محاسبه ساختلر الکترونی نانولوله های کربنی تک جداره با استفاده از اصول اولیه در حضور ناخالصی

چکیده ساختار الکترونی یک نانولوله کربنی تک جداره برحسب بردار کایرال (n,m) تعیین می شود. برای حالتی که (2n+3)/3 یک عدد صحیح باشد آنها خصوصیات فلزی و در بقیه حالات نیم رسانا هستند. همچنین، وقتی کهm=0 نانولوله از نوع زیگزاک و در حالت m= n از نوع آرمچیر است. در بقیه حالات از نوع کایرال هستند. چنین خصوصیاتی می توانند برای طراحی ادوات الکترونیک در مقیاس نانو به دلیل کنترل روی خواص الکترونی آنها مفید باشند. نانولوله های کربنی تک دیواره و چند دیواره به علت داشتن خواص مکانیکی و الکترونیکی منحصر به فردشان کاربردهای متنوعی پیدا کردند که از جمله می توان به استفاده از آنها به عنوان حسگرهایی با دقت بسیار بالا برای تشخیص مواد در غلظت-های بسیار پایین و با سرعت بالا اشاره کرد. در تعیین خصوصیات بالا همان طوری که اشاره شد مشخصات ساختار الکترونی نقش مهمی دارد. از این رو اگر بتوان آنها را به صورت کیفی محاسبه کرد می تواند در کاربردهای بعدی مهم باشد. هدف ما در این پایان نامه در مرحله اول فراگیری نظریه تابعی چگالی بوده که یک تکنیک نسبتاً قوی برای مطالعه نظری است. برای مقاصد بعدی نحوه کار با نرم افزار محاسباتی vasp است که در آن از روش اصول اولیه با در نظر گرفتن تئوری بالا می باشد. از جمله مزایای این نرم افزار اجرای آن در محیط windowsبوده که در آن از یک مجموعه بردار موج تخت به عنوان پایه برای تعیین انرژی سیستم و حل معادلات کوهن- شم استفاده می کند. سپس با در نظر گرفتن یاخته واحد نانولوله کربنی های مختلف آرمچیر و زیگزاگ و همچنین پارامترهای اولیه آنها، خصوصیات الکترونی مانند چگالی حالات الکترونی، ساختار نوار انرژی و توزیع بار الکترونی را تعیین می کنیم. در آخر با در نظر گرفتن ناخالصی های مختلفی مانند نیتروژن و بورون نتایج قبل را تکرار و مقایسه می کنیم.