نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکدة فیزیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان

چکیده

آرسنین یکی از اعضای گروه بزرگی از ساختارهای دو بعدی است که در پروژۀ حاضر ساختار تک‌لایه و نانونوارهای آن را بر پایۀ نظریۀ تابعی چگالی مورد بررسی قرار داده‌ایم. در این بررسی پس از محاسبۀ ساختار نواری تک‌لایه، اثر عرض را بر ساختار نواری نانونوارها از زاویۀ پدیدۀ محدود شدگی کوانتمی مورد بحث قرار داده‌ایم. نتایج اثر متفاوت پدیدۀ محدود شدگی کوانتمی بر نقاط مختلف هر نوار در ساختار نواری را نشان می‌دهد که عامل گذار گاف غیر مستقیم به مستقیم در اثر کاهش عرض نانونوارهای آرمچیر است. همچنین خواص رسانندگی الکتریکی تک‌لایۀ آرسنین از طریق محاسبۀ تحرک‌پذیری حامل‌های بار به دست آمده و اثر کرنش تک محوری ساختار بلوری بر آنها بررسی شده است. برای بررسی تحرک‌پذیری، از نقص‌های ساختار بلوری صرف نظر شده و تنها پراکندگی فونونی بر مبنای رابطۀ تاکاگی مد نظر قرار گرفته است. در این روند تمرکز بر دقت کمّی مقادیر به دست آمده برای تحرک‌پذیری حامل‌های بار نبوده و ناهمسانگردی موجود بین تحرک‌پذیری در دو راستای آرمچیر و زیگراگ محوریت بحث را به خود اختصاص داده است. نتایج محاسبات حاکی از ناهمسانگردی قابل توجه تحرک‌پذیری در دو راستای آرمچیر و زیگزاگ و تاثیر بسزای کرنش تک محوری ساختار بلوری بر آن است. همچنین تفاوت چشمگیری بین تحرک‌پذیری الکترون‌ها و حفره‌ها در راستای آرمچیر از جمله نتایج کلیدی قابل اشاره است‏.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Electronic structure and electrical conductance properties of two-dimensional arsenin

نویسندگان [English]

  • I Abdolhosseini Sarsari
  • F Ferdowsi

Department of Physics, Isfahan University of Thecnology, Isfahan, Iran

چکیده [English]

Arsenene is one of the members of a large group of two-dimensional structures that in the present project, we have investigated the single layer structure and its nanoribbons based on density functional theory. In this study, after calculating the single layer band structure, we discussed the effect of width on the band structure of nanoribbon from the angle of quantum limiting phenomenon. The results show the different effect of quantum limiting phenomenon on different points of each band in the band structure, which is the cause of indirect-direct gap transition due to the reduction of the width of armchair nanoribbon. Also, the electrical conductance properties of arsenene single layer have been obtained by calculating the mobility of load carriers and the effect of uniaxial strain of crystalline structure on them has been investigated. In order to investigate the mobility, crystalline structure defects have been neglected and only phonon dispersion is considered based on Takagi relationship. In this process, the focus is not on the quantitative accuracy of the obtained values for the mobility of load carriers and the existing anisotropy between mobility in the two directions of armchair and zigzag has been the focus of the discussion. The results of the calculations show a significant anisotropy of mobility in the two directions of armchair and zigzag and the effect of uniaxial strain of crystal structure on it. Also, a significant difference between the mobility of electrons and holes in the direction of armchair is one of the key results.

کلیدواژه‌ها [English]

  • nanoribbon
  • bandstructure
  • mobility
  • anisotropy
  1. H Castro Neto, F Guinea, N M R Peres, K S Novoselov, and A K Geim, Mod. Phys. 81 (2009) 109.
  2. M I Katsnelson,, “Graphene: Carbon in Two Dimensions”, Cambridge University Press, Cambridge ( 2012).
  3. C Liu, H Jiang, and Y Yao, Rev. B 84 (2011) 195430.
  4. N D Drummond, V Zolyomi, and V I Fal’ko, Rev. B 85 (2012) 075423.
  5. M Ezawa, New J. Phys. 14 (2012) 033003.
  6. P Vogt, P De Padova, C Quaresima, J Avila, E Frantzeskakis, M C Asensio, A Resta, B Ealet, and G Le Lay, Rev. Lett. 108 (2012) 155501.
  7. A Fleurence, R Friedlein, T Ozaki, H Kawai, Y Wang, and Y Yamada-Takamura, Rev. Lett. 108 (2012) 245501.
  8. L Li, Y Yu, G J Ye, Q Ge, X Ou, H Wu, D Feng, X H Chen, and Y Zhang, Nanotechnol. 9 (2014) 372.
  9. M Zeraati, S M Vaez Allaei, I Abdolhosseini Sarsari, M Pourfath, and D Donadio, Rev. B 93, 8 (2016) 85424.
  10. S Takagi, A Toriumi, M Iwase, and H Tango, IEEE Trans. Electron Devices, 41, 12 (1994) 2363.
  11. J Qiao, X Kong, Z X Hu, F Yang, and W Ji, Commun. 5 1 (2014) 4475.
  12. R Fei and L Yang, Nano Lett. 14, 5 (2014) 2884.