نویسندگان
گروه فیزیک، دانشکده فیزیک، دانشگاه کاشان، کاشان
چکیده
این مقاله به بهینه‌سازی خواص گرمایی نانونوارهای آرمچیری گرافن، با ایجاد نقش‌های تکرار شونده که شامل تهی‌جای‌های گسترده با ساختار دوره‌ای هستند، می‌پردازد. نانونوارهای مورد بررسی از ابرسلول‌هایی با ساختار دوره‌ای از تهی جای‌های گسترده با هندسه، ابعاد و تقارن‌های مختلف نسبت به محور نانونوار تشکیل شده‌اند. به منظور محاسبه طیف پاشندگی فونونی، ظرفیت گرمایی و خواص انتقال گرما، از مدل ثابت نیرو با در نظر گرفتن چهار همسایه نزدیک و نظریه لاندائور استفاده شده است. نتایج محاسبات نشان می‌دهد که ساختار هندسی تهی‌جای‌ها گسترده و جای آنها نقش بسیار مؤثری در کنترل خواص گرمایی به‌ویژه در دماهای پایین دارد. علاوه بر این مدهای فونونی درون و بیرون صفحه‌ای، نقش متفاوتی در ظرفیت گرمایی و ضرایب رسانش فونونی از خود نشان می‌دهند. محاسبه سهم مدهای فونونی درون صفحه‌ای و بیرون صفحه‌ای نیز نشان می‌دهد که مدهای فونونی بیرون صفحه‌ای به ویژه در دماهای پایین سهم بیشتری در ترابرد و ظرفیت گرمایی نانونوارها، حتی در حضور تهی‌جای‌های گسترده با ساختار دوره‌ای دارند. این نتایج می‌تواند در بهینه‌سازی و طراحی نانو قطعات گرمایی و ترموالکتریکی مفید باشد
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
The effect of extended vacancies on the thermal properties of armchair garaphene nanoribbons
نویسندگان [English]
- R farghadan
- F Masoodi nia
چکیده [English]
This paper shows a theoretical study of the thermal properties of armchair grapehen nanoribbons in the presence of extended vacancies. Each graphene nanoribbons formed by superlattices with a periodic geometric structure, different size and symmetry of vacancies. The phonon dispersion, specific heat and thermal conductivity properties are described by a force-constant model and also by Landauer theory calculations. Our results show that the geometric structure of the vacancies and their positions have a significant roles in controlling the thermal properties, especially at low temperatures. Moreover, the out-of-plane and in-plane phonon modes exhibit a different role in the heat capacity and thermal phonon transport properties. Moreover, the out-of-plane phonon modes have more contribution in low temperature regime rather than in-plane phonon modes even in the presence of extended vacancies. The result may be useful for the design and improvement of thermal or thermoelectric nanodevices.
کلیدواژه‌ها [English]
- Extended Vacancies
- Armchair Graphene Nanoribbons
- Specific Heat
- thermal conductivity
[2] H. Zhang, L. Geunsik, C. Kyeongjae, Phys. Rev. B 84.11 (2011) 115460.
[3] P. Xiao-Fang, et al, Carbon 100 (2016) 36-41.
[4] H. Karamitaheri, et al, J. Appl. Phys 111.5 (2012) 054501.
[5] B. Liu, et al, J. Phys. D: Appl. Phys 47.16 (2014) 165301.
[6] M. Yarifard, J. Davoodi, H. Rafii-Tabar , Comput. Mater. Sci 111 (2016) 247-251.
[7] Z. X. Xie, C. Ke-Qiu, D. Wenhui, J. Phys: Condens. Matter 23.31 (2011) 315302.
[8] H. Tashakori, F. Kanjouri, A. Nejati, IJPR 14 (4) (2015) 221-224.
[9] J. Zimmermann, P. Pasquale, C. Gianaurelio, Phys. Rev. B 78.4 (2008) 045410.
[10] H. Karamitaheri, et al, IEEE. Trans. on Electron Devices 60.7 (2013) 2142-2147.
[11] H. Sadeghi, S. Sangtarash, J.L. Colin, Sci. reports 5 (2015) 9514.
[12] J. Davoodi, M.R. Tasheh, IJPR 13 (1) (2013) 45-50.
[13] Lan, Jinghua, et al, Phys. Rev. B 79.11 (2009) 115401.
[14] K. Zberecki, et al, Phys. Rev. B 88.11 (2013) 115404.
[15] S. K. Jaćimovski, et al, Superlattices and Microstructures 88 (2015) 330-337.
[16] J. J. Yeo, L. Zishun, N. Teng Yong, Nanotechnol 23.38 (2012) 385702.
[17] L. Rosales, et al, Phys. Rev. B 80.7 (2009) 073402.
[18] R. Saito S, G. Dresselhaus, M.S. Dresselhaus, London, Imperial college press, Physical properties of carbon nanotubes. (1998).
[19] Z. Ferdows, R. Lake, Appl. Phys. Lett 97.21 (2010) 212102.
[20] H. Sevinçli, M. Topsakal, and S. Ciraci, Phys. Rev. B 78 (2008) 245402.
[21] L. Rosales, M. Pacheco, Z. Barticevic, A. Latgé, and P. A. Orellana, Nanotechnol 20 (2009) 095705.
[22] C. Pan, J. He, D. Yang, K. Chen, J. Nanomaterials. 2016 (2016) 6093673.
)