مدل سازی نظری، شبیه سازی محاسباتی و خواص الکترونی گرافن آلاییده شده با عناصر گروه III

گرافن با ویژگی های استثنایی خود، ماده ای پیشرو در فناوری های مدرن محسوب می شود. با این حال، صفر بودن گاف انرژی در ساختار الکترونی آن، استفاده از گرافن را در کاربردهای پیشرفته مانند اپتوالکترونیک و محاسبات کوانتومی محدود می کند. این تحقیق اثر آلایش گرافن با عناصر گروه Ш (بور، آلومینیوم، گالیم و ایندیم) را برای بهبود خواص آن بررسی می کند. با استفاده از نظریه تابعی چگالی (DFT) و تقریب چگالی موضعی (LDA) در نرم افزار Quantum Espresso و ابزارهای BURAI و YAMBO، خواص ساختاری و الکترونی تحلیل شدند. آلایش متوسط بور (~۶۸/۱۶%) منجر به ایجاد گاف انرژی ۶/۰ تا ۸/۰ الکترون ولت شد، در حالی که آلایش زیاد گالیم (۵۰%) گافی حدود ~۲ الکترون ولت ایجاد کرد که موجب بهبود جذب نور مرئی شد. آلایش آلومینیوم و ایندیم باعث بهبود خواص اپتوالکترونیکی شد و ایندیم چگالی حالات نزدیک به سطح فرمی و جذب مادون قرمز را افزایش داد. شبیه سازی دینامیک مولکولی تایید کرد که آلایش، پایداری ساختاری گرافن و عملکرد آن را حفظ می کند. این پژوهش پتانسیل آلایش دقیق برای بهینه سازی گرافن در حسگرهای نوری، دستگاه های اپتوالکترونیکی و فناوری های کوانتومی را برجسته می کند.

کلیدواژه ها:

گرافن ، آلایش ، عناصر گروهШ ، گاف نواری ، نظریه تابعی چگالی