گذار شکاف انرژی از حالت غیرمستقیم به مستقیم در فسفر آبی تحت کرنش تک محوره

فسفر آبی دوبعدی، یک آلوتروپ تک لایه با شبکه شش گوش، ساختار برآمده و شکاف انرژی قابل تنظیم است. در این مطالعه، با استفاده از نظریه تابعی چگالی، اثر کرنش تک محوره در راستای زیگزاگ بر ویژگی های الکترونی و ارتعاشی این ماده بررسی شد. نتایج نشان می دهد که تک لایه تحت کرنش کششی تا ۱۵ درصد و کرنش فشاری تا ۵ درصد پایدار باقی می ماند و طیف فونونی نیز نبود بسامدهای موهومی را در کل بازه کرنش ها تاببد می­کند. با اعمال کرنش کششی، شکاف نواری به تدریج کاهش یافته و در کرنش بحرانی حدود ۱۲ درصد، گذار از حالت غیرمستقیم به مستقیم رخ می دهد، در حالی که کرنش فشاری تنها مقدار شکاف را تغییر داده و ماهیت آن را حفظ می کند. این رفتار ناشی از تغییرات فاصله های پیوندی، ارتفاع برآمدگی و هم پوشانی اوربیتال ها است که منجر به جابه جایی لبه های نوار ظرفیت و رسانش می شود. پدیدار شدن شکاف مستقیم تحت کرنش کششی، امکان برهم کنش موثرتر نور- ماده را فراهم کرده و استفاده از این ماده را در ادوات اپتوالکترونیکی چون منابع گسیل نور ممکن می سازد. در مجموع، این نتایج نشان می دهد که کرنش تک محوره روشی موثر و قابل هدایت برای مهندسی ساختار نواری فسفر آبی است.

کلیدواژه ها:

فسفرآبی ، نظریه تابعی چگالی ، کرنش تک محوره ، شکاف نواری ، طیف فونونی