محاسبات خواص ساختاری و الکترونیکی آلوتروپ‌های جدید نیترید آلومینیوم دوبعدی
محورهای موضوعی : نانوتکنواوژی
1 - گروه فیزیک، واحد اهر، دانشگاه آزاد اسلامی، اهر، ایران
کلید واژه: آلوتروپ‌های نیترید آلومینیوم, ساختار نواری, خواص ساختاری و الکترونیکی, محاسبات اصول اولیه, نظریه تابعی چگالی,
چکیده مقاله :
در این مقاله، با استفاده از روش محاسبات اصول اولیه مبتنی بر نظریه تابعی چگالی، به منظور پیش‌بینی امکان وجود یا توانایی سنتز آلوتروپ‌های مسطح دوبعدی نیترید آلومینیوم و همچنین خواص ساختاری و الکترونیکی آنها، مطالعات سیستماتیکی انجام شده است. سیستم‌های مورد بررسی شامل شش آلوتروپ هستند که در آنها اتم‌های آلومینیوم و نیتروژن با هیبریداسیون و در پیوندهای شیمیایی شرکت می‌کنند. پس از آزادسازی ساختاری، همه این آلوتروپ‌ها علیرغم پایداری کمتر نسبت به آلوتروپ معروف نیترید آلومینیوم شبه گرافن، همچنان ساختار اولیه خود را حفظ می‌کنند. میزان پایداری ساختاری این آلوتروپ‌ها به هیبریداسیون اتم‌های تشکیل‌دهنده و تراکم تعداد اتم‌ها در هر سلول واحد آنها بستگی دارد. صرف نظر از نوع ساختار و هیبریداسیون اتم‌ها، همه این آلوتروپ‌ها نیمه‌رسانا هستند، اما میزان و نوع شکاف انرژی برای ساختارهای مختلف متفاوت است.
In this paper, using first principles calculations method based on density functional theory, in order to predict the existence possibility or the ability to synthesize of two-dimensional planar allotropes of aluminum nitride as well as their structural and electronic properties, systematic studies have been done. The investigated systems are included six allotropes in which the atoms of aluminum and nitrogen participate in chemical bonds with and hybridization. After the structural relaxation, all these allotropes despite the less stable than the famous graphene-like aluminum nitride allotrope, still retain their original structure. The amount of the structural stability of these allotropes depends on the hybridization of constituent atoms and the number density of atoms per their unit cell. Regardless of the structure type and the hybridization of atoms, all these allotrope are semiconductors but the amount and type of energy gap is different for different structures.
References
[1] K S Novoselov et al. Science 306 666 (2004(.
[2] K Novoselov et al. Nature 438 197 (2005).
[3] C L Kane and E J Mele Phy. Rev. lett. 95 226801 (2005).
[4] Y Zhang, Y W Tan, H L Stormer and P Kim Nature 438 201 (2005).
[5] D H Hernando F Guinea and A Brataas Phys. Rev. B 74 155426 (2006).
[6] H Min et al. Phys. Rev. B 74 165310 (2006).
[7] Y Yao, F Ye, X L Qi, S C Zhang, Z. Fang Phys. Rev. B 75 041401 (2007).
[8] G Gui J Li J Zhong Phys.Review B 78 075435 (2008).
[9] Z H Ni et al. ACS Nano 2 2301 (2008).
[10] P A Denis Chemical Physics Letters 492 251 (2010).
[11] X Hu and F Meng Computational Materials Science 117 65 (2016).
[12] B Y Wang et al. Carbon 107 857 (2016).
[13] M Ulybyshev and M Katsnelson Phys. Rev. lett. 114 246801 (2015).
[14] R Farooq, T Mahmood, A W Anwar and G N Abbasi Superlattices and Microstructures 90 165 (2016).
[15] M Y Han, B Özyilmaz and Y Zhang and P Kim Phys. Rev. lett. 98 206805 (2007).
[16] Y N Xu, W Ching Phys. Rev. B 44 7787 (1991).
[17] Q L Rao, Y X Wang, Z Chen, X J Du and T T Sun Superlattices and Microstructures 84 36 (2015).
[18] P Perry, R Rutz App. Phys. Lett. 33 319 (1978).
[19] G Kresse, J Furthmüller and J Hafner Phys. Rev. B 50 13181 (1994).
[20] G Kresse and J Furthmüller Computational Materials Science 6 15 (1996).
[21] P E Blöchl Phys. Rev. B 50 17953 (1994).
[22] J P Perdew and Y Wang Phys. Rev. B 46 12947 (1992).
[23] H J Monkhorst and J D. Pack Phys. Rev. B 13 5188 (1976).