نویسندگان

گروه فیزیک، دانشکده مهندسی انرژی و فیزیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران

چکیده

در این مقاله تأثیرات اندازه و جهت‌گیری رشد و همچنین تأثیر آلائیدگی با مولکول آمونیاک (NH3)، بر خواص الکترونی نانوسیم کربنی با ساختار الماسی اشباع شده با هیدروژن (DNw:H) بررسی شده است. این بررسی به روش نظریه تابعی چگالی (DFT) و حل معادله کوهن- شم با رهیافت میدان خودسازگار (SCF) و با در نظر گرفتن تقریب چگالی موضعی (LDA) انجام گرفت. ریخت‌شناسی نانوسیم‌ها از نوع استوانه‌ای با جهت‌گیری رشد [111] و سطح جانبی آنها توسط اتم‌های هیدروژن، اشباع شده است. نتایج محاسبات نشان می‌دهد گاف نواری این نانوسیم‌ها به علت بالا بودن نسبت سطح به حجم و به وجود آمدن تراز‌های سطحی، از گاف الماس انبوهه، کوچک‌تر است. نتایج محاسبات ناشی از آلائیدگی مولکول آمونیاک با یکی از اتم‌های کربن سطح جانبی نانوسیم الماس اشباع شده با هیدروژن در جهت [100]، منجر به کاهش گاف نواری شد به گونه‌ای که نانوسیم به یک نیم‌رسانای نوع n تبدیل شد.
 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Engineering energy gap of the carbon saturated nanowire and investigating the ammonia molecule doping effects by using the initial calculations (Ab initio)

نویسندگان [English]

  • F marsusi
  • S M monavari

چکیده [English]

In this paper size effects, growth orientation and also doping by Ammonia molecule (NH3) on the carbon nanowire properties with saturated diamond structure by (DNw:H) have been investigated. This study was carried out using DFT theory and Kohn-Sham equation by self-consistent field (SCF) that performed by local density approximation (LDA). The nanowires morphology is cylindrical with [111] growth orientation and their lateral surface was saturated by hydrogen atoms. The results show that band gap of these nanowires is smaller to bulk diamond due to high surface to volume ratio and formation surface level. The results of ammonia molecule doping with carbon surface atoms at saturated diamond nanowire in [100] orientation lead to decrease in band gap until nanowire converted into a n-type semiconductor.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dopant
  • Ammonia
  • Diamond
  • cut of energy
  • growth orientation
  • self-consistent field
  • density of states
  • quantum confinement
  • band gap
  • nanowire
  • density functional theory

1. G A Mansoori, “Advances in atomic & molecular nanotechnology”, United Nations Tech Monitor, UN-APCTT Tech Monitor, 53 (2002) 59.‌ 2. D Appell, “Nanotechnology: Wired for Success”, ed: Nature Publishing Group (2002) 553. 3. K E Drexler et al., “Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing, and Computation”, John Wiley & Sons, Inc (1992).‌ 4. T Mikolajick, et al., Physica Status Solidi (RRL)-Rapid Research Letters 7 (10) (2013) 793. 5. S Ijima, Nature 345 (1991) 56. 6. A Hirsch, Nature Mater 9 (11) (2010) 868. 7. Hsu, Chih-Hsun, et al., Nano Letters 10 (9) (2010)‌ 3272. 8. S Koizumi, K Watanabe, F Hasegawa, and H Kanda, Science 27 Issue 3 (4) (2001) 227. 9. A Shenderova, V V Zhirnov, and D W Brenner, Critical Reviews in Solid State and Material Sciences 27 (3-4) (2002) 227. 10. Yu, Yuan, Liangzhuan Wu, and Jinfang Zhi, Angewandte Chemie International Edition 53 (52) (2014) 14326. 11. A S Barnard, S P Russo, and I K Snook, Physical Review B The American Physical Society, 68 (23) (2003) 235407.‌ 12. N W Ashcroft and N D Mermin, “Solid State Physics”, Philadelphia, Saunders College (1976) 156. 13. W Kohn and L J Sham, Physical Review 140, 4 A (1965) 1133.‌ 14. A S Barnard, S P Russo, and I K Snook, Surface Science 538 (3) (2003) 204.

تحت نظارت وف بومی