۲۲۹۳۴پ
per
خواص الکترونیکی و ارتعاشی نیمرساناهای دو بعدی گروهVI- IIIبر پایه سلنیوم با استفاده از محاسبات ابتدا به ساکن نظریه تابع چگالی
Electronical and vibrational properties of III-VI semiconductors based on selenide by ab initio Density Function Theory calculations
/موسی بجانی
: فیزیک
، ۱۳۹۸
، راشدی
۱۰۰ص
چاپی - الکترونیکی
دکتری
فیزیک گرایش ماده چگال
۱۳۹۸/۱۱/۲۷
تبریز
علاقه مندی به سیستم های دو بعدی در سال ۲۰۰۴، درست پس از انتشار اولین کارها در مورد گرافین در پی حل مشکل سنتز تجربی آن رخ داد و به زودی مشخص شد که گرافین تنها یکی از نمایندگان این نوع مواد جدید هست .نانو ساختارهای دو بعدی شامل کربن ها، دی کلکوژنیدهای فلزات واسطه(TMDs) ، اکسید های فلزی لایه‌ای، دی کلکوژنیدهای گروه III و غیره به دلیل خواص فیزیکی منحصر به فرد یکی از عمده ترین مواد مورد مطالعه هستند .با توجه به این خواص، انتظار می‌رود که این مواد تاثیر مهمی بر روی تعداد زیادی از برنامه های کاربردی از قبیل توسعه سنسور های عملکرد بالا، الکترونیک جداسازی یا ذخیره سازی گاز، کاتالیز، پوشش های غیرمستقیم و غشاهای پشتیبانی و غیره داشته باشند .توسعه فناوری نانو در چند سال گذشته، کاربرد دی‌کلکوژنیدهای فلزی گروه III را با یک روند جدید بسط داده است، بطوریکه می توان مواد دو بعدی با خواص متفاوت به دست آورد که نسبت به سایر مواد دوبعدی برتریهای کاربردی خاصی دارند .لایه های نازک این مواد برای اولین بار با استفاده از لایه برداری بدست آمده و مشخصات آنها با استفاده از میکروسکوپ اتمی و طیف سنجی رامان تعیین شده است .در این تحقیق، خواص اساسی مواد دوبعدی برخی از عناصرگروهVI- IIIرا با تمرکز بر ترکیبات سلنیم، مانند سلنید گالیوم و سلنید ایندیم مورد بررسی قرار گرفت، بطوریکه می‌توان این مباحث را به سایر نیمرساناهای گروهVI - IIIتعمیم داد .برای بررسی این خواص روشهای مختلفی وجود دارد .یکی از روش های کارآمد و گسترده در این زمینه، محاسبات ابتدا به ساکن بر پایه نظریه تابع چگالی (DFT) می باشد .برای انجام این محاسبات، از بسته نرم افزاری کوانتوم اسپرسو استفاده شد .برای شروع محاسبات در نرم افزار کوانتوم اسپرسو، بنا به ضرورت، ابتدا ساختار هندسی بهینه شده سیستمهای دو بعدی سلنید گالیم و سلنید ایندیم دوباره بررسی شده و باگنجاندن اندرکنش‌های واندروالسی در محاسبات، پارامترهای بهینه شده شبکه به دست آمد، بطوریکه نتایج به دست آمده سازگاری بسیار خوبی با نتایج تجربی نشان داد و بدین ترتیب مشخص شد که نیروی واندروالسی نقش مهمی را برای تطابق با نتایج تجربی ایفا می‌کند .سپس خواص الکترونی، نوری و ارتعاشی آنها بررسی شد .محاسبات ساختار نواری، وابستگی لایه‌ای سلنید گالیم و سلنید ایندیوم را نشان دادند، بطوری که گاف انرژی مستقیم در حالت کپه‌ای به گاف انرژی غیرمستقیم در حالت دو بعدی آنها تبدیل می‌شود و با کاهش ضخامت لایه ها اندازه گاف انرژی غیرمستقیم آنها افزایش یافته و در حالت تک لایه سلنید گالیم به eV ۳/۲۵ می‌رسد که می‌تواند آشکارسازها را در محدوده نور مرئی تا فرابنفش پوشش دهد .در بررسی خواص ارتعاشی، از محاسبات ابتدا به ساکن مربوط به طیف سنجی رامان و مادون قرمز که از روش های مهم در تعیین مشخصات مواد دو بعدی می باشند، استفاده شده و وابستگی لایه‌ای خواص ارتعاشی سلنید گالیم و ایندیوم با استفاده ازآنها نشان داده شد، در آخر ساختارنواری فونونی هریک بدست آمده و در آن شکافتگی مد های نوری در حالت دوبعدی بررسی شد
The interest in two-dimensional systems began in 2004 right after the first works on graphene were published, after solving the problem of its experimental synthesis, it soon became clear that graphene was only one of the representatives of this new materials. Two-dimensional nanostructures, including carbon, transition-metal dichalcogenides (TMDs), layered metal oxides, group III dichalcogenides, etc., are one of the major materials studied due to their unique physical properties. Given these properties, these materials are expected to have a significant impact on a large number of applications, such as the development of high performance sensors, electronics for gas separation or storage, catalysis, indirect coatings, and supporting membranes, and so on. The development of nanotechnology over the past few years has expanded the use of Group III-VI metal dichalcogenides with a new trend, so that two-dimensional materials can be obtained with a different perspective of properties, that have particular application advantages over other 2D materials. Thin layers of these materials were first obtained by exfoliation and their specifications were determined using atomic microscopy and Raman spectroscopy. In this study, the basic two-dimensional properties of some elements of groups III-VI were investigated by focusing on selenium compounds such as gallium selenide and indium selenide, which can be extended to other semiconductors in groups III-VI. There are several ways to investigate these properties. One of the most efficient and widely used methods in this field is an ab initio calculations based on Density Function Theory (DFT). Quantum Espresso package was used to perform these calculations. To begin computation in Quantum Espresso software, first it is necessary to re-examine the optimized geometrical structure of the two-dimensional gallium selenide and indium selenide systems. By incorporating the Van der Waals interactions into the calculations the optimized lattice parameters were obtained. The results showed very good agreement with the experimental results and thus it was found that the van der Waals force plays an important role in adapting the experimental results. Then their electronic, optical and vibrational properties were investigated. Calculations of the band structure showed a layer dependence of gallium selenide and indium selenide, so that the direct energy band gap in the bulk is turned into their indirect two-dimensional band gap, and as the thickness of the layers decreases, the size of their indirect energy band gap increases. The monolayer of gallium selenide reaches 3.25 eV, which can cover detectors in the range of visible to ultraviolet light. In the study of vibrational properties, the first-principle calculations of Raman and IR spectroscopy were used, which are one of the most important methods in determining the specifications of two-dimensional materials. The layer dependence of the vibrational properties of gallium selenide and indium selenide was showed. Finally, the phonon dispersion structure of each was obtained, in which the two-dimensional LO-TO splitting breakdown was investigated
Electronical and vibrational properties of III-VI semiconductors based on selenide by ab initio Density Function Theory calculations
بجانی، موسی
Bejani, Mousa
بروستانی، جمال، استاد راهنما
سلطانی والا، علی، استاد راهنما
پولچی، اولیویا، استاد مشاور
بشتید، فریدهم، استاد مشاور
کانوشا، النا، استاد مشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
