تحلیل الکترونیکی و اپتیکی نانولوله های کربید ژرمانیوم تحت تنش با رویکرد نظریه تابع چگالی

مقدمه: توسعه نانومواد عملکردی پیشرفته برای نسل بعدی ادوات اپتوالکترونیک بسیار حیاتی است. نانولوله های کربید ژرمانیوم (GeCNTs) به دلیل خواص الکترونیکی منحصربه فرد و قابلیت تنظیم ساختاری، به عنوان کاندیداهای بسیار نویدبخشی شناخته شده اند که آن ها را برای کاربردهای فناوری بالا بسیار مرتبط می سازد. روش ها: در این پژوهش، خواص الکترونیکی و اپتیکی نانولوله های GeCNT با شاخص های مختلف و تحت اعمال تنش هیدرواستاتیکی مورد بررسی قرار گرفت. محاسبات با استفاده از روش های اصول اولیه مبتنی بر نظریه تابعی چگالی (DFT) و در چارچوب تقریب PBE-GGA انجام شده است. یافته ها:نتایج نشان دهنده وابستگی شدید رفتار الکترونیکی به شاخص پیچش (Chirality) نانولوله است. به طور مشخص، نانولوله (۵,۰) دارای شکاف نواری مستقیم نزدیک به صفر است و رفتاری شبه فلزی دارد، در حالی که نانولوله (۱۰,۰) یک نیمه رسانای با شکاف نواری مستقیم ۱.۲۹ الکترون ولت است. بررسی خواص اپتیکی در قطبش خارج از صفحه نشان می دهد که مهم ترین گذارهای اپتیکی در بازه انرژی ۱.۵ تا ۴ الکترون ولت رخ می دهند. همچنین، تغییر شاخص و اعمال تنش هیدرواستاتیکی منجر به تغییرات محسوس در پاسخ اپتیکی این نانوساختارها می شود. نتیجه گیری:نانولوله های GeCNT قابلیت تنظیم استثنایی در هر دو حوزه الکترونیکی و اپتیکی را ارائه می دهند. این ویژگی ها، این نانوساختارها را به گزینه ای بسیار مناسب برای کاربرد در حسگرهای اپتیکی، ادوات فوتونیکی و آشکارسازهای فروسرخ، به ویژه در سامانه های هوافضا و دفاعی تبدیل می کند

کلیدواژه ها:

تئوری تابع چگالی ، نانولوله های کربید ژرمانیوم ، خواص اپتیکی ، خواص الکترونیکی