نویسندگان

1 دانشکده فیزیک مهندسی، دانشگاه صنعتی کرمانشاه، کرمانشاه

2 گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه ملایر، ملایر

چکیده

در این مقاله، خواص اپتیکی و ظرفیت گرمایی نانوتیوب‌های کربنی آلاییده با اتم نیتروژن در حضور میدان الکتریکی خارجی، با استفاده از روش تابع گرین در تقریب تنگ بست بررسی شده است. افزودن ناخالصی و اعمال میدان‌های خارجی باعث ایجاد تغییرات در چگالی حالت‌ها، خواص اپتیکی، رسانندگی الکتریکی و هدایت گرمایی نانوتیوب‌های کربنی می‌شود. گاف انرژی با افزایش اندازه میدان الکتریکی کاهش یافته و به صفر می‌رسد و این اثرات در نانوتیوب‌های با شعاع بزرگ‌تر بیشتر است. تعداد و انرژی ‌قله‌ها در طیف چگالی حالت‌ها و طیف اپتیکی به مقدار میدان الکتریکی و درصد ناخالصی بستگی دارد. در این دسته از نانوتیوب‌ها، رسانندگی الکتریکی و هدایت گرمایی با دما افزایش یافته و پس از رسیدن به مقدار بشینه مجدداً کاهش می‌یابد. در حضور میدان، رفتار نانوتیوب‌های خالص و آلاییده متفاوت است. در محدوده دمایی بزرگ، با افزایش درصد ناخالصی و افزایش شدت میدان، مقدار پارامترهای محاسبه شده برای نانوتیوب‌های خالص و آلاییده کاهش می‌یابد

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation the Optical Properties and thermal conductivity of N-doped Carbon Nanotubes in the presence of Electric field

نویسندگان [English]

  • S Behzad 1
  • R Chegel 2

چکیده [English]

The optical properties and thermal conductivity of carbon nanotubes in the presence of Nitrogen doping and electric field investigated via the Green's function method and tight binding approximation. The doping and external fields lead to modifications in the density of state (DOS), optical properties, electrical and thermal conductivity. The band gap decreases by the electric field until reaches zero and nanotubes with larger radius are more sensitive than small ones. The number and energies of peaks in the in the DOS and optical spectra are dependent on the electric field strength and doping concentration. The electrical and thermal conductivity increases with temperature until reaches maximum value then decreases. The behaviors of these parameters in the external electric field are different for pure and doped systems. By increasing the doping concentration and electric field strength, they decreases in higher temperature.

کلیدواژه‌ها [English]

  • nanotube
  • tight binding approximation
  • Optical properties
  • thermal conductivity
  • nitrogen impurity

1. R Moradian, R Chegel, and S Behzad, Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures 42 (2010) 1850. 2. R Saito, M Fujita, G Dresselhaus, and M S Dresselhaus, Applied Physics Letters 60 (1992) 2204. 3. S Reich, J Maultzsch, C Thomsen, and P Ordejón, Physical Review B 66 (2002) 035412. 4. A Zarifi, T G Pedersen, T Physical Review B 77 (2008) 085409. 5. A Zarifi, T G Pedersen, Physical Review B 80 (2009) 195422. 6. A Zarifi and T G Pedersen, Physical Review B 74 (2006) 155434. 7. S H Lim, R Li, W Ji, and J Lin, Physical Review B 76 (2007) 195406. 8. L Wirtz and A Rubio, AIP Conference Proceedings, 685 (2003) 402. 9. J Ye, Q Shao, X Wang, and T Wang, Chemical Physics Letters 646 (2016) 95. 10. T Koretsune, S Saito, Physical Review B 77 (2008) 165417. 11. R A Espejel-Morales, S López-Moreno, A G Calles, J L Morán-López, European Physical Journal D 67 (2013). 12. S Bao, J Zheng, G Yang, and J Chen, Physica B: Condensed Matter 404 (2009) 4090. 13. H S Ahn, K R Lee, D Y Kim, S Han, Applied Physics Letters 88 (2006). 14. J Wei, H Hu, H Zeng, Z Zhou, W Yang, P Peng, Physica E Low-Dimensional Systems and Nanostructures 40 (2008) 462. 15. H Mousavi and R Moradian, Solid State Sciences, 13 (2011) 1459. 16. P Ayala, R Arenal, M Rümmeli, A Rubio, and T Pichler, Carbon 48 (2010) 575. 17. R Chegel and S Behzad, Journal of Physics and Chemistry of Solids 73 (2012) 154. 18. T H Cho, W S Su, T C Leung, W Ren, and C T Chan, Physical Review B 79 (2009) 235123. 19. Y R Chen and C I Weng, Carbon 45 (2007) 1636. 20. C Shao, J Xia, J Zhang, Q Shao, Physica E Low-Dimensional Systems and Nanostructures 59 (2014) 88. 21. R Chegel, Physica B: Condensed Matter 499 (2016) 1. 22. R Chegel, Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures 84 (2016) 223. 23. M Esrafili, H Behzadi, and A DFT, Struct. Chem. 24 (2013) 573. 24. S B Fagan, R Mota, A J R da Silva, and A Fazzio, Nano Letters 4 (2004) 975. 25. H Khalfoun, P Hermet, L Henrard, S B Latil, and N Codoping, Physical Review B 81 (2010) 193411. 26. M Terrones, P M Ajayan, F Banhart, X Blase, D L Carroll, J C Charlier, R Czerw, B Foley, N Grobert, R Kamalakaran, P Kohler-Redlich, x000Fc, M hle, T Seeger, and H Terrones, Applied Physics A: Materials Science & Processing, 74 (2002) 355. 27. R Moradian, R Chegel, and S Behzad, Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures 43 (2010) 312. 28. A C M Carvalho, C G Bezerra, J A Lawlor, and M S Journal of Physics: Condensed Matter 26 (2014) 015303. 29. H Milani Moghaddam, Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures 42 (2009) 167. 30. M Rostam, M Yawar, and G Nader, Journal of Physics: Condensed Matter 20 (2008) 425211. 31. G G G P Parravicini, “Solid State Physics”, Academic Press (2000). 32. A Feyzi and R Chegel, The European Physical Journal B 89 (2016) 193. 33. H Mousavi and J Khodadadi, Physica E: Low-Dimensional Systems and Nanostructures 50(2013) 11. 34. H Bruus and K Flensberg, “Many-body Quantum Theory in Condensed Matter Physics: an introduction”, Oxford Univ. Press, Oxford, (2012). 35. A V Joura, D O Demchenko, and J K Freericks, Physical Review B 69 (2004) 165105.

تحت نظارت وف بومی