
تعداد نشریات | 31 |
تعداد شمارهها | 1,029 |
تعداد مقالات | 9,099 |
تعداد مشاهده مقاله | 10,297,338 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,533,469 |
بررسی خواص الکترونی و مکانیکی تک لایه AlN تحت جذب هیدروژن با استفاده از اصول اولیه | ||
پژوهش سیستم های بس ذره ای | ||
مقاله 7، دوره 10، شماره 4 - شماره پیاپی 27، اسفند 1399، صفحه 83-92 اصل مقاله (524.82 K) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی کامل | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22055/jrmbs.2021.16753 | ||
نویسندگان | ||
راضیه نعمتی1؛ مجتبی اشهدی1؛ داود واحدی فخرآباد* 2 | ||
1گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران | ||
2گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه نیشابور، نیشابور، ایران | ||
چکیده | ||
در این مطالعه، خواص الکترونی و مکانیکی تک لایه AlN خالص و کاملاً هیدروژندار شده، با استفاده از محاسبات اصول اولیه، مورد مطالعه قرار گرفته است. دو حالت مختلف برای جذب هیدروژن در نظر گرفته شده است: (الف) جذب اتمهای هیدروژن روی اتمهای آلومنیوم و نیتروژن در یک سمت مشابه صفحه AlN (AlN-2H) و (ب) جذب اتمهای هیدروژن روی اتمهای آلومنیوم و نیتروژن در دو سمت مخالف صفحه AlN (H-AlN-H). نانو صفحه AlN هیدروژندار شده نیمرسانا است و گاف نواری انرژی آن نسبت به صفحه AlN خالص، تغییر پیدا میکند، بهطوریکه، مقدار گاف نواری برای H-AlN-H و AlN-2H بهترتیب 3 و 3/4 الکترون ولت بهدست آمدند. با استفاده از خواص الکترونی محاسبه شده، محاسبات DFT در محدوده تغییر شکل الاستیک هارمونیک برای بهدست آوردن ثابتهای الاستیک مکانیکی تک لایه AlN خالص و کاملاً هیدروژندار شده، انجام شده است. از لحاظ انرژی، ساختار AlN هیدروژندار شده در مقایسه با ساختار AlN خالص، پایدارتر است. همچنین، با محاسبه انرژی تشکیل ساختارهای AlN-2H و H-AlN-H، ساختار H-AlN-H نسبت به ساختار AlN-2H پایدارتر است. بهطور خاص، مشخص شده است که سختی در صفحه AlN هیدروژندار شده بهطور قابل توجهی کوچکتر از AlN خالص است، بهطوریکه سختی در صفحه برای H-AlN-H، N/m 82 است. | ||
کلیدواژهها | ||
نظریه تابعی چگالی؛ ثابت های الاستیک مکانیکی؛ تک لایه AlN خالص و کاملاً هیدروژن دار شده | ||
مراجع | ||
[1] K. Li, X.B. Du, Y. Yan, H.X. Wang, Q. Zhan, H.M. Jin, First-principles study on ferromagnetism in C-doped AlN, Physics Lettere A 374 (2010) 3671-3675. https://doi.org/10.1016/j.physleta.2010.07.011 ##[2] X. Peng, R. Ahuja, Non-transition-metal doped diluted magnetic Semiconductors, Applied Physics Letters 94 (2009) 102504 (3). https://doi.org/10.1063/1.3095601 ##[3] R. Han, W. Yuan, H. Yang, X. Du, Y. Yan and H. Jin, Possible ferromagnetism in Li, Na and K-doped AlN: A first-principle study, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 326 (2013) 45-49. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2012.08.026 ##[4] H. Şahin, S. Cahangirov, M. Topsakal, E. Bekaroglu, E. Akturk, R.T. Senger, S. Ciraci, Monolayer honeycomb structures of group-IV elements and III-V binary compounds: First-principles calculations, Physical Review B 80 (2009) 155453(12). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.80.155453 ##[5] P. Liu, A.D. Sarkar, R. Ahuja, Shear Strain Induced Indirect to Direct Transition in Band Gap in AlN Monolayer Nanosheet. Computational Materials Science 86 (2014) 206-210. https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2014.01.026 ##[6] C.W. Zhang, First-principles study on electronic structures and magnetic properties of AlN nanosheets and nanoribbons, Journal of Applied Physics 111 (2012) 043702(6). https://doi.org/10.1063/1.3686144 ##[7] E.F. de Almeida Junior, F. de Brito Mota, C.M.C. de Castilho, A. Kakanakova- Georgieva, G.K. Gueorguiev, Defects in hexagonal-AlN sheets by first-principles calculations, The European Physical Journal B 85 (2012) 48 (9). https://doi.org/10.1140/epjb/e2011-20538-6 ##[8] Q. Wu, Z. Hu, X.Z. Wang, Y.M. Hu, Y.J. Tian, Y. Chen, A simple route to aligned AlN nanowires, Diamond and Related Materials 13 (2004) 38-41. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2003.08.017 ##[9] P. Tsipas, et al., Evidence for graphite-like hexagonal AlN nanosheets epitaxially grown on single crystal Ag (111), Applied Physics Letters 103 (2013) 251605 (4). https://doi.org/10.1063/1.4851239 ##[10] D.C. Elias, et al., Control of Graphene's Properties by Reversible Hydrogenation: Evidence for Graphane, Science 323 (2009) 610-613. https://doi.org/10.1126/science.1167130 ##[11] S. Ryu, M.Y. Han, J. Maultzsch, T.F. Heinz, P. Kim, M.L. Steigerwald, L.E. Brus, Reversible Basal Plane Hydrogenation of Graphene, Nano Letters 8 (2008) 4597-4602. https://doi.org/10.1021/nl802940s ##[12] C. Zhang, F. Zheng, First-principles prediction on electronic and magnetic properties of hydrogenated AlN nanosheets, Journal of Computational Chememistry 32 (2011) 3122-3128. https://doi.org/10.1002/jcc.21902 ##[13] Y. Ding, Y. Wang, J. Ni, The stabilities of boron nitride nanoribbons with different hydrogen-terminated edges, Applied Physics Letters 94 (2009) 233107 (3). https://doi.org/10.1063/1.3152767 ##[14] F.W. Averill, J.R. Morris, V.R. Cooper, Calculated properties of fully hydrogenated single layers of BN, BC2N, and graphene: Graphane and its BN-containing analogues, Physical Review B 80 (2009) 195411 (8). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.80.195411 ##[15] Y. Wang, Electronic properties of two-dimensional hydrogenated and semihydrogenated hexagonal boron nitride sheets, Physica Status Solidi-Rapid Research Letters 4 (2010) 34-36. https://doi.org/10.1002/pssr.200903374 ##[16] Z. Sohbatzadeh, H.A. Eivari, D. Vahedi Fakhrabad, Formation energy and some mechanical properties of hydrogenated hexagonal monolayer of GeC, Physica B: Condensed Matter 547 (2018) 88–91. https://doi.org/10.1016/j.physb.2018.08.009 ##[17] Ch. Feng, H. Qin, D. Yang, G. Zhang, First-Principles Investigation of the Adsorption Behaviors of CH2O on BN, AlN, GaN, InN, BP,and P Monolayers, Materials 12 (2019) 676(8). https://doi.org/10.3390/ma12040676 ##[18] G.R. Schleder, E.M. Jr, D.J.R. Baquiao, Y.M. Celaschi, F. Gollino, G.M. Dalpian, P.A.S. Autreto, Tuning hydrogen adsorption and electronic properties from graphene to fluorographone, Physical Review Materials 4 (2020) 074005. https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.4.074005##[19] P. Giannozzi, et al., A modular and open-source software project for quantum simulations of materials, Journal of Physics: Condensed Matter 21 (2009) 395502-395521. https://doi.org/doi:10.1088/0953-8984/21/39/395502 ##[20] J.P. Perdew, A. Zunger, Self-interaction correction to density-functional approximations for many-electron systems, Physical Review B 23 (1981) 5048-5079. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.23.5048 ##[21] H.L. Zhuang, A.K. Singh, R.G. Hennig, Computational discovery of single-layer III-V materials, Physical Review B 87 (2013) 165415 (5). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.87.165415 ##[22] D. Vahedi Fakhrabad, N. Shahtahmasebi, M. Ashhadi, Optical excitations and quasiparticle energies in the AlN monolayer honeycomb structure, Superlattices and Microstructures 79 (2015) 38-44. http://dx.doi.org/10.1016/j.spmi.2014.12.012 ##[23] M. Topsakal, S. Cahangirov, S. Ciraci, The response of mechanical and electronic properties of graphane to the elastic strain, Applied Physics Letters 96 (2010) 091912(3). https://doi.org/10.1063/1.3353968 ##[24] J. Kang, J. Li, F. Wu, S.-S. Li, J.-B. Xia, Elastic, electronic, and optical properties of two-dimensional graphyne sheet, The Journal of Physical Chemistry C 115 (42) (2011) 20466–20470. https://doi.org/10.1021/jp206751m ##[25] Q. Peng, X.J. Chen, S. Liu, S. De, Mechanical stabilities and properties of graphene-like aluminum nitride predicted from first-principles calculations, RSC Advances 3 (2013) 7083-7092. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 545 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 441 |