محاسبه ساختار الکترونی و ایجاد گاف نواری در نانولایه ی گرافن با نظریه ی تابعی چگالی

در این پژوهش به بررسی ایجاد گاف نواری در گرافن با استفاده از چینش بر روی لایه ی بورنیترید شش-گوشی پرداخته شده است. به این منظور ویژگی های ساختاری و الکترونی تک لایه های گرافن و بورنیترید، و دستگاه دولایه ای گرافن/بورنیترید مورد بررسی قرار گرفته است. محاسبات برپایه نظریه ی تابعی چگالی و با استفاده از کد محاسباتی pwscf مبتنی بر شبه پتانسیل انجام شده است. نتایج عدم وجود گاف نواری در گرافن و عایق بودن بورنیترید را تأیید می کند. توزیع چگالی بار تک لایه های گرافن و بورنیترید، پیوند کووالانسی بین اتم های کربن و پیوند یونی بین اتم های بور و نیتروژن را نشان می دهد. پایدارترین ساختار دستگاه دولایه ای گرافن/بورنیترید به صورت روی هم چینی ab(boron) است که در آن یک اتم کربن بالای اتم بور و اتم کربن دیگر بالای مرکز شش گوشی لایه ی بورنیترید قرار می گیرد. ساختار نواری و چگالی حالت ها برای پایدارترین ساختار، بیان از ایجاد گاف نواری درحدود mev 53 در گرافن دارد. به منظور اصلاح گاف نواری ایجاد شده، اثر کرنش تراکمی عمودی، کرنش کششی و تراکمی درون صفحه ای بر ساختار نواری دستگاه دولایه ای گرافن/بورنیترید مورد بررسی قرار گرفته است. طبق محاسبات انجام شده، گاف نواری گرافن در نقطه ی k، در دستگاه دولایه ای گرافن/بورنیترید با افزایش کرنش تراکمی عمودی، افزایش می یابد و با افزایش کرنش کششی و تراکمی درون صفحه ای به ترتیب افزایش و کاهش می یابد.