مطالعه پایداری و فاصله درون جداری نانولوله‌های دو جداره سیلیکون کارباید (0، 6)@( n ، 0) با روش vdW-DFT

مولاروی, طیبه; مطهری‌نژاد, مهدی; حسامی پیله‌رود, سعید

doi:10.29252/ijpr.18.4.705

مطالعه پایداری و فاصله درون جداری نانولوله‌های دو جداره سیلیکون کارباید (0، 6)@( n ، 0) با روش vdW-DFT

نویسندگان

طیبه مولاروی

مهدی مطهری‌نژاد

سعید حسامی پیله‌رود

دانشکده فیزیک و مهندسی هسته‌ای، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود

https://doi.org/10.29252/ijpr.18.4.705

چکیده

در این پژوهش با استفاده از اصول اولیه مبتنی بر نظریه تابعی چگالی با در نظر گرفتن نیروهای واندروالس، پایداری و ساختار الکترونی نانولوله‌های دوجداره سیلیکون کارباید زیگزاگ (0، n)@ (0،6) شامل 17-11 n= مورد بررسی قرارگرفته است. با محاسبه انرژی تشکیل و انرژی پیوندی هر یک از نانولوله‌‎ها، وجود یک نانولوله دو جداره با انرژی و فاصله درون جداری مطلوب به لحاظ پایداری در این دسته مشخص شده است. نتایج نشان می‌دهند نانولوله خارجی (13،0) مطلوب‌ترین مزدوج برای نانولوله داخلی (6،0) با فاصله درون جداری حدود Å 53/3 می‌باشد. محاسبات ساختاری نشان می‌دهند که تمام نانولوله‌‎های مورد بررسی نیم‌رسانا هستند وگاف‌های انرژی آنها از تک جداره به دوجداره کاهش می‌یابند. همچنین با افزایش قطر نانولوله، گاف نواری آن افزایش می‌یابد و در پایدارترین نانولوله دو جداره مقدار آن حدود 216/0 الکترون ولت می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

نظریه تابعی چگالی

نانولوله دو جداره سیلیکون کارباید

ساختار نواری

پایداری

عنوان مقاله English

Study of the stability and interwall distance of (6,0)@(n,0) double-walled silicon carbide nanotubes by the vdW-DFT method

نویسندگان English

T Movlarooy

M Motaharinezhad

S Hessami Pilehrood

چکیده English

In this work, the stability and electronic structure of zigzag double-walled silicon carbide nanotubes (DWSiCNTs) (6,0)@(n,0) (with n=11-17) were investigated by using ab initio Van der Waals density functional. By calculating the formation energy and the binding energy of each double walled nanotube, the best interwall distance for the outer nanotube was indicated. The results revealed that (13,0) nanotube could be the best external nanotube for the (6,0) internal nanotube with 3.53 Åinterwall distance to make (6,0)@(13,0) DWSiCNT. The structural calculations also revealed that all studied silicon carbide nanotubes were semiconductors and their energy gap decreased from the single one to the double-walled one. Moreover, with raising the nanotube diameter, the energy gap increased, such that at the most stable double-walled nanotube, its value was about 0.216 eV.

کلیدواژه‌ها English

density functional theory

double-walled silicon carbide nanotube

band structure

stability

1. N Ghajari Bardar, A Kompany, T Movlarooy, F Roozban, and M majidiyan, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 325 (2012) 42.
2. T Movlarooy, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 441 (2017) 139.
3. D Vahedi Fakhrabad, T Movlarooy and N Shahtahmasebi, Phys. Status Solidi B 249 (2012)1027.
4. S Iijima, T Ichihashi, Nature 363 (1993) 603.
5. T Movlarooy, S M Hosseini, A Kompany and N Shahtahmasebi, Computational Materials Science 49 (2010) 450.
6. M S Dresselhaus, G Dresselhaus, and P H Avouris, “Carbon Nanotubes Synthesis, Structure, Properties, and Applications”, Springer, Topics in Applied Physics 80 (2001).
7. T Movlarooy, S M Hosseini, A Kompany and N Shahtahmasebi, Phys. Status Solidi B 247 (2010) 1814.
8. J Sha, J Niu, X Ma, J Xu, X Zhang, Q Yang, and D Yang, Adv. Mater. 14 (2002)1219.
9. T Movlarooy, S M Hosseini, A Kompany and N Shahtahmasebi, International Journal of Nanoscience 10 (2011) 587.
10. T Movlarooy, Chin. Phys. Lett. 30 (2013) 077301.
11. P Marsi, Surf. Sci. Rep. 48 (2002)1.
12. X H Sun, C P Li,W K Wong, N B Wong, C S Lee, S T Lee, and B K Teo, J. Am.Chem. Soc. 124 (2002) 14464.
13. M Menon, E Richter, A Mavrandonakis, G Froudakis, and A N Andriotis, Phys. Rev. B 69 (2004) 115322.
14. A Huczko, M Bystrzejewski, H Lange, A Fabianowska, S Cudzilo, A Panas, M S Cudzilo, A Panas, and M Szala, J. Phys. Chem. B. 109 (2005)16244.
15. Y H Gao, Y Bando, K Kurashima, and T Sato, Journal of Materials Science 37 (2002) 2023.
16. T Taguchi, N Igawa, H Yamamoto, S Shamoto, and S Jitsukawa, Physica E 28 (2005) 431.
17. W M Zhou, B Yang, Z X Yang, F Zhu, L J Yan, and Y F Zhang, Appl. Sci. 252 (2006) 5143.
18. K Adhikari and A K Ray, Sol. State comm. 151 (2011) 430.
19. R Moradian, S Behzad, and R Chegel, Physica E 42 (2009) 172.
20. K Berland and P Hyldgaard, Phys. Rev. B 89 (2014) 035412.
21. P Ordejon, E Artacho, and J Soler, Phys. Rev. B 53 (1996) 10441.
22. S H Jhi, D J Roundy, S G Louie, and M L Cohen, Sol. St. Comm. 134 (2005) 397.