نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 1. گروه فیزیک، دانشکدة علوم، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرمانشاه، کرمانشاه 2. گروه فیزیک، مرکز علوم‌ پایه، دانشگاه پدافند هوایی خاتم‌الانبیاء (ص)، تهران

2 2. گروه فیزیک، مرکز علوم‌ پایه، دانشگاه پدافند هوایی خاتم‌الانبیاء (ص)، تهران

چکیده

با استفاده از نظریة تابع چگالی بر پایة محاسبات اولیه، در این مقاله نانو ساختار جدید دی سولفید ژرمانیوم (GeS2) معرفی می‌شود. محاسبة انرژی همبستگی نشان می‌دهد که ساختار پیشنهادی از پایداری ترمودینامیکی خوبی برخوردار است. همچنین محاسبۀ نمودار پاشندگی فونونی به‌ وسیلة نرم‌افزار کوانتوم اسپرسو، پایداری دینامیکی این ترکیب را تأیید می‌کند. نتایج محاسبات نشان می‌دهد که دی سولفید ژرمانیوم، یک نیمرسانا با گاف انرژی غیر مستقیم حدود 9/0 الکترون ولت است که با اعمال تنش و کرنش دو محوره قابل تنظیم است. محاسبات نوری نشان می‌دهد که نانو ساختار پیشنهادی در ناحیۀ مرئی در برابر تابش فرودی، میزان جذب و بازتاب بسیار کمی را از خود نشان می‌دهد، این در حالی است که این ماده در ناحیة فرابنفش موج الکترومغناطیسی نه‌تنها جاذب خوبی است، بلکه بازتابش نسبتاً بالایی هم دارد. این خاصیت مبین آن است که این نانو ساختار می‌تواند در ساخت ابزارهای نوری و به ‌طور خاص در ساخت حفاظ نور فرابنفش مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation of electronic and optical properties of novel graphene-like GeS2 monolayer by density function theory

نویسندگان [English]

  • H R Alborznia 1
  • S T Mohammadi 2

1 1. Department of Physics, Kermanshah Branch, Islamic Azad University, Kermanshah, Iran 2. Department of Physics, Center of Basic Science, Khatam ol-Anbia (PBU) University, Tehran, Iran

2 2. Department of Physics, Center of Basic Science, Khatam ol-Anbia (PBU) University, Tehran, Iran

چکیده [English]

Electronic and optical properties of pentagonal GeS2 monolayer are investigated by first principles calculations in the framework of the density functional theory. The stability of the nanostructure is confirmed by cohesive energy calculation, as well as phonon dispersion calculation. The electronic properties simulation indicates that GeS2 monolayer is an indirect band gap semiconductor with a band gap of about 0.9 eV. Furthermore, the optical properties investigation reveals that the material exhibits a very low absorption and reflectivity in visible region of the electromagnetic spectrum. However, it has a considerable absorption and reflectivity in the ultra violet region. The results of this study, therefore, suggest that the considered structure has a good potential application in the  new generation of opto-electronic devices, especially as a UV protection layer.

کلیدواژه‌ها [English]

  • graphene-like structures
  • density functional theory
  • GeS2 monolayer
  • electrical properties
  • Optical properties

K S Novoselov et al., Science 306, 5696 (2004) 666.

2. H H Nersisyan et al., Chemical Engineering Journal 281 (2015) 218.

3. H Jeong et al., ACS Nano 9, 10 (2015) 10032.

4. J Jalilian and M Safari, Diamond and Related Materials 66 (2016) 163.

5. Y Li, Y Liao and Z Chen, Angewandte Chemie International Edition 53, 28 (2014) 7248.

6. M Naseri and J Jalilian, Materials Research Bulletin 88 (2017) 49.

7. J Jalilian, Optik - International Journal for Light and Electron Optics 127, 24 (2016) 12063.

8. M Naseri,. J Jalilian and A Reshak, International Journal of Modern Physics B 31, 8 (2017) 1750044.

9. P Blaha et al., An augmented Plane Wave+Local Orbitals Program for calculating crystal properties revised edition WIEN2k 13.1 release (2013/26/06) Wien2K users guide. ISBN 3-9501031-1-2.

10. J P Perdew, K Burke, and M Ernzerhof, Physical Review Letters 77, 18 (1996) 3865.

11. Monkhorst, H.J. and J.D. Pack, Physical Review B 13, 12 (1976) 5188.

12. G Paolo et al., Journal of Physics: Condensed Matter 21, 39 (2009) 3955.

13. Zhang, S., et al., Angewandte Chemie 127, 10 (2015) 3155.

14. H Liu et al., Nano Letters 16, 6 (2016) 3831.

15. Li, F., et al., Physical Chemistry Chemical Physics 17, 37 (2015) 24151.

16. R Abt, C Ambrosch-Draxl, and P Knoll, Physica B: Condensed Matter 194-196 (1994) 1451.

تحت نظارت وف بومی