واحد سطح بر حسب رسانندگی نرمال شده بر
     اساس نتایج شبیه سازی. قسمت خاکستری Gain را نشان می‌دهد. 52

 

 

شکل ‏4‑11 تغییرات چگالی حامل‌ها بر واحد سطح بر حسب دما. قسمت مشخص شده در
    شکل بازه اعتبار معادله برای این شرایط آزمایشگاهی خاص است. 53

 

 

شکل ‏4‑12 تغییرات چگالی حامل بر واحد سطح برانگیخته شده بر حسب پتانسیل
شیمیایی برای الکترون µ₊ و حفره µ_– 54

 

 

شکل ‏4‑13 رسانندگی بهنجار شده به رسانندگی حالت بدون میدان گرافن برای سه انرژی
1.3 ev نقطه چین و 1.55 ev خط چین 1.7 ev خط حالت تقویت را در
قسمت رسانندگی منفی مشاهده می‌کنیم. 55

 

 

شکل ‏4‑14 ساختار نواری گرافن رسم شده و تنها از ناحیه خاکستری فونون های اپتیکی
می­توانند برانگیختگی انجام دهند و کمتر برای ناحیه مشکی ما
برانگیختگی توسط فونون نداریم. اگر با انتقال الکترون از نوار رسانش به
فونونی تولید شود حتما الکترون به ناحیه خاکستری منتقل می شود.
توجه شود انرژی فونون را تقریبا 0.2 ev در نظر گرفتیم. 64

 

 

شکل ‏4‑15 تغییرات رسانندگی نرمال شده به  به ازای تغییرات شدت برای سه دمای
مختلف    65

 

 

شکل ‏4‑16 نمودار تغییرات رسانندگی بر حسب تغییر شدت میدان برای انرژی 1.65 ev که
خط نشان دهنده مقادیر واقعی محاسبه شده است و خط چین مقادیر به
ازای اضافه کردن دستی 0.02 ev به جواب است که این نمودار نشان