شبیه سازی و بررسی ویژگی های نوری نانومکسین های ایتریوم کاربید Yn+1Cn (n =1, 2, 3)
محورهای موضوعی : مدل سازی
امیر علی‌اکبری
1
,
پیمان امیری
2
,
زینب آموده
3
1 - گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
2 - گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
3 - گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
کلید واژه: نظریۀ تابعی چگالی, نانو مکسین, ماهیت فلزی, خواص نوری,
چکیده مقاله :
در پژوهش کنونی محاسبات به¬طور عمده با استفاده از بستۀ محاسباتی کوانتوم-اسپرسو و روش شبه¬پتانسیل در چارچوب نظریۀ تابعی¬چگالی و تقریب چگالی موضعی انجام شده است. علاوه¬براین از تقریب فاز تصادفی در بررسی خواص نوری استفاده شده است. مقادیر منفی بزرگ سهم حقیقی تابع دی¬الکتریک نشان می¬دهد که مواد رفتاری شبیه درود از خود نشان می¬دهند. جایی که مقدار منفی است یا خیلی نزدیک به صفر است، موج الکترومغناطیسی منتشر نمی‌شود و فرایندهای جذب و اتلاف صورت می‌گیرد. نمودار سهم موهومی تابع دی¬الکتریک نشان می¬دهد که فرآیند جذب از انرژی¬های کوچک شروع شده است و مکسین‌های ایتریوم کاربید (Yn+1Cn ; n=1, 2, 3) فاقد گاف انرژی هستند که ماهیت فلزی را تأیید می¬کند، هم‌چنین بارزترین قله¬ها در راستای محور y نشان دهندۀ برهمکنش بیشتر الکترون و فوتون در این راستا است. نسبت معکوس سهم حقیقی تابع دی‌الکتریک و طیف بازتاب نشان می¬دهد که در جایی که سهم حقیقی تابع دی¬الکتریک منفی است، طیف بازتاب برای ترکیبات Y2C، Y3C2 و Y4C3 بالاترین مقدار را دارد و این قله¬ها در محدودۀ انرژی فوتون 6 الی 7 الکترون¬ولت به صفر نزدیک می¬شوند.
In the current research, the calculations were mainly done using Quantum-Espresso computing package and pseudo-potential method in the framework of density functional theory and local density approximation (LDA). In addition, random phase approximation has been used in the investigation of optical properties. The large negative values of the real part of the dielectric function, show that the materials exhibit a behavior similar to that of Drude-like. Where the value of is negative or very close to zero, the electromagnetic wave does not propagate and absorption and dissipation processes take place. The diagrams of the imaginary part of the dielectric function indicate that the absorption process started from small energies and yttrium carbide MXenes (Yn+1Cn; n=1, 2, 3) have no energy gap, which confirms the metallic nature. Also the most obvious peaks in the y-direction indicate the greater interaction of electrons and photons in this direction. The inverse ratio of the real part of the dielectric function and the reflection spectrum shows that where the real part of the dielectric function is negative, the reflection spectrum has the highest value for Y2C, Y3C2, and Y4C3 compounds. These peaks approach zero in the photon energy range of 6-7 eV.
1. D. Akinwande, C. J. Brennan, J. S. Bunch, P. Egberts, J. R. Felts, H. Gao, and Y. Zhu, Extreme Mechanics Letters 13, 42-77 (2017).
2. M. Naguib, V. N. Mochalin, M. W. Barsoum, and Y. Gogotsi, Advanced materials, 26, 992-1005 (2014).
3. L. M. Dong, C. Ye, L. L. Zheng, Z. F. Gao, F. Xia, F, Nanophotonics 9, 2125-2145 (2020).
4. A. Sinopoli, Z. Othman, K. Rasool, K. A. Mahmoud, Current Opinion in Solid State and Materials Science 23, 100760 (2019).
5. S. J. Kim, H. J. Koh, C. E. Ren, O. Kwon, K. Maleski, S. Y. Cho, H. T. Jung, ACS nano 12, 986-993 (2018).
6. G. Deysher, C. E. Shuck, K. Hantanasirisakul, N. C. Frey, A. C. Foucher, K. Maleski, Y. Gogotsi, ACS nano 14, 204-217 (2019).
7. A. Aliakbari, P. Amiri, and H. Salehi, FlatChem 31, 100328 (2022).
8. J. P. Perdew, and Y. Wang, Physical Review B 46, 12947 (1992).
9. P. Hohenberg, and W. Kohn, Physical review 136, B864 (1964).
10. H. J. Monkhorst, J. D. Pack, Physical review B 13, 5188 (1976).
11. X. H. Li, X. Y. Su, R. Z. Zhang, C. H. Xing, and Z. L. Zhu, Journal of Physics and Chemistry of Solids 137, 109218 (2020).
12. P. Amiri, N. Mokhtaripoor, A. Aliakbari, and H. Salehi, Solid State Commun. 343, 1-13 (2022).
13. P. Amiri, A. Aliakbari, P. Behzadi, and S. A. Ketabi, Computational Condensed Matter 37, e00837(2023).
14. Z. Amoudeh, P. Amiri, and A. Aliakbari, Solid State Sciences 144, 107306(2023).