بررسی ترازهای اکسیتونی در گرافین

گرافینها ساختارهای دوبعدی کربنی هستند که در آنها اتمهای کربن در یک تقارن هگزاگونال به شکل لانه زنبوری مرتب شده اند و به خاطر سهولت ساخت مورد توجه بسیاری قرار گرفته اند. این ساختارها با توجه به شرایط فیزیکی اعمالی می توانند خاصیت فلزی و نیمرسانایی از خود نشان دهند. گرافینها می توانند تک لایه، دولایه یا چندلایه باشند که ما در این پایاننامه گرافینهای تک لایه و دولایه را مورد بررسی قرار داده ایم که در آن ابتدا به بررسی شرایط لازم برای ایجاد گاف در این دو ساختار پرداختیم. سپس به بررسی طیف جذب، و در نهایت انرژی بستگی حالت پایه اکسیتونی را در گرافین تک لایه برای عرضها و ضخامتهای مختلف لایه گرافینی و در دولایه برای میدانهای الکتریکی خارجی متفاوت و همچنین برای ضخامت های مختلف لایه گرافینی بررسی کردیم. اثرات لبه ای همچون انرژی جهشی نزدیکترین همسایه دوم داخل صفحه ای، انرژی جهشی نزدیکترین همسایه دوم بین لایه ای، و انرژی محلی، نیز در گرافین دولایه تحت بایاس در نظر گرفته شد. به منظور محاسبه انرژی بستگی از معادله بته- سالپیتر و روش وردشی استفاده کردیم. نتایج بدست آمده نشان می دهد که مقدار گاف انرژی در نانونوارهای آرمچیر بطور معکوس متناسب با عرض آنهاست و در دولایه مقدار آن با افزایش میدان الکتریکی قائم اعمالی افزایش می یابد. نتایج نشان می دهد که با افزایش عرض نانونوارها، انرژی بستگی اکسیتونی کاهش می یابد، و در دولایه با افزایش میدان الکتریکی، انرژی بستگی اکسیتونی بواسطه افزایش گاف انرژی افزایش می یابد و در هر دو نوع گرافین تک لایه و دولایه، انرژی بستگی وابستگی چندانی به ضخامت لایه گرافینی ندارد و بطور جزئی افزایش می یابد.