مطالعه نانو نیمه هادی ها با استفاده از روش های محاسباتی

نانوساختارهای بور، cnhn، bc2n و cxny به عنوان ساختارهای نیمه هادی برخلاف نانو لوله های کربنی به صورت کامل مورد مطالعه ساختاری و الکترونی قرار نگرفته اند. برای این نانو لوله ها اطلاعات نسبتاً کمی در دسترس است. هدف از این رساله استفاده از نظریه تابعی چگالی اسپین قطبیده به منظور بدست آوردن ویژگی های الکترونی و ساختاری نانوساختارهای ذکر شده است. در بخش اول پروژه، جذب گازهای مختلف بر روی نانو لوله بور مطالعه شد. مشخص شد که اکسیژن تأثیر شگرفی بر روی خواص الکترونی این نانو لوله دارد. در ادامه صفحه cnhn که گرافَن نامیده می شود مورد مطالعه ساختاری و الکترونی قرار گرفت. مطالعه اثرات جایگزینی و نقص در این ساختار نشان داد که ناخالصی بور و نیتروژن به ترتیب نیمه هادی نوع p و n ایجاد می کنند. به علاوه، نقص استون والز و تهیجا بر روی ساختار الکترونی باعث ایجاد نیمه هادی نوع n می-شود. در بخش سوم، نانو لوله bc2n را مطالعه کردیم. بعد از پیدا کردن پایدارترین چینش برای این استوکیومتری، اتم تیتانیوم را در جایگاه های مختلف بر روی نانو لوله جذب کردیم. مشخص شد که بهترین جایگاه برای جذب اتم تیتانیوم در وسط حلقه ای است که از شش اتم کربن تشکیل شده باشد. در مرحله بعد، ترکیب تیتانیوم و نانو لوله به عنوان ذخیره کننده گاز هیدروژن مورد مطالعه قرار گرفت. این کمپلکس توانایی جذب 8% وزنی گاز هیدروژن را دارد. در بخش آخر، نانو لوله های cxny(x=3, n=1,4) مطالعه شد. اثرات نقص و ناخالصی بر روی خواص الکترونی و ساختاری این نانو لوله ها بررسی شد. در نانو لوله c3n چهار نوع متفاوت با نقص استون والز برحسب خواص الکترونی و ساختاری پدیدار شد. چرخش پیوند جانبی n-c مطلوب ترین چرخش در این نقص است. نقش نقص تهیجا نیز بررسی شد. نتایج نشان داد که حذف اتم کربن از اتم نیتروژن پایدارتر است. در ادامه خواص الکترونی و ساختاری ساختار نقص دار نانو لوله g-c3n4 مطالعه شد. به هنگام حذف شدن اتم، بازسازی پیوند در محل نقص اتفاق می افتد. همچنین نقش چرخش پیوند c/n بر روی خواص ذکر شده مطالعه شد. نتایج مشخص ساخت که چرخش پیوندn1-c3 پایدارترین چرخش است.