صفحه اصلی | ان آر تی سی | صفحه اصلی<

09392522438  
   EN | FA

تاثیر کرنش بر خواص الکترونی نانوریبون های گرافنی

چهارشنبه, 22 آبان 1398 ساعت 12:22
خواندن 123 دفعه

تاثیر کرنش[1] بر خواص الکترونی نانوریبون های گرافنی

همانطور که پیشتر اشاره شد نانوریبون های آرمچیر نیمه رساناهایی با گاف نواری مستقیم هستند و به سه دسته تقسیم بندی می شوند. برای ساخت قطعات الکتریکی بر پایه ی نانوریبون های گرافنی آرمچیر، امکان مهندسی و تغییر خواص الکتریکی این مواد اهمیت بسیاری دارد. یکی از راه های تاثیرگذاری بر خواص الکتریکی اعمال کرنش خارجی بر ماده است. اینکه چگونه تغییرات ساختاری و موقعیت قرارگیری اتم ها می تواند منجر به تغییراتی در خواص الکتریکی مواد شود، یکی از زمینه های مورد علاقه ی محققین می باشد.

لیا سان[2] و همکرانش به کمک تئوری تابعی چگالی (DFT) بطور مفصل این مساله را مورد بررسی قرار دادند. برای بررسی این پدیده تغییر فرم ساختار نانوریبون های آرمچیر با اعمال کرنش که با ε نماش داده می شود بر روی ماده بررسی صورت می گیرد. این کرنش بصورت تعریف می شود که در آن r و r0 بردار شبکه های تغییر یافته و اولیه ی سیستم (Ǻr0=4.287 ) در راستای طول نانوریبون می باشند. کرنش، با اعمال این تغییر در طول بردارشبکه ی سیستم مورد نظر تعریف و مطالعه می شود. برای بررسی تغییرات پیوند های C-C در نانوریبون گرافنی Na=13 چهار پیوند انتخاب شده که در شکل-1 مشاهده می شود.

Nanoribbon band structure

شکل-1: موقعیت قرارگیری پیوندهای a1، a2، a3 و a4 در ساختار نانوریبون آرمچیر گرافنی.

کاملا واضح است که اعمال کرنش کششی منجر به افزایش خطی طول پیوند های C-C شده و بیشترین تغییر در طول پیوند a1 رخ میدهد. اما برخلاف تصور پیوند های a3 و a4 با افزایش کرنش تغییر بسیار کمی می کنند که دلیل آن نیز اثرات لبه ای می باشد (شکل-2). مطالعات انجام شده روند مشابهی را برای سایر عرض های نانوریبون های آرمچیر گرافنی نشان می دهد.

Nanoribbon band structure

شکل-2: تغییر طول پیوندهای a1، a2، a3 و a4 نسبت به افزایش کرنش.

از آنجا که نانوریبون های آرمچیر گرافنی سه دسته بندی متفاوت دارند لیا سان و همکارانش سه نانوریبون با عرض های Na=12, 13, 14 را به نمایندگی از هر یک از این دسته ها انتخاب کردند. همانگونه که در شکل-3 دیده می شود بیشترین مقدار گاف نواری محاسبه شده برای نانوریبون های Na=12, 13, 14 به ترتیب در کرنش های ε= -4.5%, 7.3%, 1.3% اتفاق می افتد. همانگونه که مشاهده می شود روند تغییر گاف نواری با افزایش کرنش روندی زیگزاگ گونه دارد و تغییراتش خطی نیست.

Nanoribbon band structure

شکل-3: تغییرات گاف نواری نانوریبون های آرمچیر با افزایش کرنش.

مطالعات انجام شده بر روی نانوریبون زیگزاگ با پهنای Nz=13 نشان می دهد که تغییرات گاف نواری در این نوع نانونوارها بسیار کمتر از مشابه آمچیر خود می باشد و با افزایش کرنش این نانوریبون ها همچنان نیمه رسانا باقی می مانند. نتایج بدست آمده برای نانوریبون Nz=13 که گاف نواری ساختار ایده آل آن 0.31 eV می باشد تحت کرنش های 0.5% و -0.5% به ترتیب 0.29 eV و 0.35 eV می باشند.

Nanoribbon band structure

شکل-4: ساختار نواری نانوریبون های زیگزاگ Nz=13 تحت کرنش های 5%، 0% و -5% .

 

Reference

L. Sun, Q. Li, H. Ren, H. Su, Q.W. Shi, J. Yang, The Journal of chemical physics, 129 (2008) 074704.

 


[1]Strain

[2]Lia Sun

نظرات


تصویر امنیتی تصویر امنیتی جدید

7 روز هفته، 24 ساعته پاسخگوی شما هستیم

social 16social 13social 09 social 05