Quantum Capacitance Enhancement of AlN Nanoribbon Via Transition Metal Doping: Density Functional Study

سال انتشار: 1405
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 100

فایل این مقاله در 11 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_PPAM-6-3_004

تاریخ نمایه سازی: 31 فروردین 1405

چکیده مقاله:

First-principles density-functional calculations are used to explore the influence of transition-metal dopants (Sc, Ti, V, Mn, Fe, Co) on the electronic structure, stability and quantum capacitance (QC) of zig-zag AlN nanoribbons. Substitutional doping at either the edge or center of the ribbon is found to introduce mid-gap states that markedly increase the density of states near the Fermi level, yielding up to a ۴۰-fold enhancement in QC related to the pristine lattice. Vanadium-doped configurations possess the highest cohesive energy (−۵.۸۵ eV per atom) and the largest surface-charge density (۴۰ µC cm⁻² at +۰.۶ V vs −۰.۶ V), identifying them as optimal anode materials. Conversely, cobalt-rich ribbons deliver superior cathodic capacity, whereas Mn-doped systems exhibit almost symmetric charge storage. Phonon spectra confirm dynamic stability for all considered dopants. The results provide quantitative design rules for tailoring of AlN nanoribbons as high-rate, high-capacity electrodes in advanced supercapacitors.

نویسندگان

Keyvan Moradian Koochaksaraei

Department of Solid-State Physics, Faculty of Physics, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran

Majid Vaezzadeh

Department of Solid-State Physics, Faculty of Physics, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • Kapse, S., Benny, B., Mandal, P. and Thapa, R., ۲۰۲۱. ...
  • Kolavada, H., Gajjar, P.N. and Gupta, S.K., ۲۰۲۴. Unraveling quantum ...
  • Zhou, Q., Wang, L., Ju, W., Su, D., Zhu, J., ...
  • Sanglaow, T., Prasert, K., Chanthad, C., Liangruksa, M. and Sutthibutpong, ...
  • Guo, W., Yu, C., Li, S. and Qiu, J., ۲۰۲۱. ...
  • Horn, M., Gupta, B., MacLeod, J., Liu, J. and Motta, ...
  • Zhou, Q., Ju, W., Yong, Y., Zhang, Q., Liu, Y. ...
  • Hashemi, A., Naseri, M., Shahidi, M.M., Mojtabazadeh, H., Salehi, N. ...
  • Haji, R. and Sanavi Khoshnood, D., ۲۰۲۶. Structural, Magnetic, and ...
  • Kumar, A., Pant, M., Mishra, D., Kaur, G., Kumar, D., ...
  • Kliros, G.S., ۲۰۲۰. Strain effects on the quantum capacitance of ...
  • Yang, G.M., Zhang, H.Z., Fan, X.F. and Zheng, W.T., ۲۰۱۵. ...
  • Bo, Z., Wen, W., Chen, Y., Guo, X., Yang, H., ...
  • Li, X.H., Li, S.S., Cui, X.H., Zhang, R.Z. and Cui, ...
  • Chandiramouli, R., ۲۰۱۵. Exploring electronic transport properties of AlN nanoribbon ...
  • Giannozzi, P., Andreussi, O., Brumme, T., Bunau, O., Nardelli, M.B., ...
  • Perdew, J.P., Burke, K. and Ernzerhof, M., ۱۹۹۶. Generalized gradient ...
  • Monkhorst, H.J. and Pack, J.D., ۱۹۷۶. Special points for Brillouin-zone ...
  • Zheng, F.L., Zhang, J.M., Zhang, Y. and Ji, V., ۲۰۱۰. ...
  • Du, A.J., Zhu, Z.H., Chen, Y., Lu, G.Q. and Smith, ...
  • Zhang, C.W., ۲۰۱۲. First-principles study on electronic structures and magnetic ...
  • Ghasemzadeh, F. and Kanjouri, F., ۲۰۱۹. Electronic and optical properties ...
  • Mousavi-Khoshdel, M., Targholi, E. and Momeni, M.J., ۲۰۱۵. First-principles calculation ...
  • Reddy, A.S., Bhattacharya, S., Bhattacharjee, A. and Kanungo, S., ۲۰۲۴. ...
  • Jalilian, J., Rezaei, G., Vaseghi, B., Zare, E., Taghizadeh, F. ...
  • نمایش کامل مراجع