تنظیم گاف انرژی نانونوار ژرمنن دسته صندلی دارای نقص جای خالی غیر نقطه ای با اعمال میدان الکتریکی

بعد از ساخت موفق گرافن و کاربرهای آن، توجه دانشمندان به سمت ساختارهای دوبعدی جلب شد. ژرمنن یکی از ساختارهای دوبعدی است که مانند گرافن در ردیف چهارم جدول عناصر قرار دارد، اما ساختار آن مانند گرافن صاف نیست و ساختاری چین دار دارد. می توان با برش ژرمنن ساختار نواری ساخت. با توجه به جهت برش نانونوارهایی با لبه دسته صندلی و زیگزاگی ایجاد می شود. در این مقاله، با استفاده از تیوری تابعی چگالی، خواص الکترونیکی نانونوار ژرمنن دسته صندلی که دارای عیب با جای خالی اتمهای Ge و همچنین در حضور میدان الکتریکی بررسی شد. در محاسبات از تابع همبستگی تبادلی که توسط پردو-بورک-ارنزرهوف (PBE) ارایه شده است همراه با تقریب شیب تعمیم یافته (GGA)، استفاده شده است. ابتدا ساختار نانونوار ژرمنن دسته صندلی با پهنای ۱۳ اتم Ge، که با اتمهای H غیرفعال شده است، اپتیمایز شد. جهت ساخت ساختاری با جای خالی اتمها ، ساختار اپتیمایز با ۱۰۴ اتم Ge انتخاب شد که ۱۲ اتم آن، به صورت غیرنقطه ای از ساختار حذف شد. باندهای فعال ناشی از حذف اتمها، با اتمهای H غیرفعال شد و دوباره ساختار اپتیمایز شد. با توجه به انرژی کل ساختارها، هم ساختار اولیه و هم ساختار با جای خالی اتمها، پایدار است. جالب است که ساختار با جای خالی اتمها، پایداری بسیار بیشتری نسبت به ساختار اولیه دارد. سپس به طور سیستماتیک، تغییرات گاف انرژی نانونوار ژرمنن که دارای جای خالی غیر نقطه ای اتمهای Ge است، را با توجه به تغییرات میدان الکتریکی بررسی کردیم. گاف انرژی ساختار با جای خالی اتمها، نسبت به حالت اولیه افزایش یافت. بعلاوه، با اعمال میدان الکتریکی عمود بر صفحه نانونوار، می توان مقدار انرژی گاف را تنظیم کرد. مشاهده شد که با افزایش میدان الکتریکی تا مقدار معینی، مقدار گاف انرژی افزایش و سپس کاهش می یابد تا نهایتا مقدار آن بسیار کوچک شود. از این خصوصیت در ساخت قطعات الکترونیکی می توان استفاده کرد.

کلیدواژه ها:

نانونوار ژرمنن دسته صندلی ، نقص جای خالی اتمها ، میدان الکتریکی ، گاف انرژی.