بررسی خوص ساختاری و الکترونی بلور و نانوسیم های ایندیوم ارسناید در دو فاز زینک بلند و ورتسایت با استفاده از نظریه تابعی چگالی

امروزه تولید و مطالعه نانوساختار ها بویژه نانوساختارهای تک بعدی با ترکیبات مختلف فلزی (آلیاژ)، اکسید ها و نیمه رساناها، با روند رو به رشدی همراه بوده است. هم چنین نسل جدید دستگاه های الکترونی مینیاتوری سبب شده اند که نانوساختارها مورد توجه بیشتری قرار گیرند. در چند سال گذشته سیم های کوانتومی با عنوان نانوسیم ها و نانومیله ها توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. نانو سیم های نیمرسانا دارای خصوصیات اپتیکی و الکترونی ویژه ای هستند و در ابزارهایی که برای اندازه گیری در ابعاد نانو مورد استفاده قرار می گیرند، کاربرد دارند. یکی از نمونه های مهم در تکنولوژی ایندیوم آرسناید است. این نانو ساختار در ساخت دیودهای نوری، حسگرها و ترانزیستور اثر میدان بکار می رود و معمولا توسط ساز و کار بخار- مایع- جامد و در مجاورت ذرات طلا رشد داده می شود. با توجه به مطالب ذکر شده، در این پژوهش، خواص ساختاری، الکترونی و مغناطیسی بلور و نانوسیم ایندیوم ارسناید مورد بررسی قرار گرفته است. ایندیوم آرسناید دارای دو فاز بلندروی و ورتسایت است که در حالت انبوهه فاز پایدار آن بلندروی می باشد. با محاسبه انرژی همدوسی حالت انبوهه، پایداری دو فاز بررسی کرده ایم و نتیجه بدست آمده از محاسبات، پایداری فاز بلندروی در حالت انبوهه را تایید می کند. برای شبیه سازی نانوسیم های هگزاگونال ساختار بلندروی را در جهت [111] و ساختار ورتسایت را در جهت [0001] برش داده ایم. در این پژوهش سعی شده است که با تغییر اتم های لبه ای در نانوسیم های فاز بلندروی، نقش اتم های لبه ای در خواص مغناطیسی و پایداری مورد بررسی قرار گیرد. با محاسبه انرژی همدوسی و انرژی تشکیل، پایداری نانوسیم ها را در دو فاز بلندروی و ورتسایت بررسی کرده ایم و با رسم منحنی چگالی حالت ها و ساختار نواری خواص الکترونی مانند گاف نواری را محاسبه و نتایج را با حالت انبوهه مقایسه کرده ایم. محاسبه ها نشان می دهند که در نانوسیم های فاز بلندروی، گاف نواری نسبت به حالت انبوهه کاهش یافته در حالیکه در نانوسیم های فاز ورتسایت، گاف نواری نسبت به حالت انبوهه افزایش پیدا کرده است. همچنین مشاهده شد که حالت انبوهه فاز ورتسایت نیم رسانایی با گاف مستقیم و کوچک می باشد در حالیکه در مورد نانوسیم های همین فاز، برای قطرهای کوچک گاف غیرمستقیم است و با افزایش قطر نانوسیم، گاف مستقیم می شود. همچنین این محاسبه ها نشان می دهند که حالت انبوهه ایندیوم آرسناید در هر دو فاز غیر مغناطیسی می باشد و در حالیکه نانوسیم های فاز ورتسایت همچنان غیر مغناطیسی هستند، نانوسیم های فاز بلندروی خاصیت مغناطیسی اندکی پیدا می کنند. با محاسبه گشتاور مغناطیسی کل و گشتاور مغناطیسی اتم ها در نانوسیم های فاز بلندروی مشاهده شد که گشتاور مغناطیسی اتم های لبه ای بیشتر از دیگر اتم ها می باشد، که دلیل آن ، قطع شدن پیوندها در لبه و سطح نانوسیم است که باعث ایجاد پیوند های آویزان می شود. کلیه ی محاسبه های این دستگاه با استفاده از کدهای محاسباتی pwscf و wien2k و بر پایه ی نظریه ی تابعی چگالی انجام شده است.