محاسبه ی تغییرات گاف انرژی سلول های خورشیدی بر مبنای نقطه ی کوانتومی نیترید بور

ادوات اپتوالکترونیکی نیازمند موادی هستند که گاف انرژی آن ها در محدوده ی معینی باشد. نقاط کوانتومی، این ویژگی را فراهم می آورند، به گونه ای که می توانند با تغییر گاف انرژی، محدوده ی مورد نظر آن را برای ما ایجاد کنند‎.‎‎ ‏آن ها ‎نانوذراتی با خصوصیات نوری منحصربه فرد می باشند، که امروزه بسیار مورد توجه اند. از موادی که اخیراً در سلول های فوتوولتائیک مورد توجه دانشمندان قرار گرفته، ‎‏گرافین و نیترید بور را می توان نام برد که نیترید بور سبک ترین ترکیب‎ ‎‎‎‎ ‎iii-‎v است. نیترید بور شش گوشی ساختاری شبیه به گرافین دارد ولی برخلاف گرافین که ماده ای رساناست‏، گاف انرژی ‏نسبتاً بزرگی ‏دارد، بنابراین در دسته ی نیم رساناها جای می گیرد. رهیافت های بسیاری برای تنظیم گاف انرژی این دو ماده پیشنهاد شده است‎‎ که از آن جمله می توان به کشش، نقص، کاهش ابعاد به صورت نانو روبان، اعمال پتانسیل و میدان الکتریکی خارجی، آلاییدن و یا اضافه کردن مواد شیمیایی مثل هیدروژن اشاره کرد. ‏همچنین شکست تقارن در گرافین منجر به باز شدن گاف آن در سطح فرمی خواهد شد. علاوه بر آن با آلاییدن شبکه ی گرافین با اتم های بور و نیتروژن نیز می توان به گافی هر چند کوچک در ساختار آن دست پیدا کرد که در این صورت نیم رسانای نوع p‏ و ‎n‎‏ به ترتیب با جانشینی اتم های بور و نیتروژن به جای اتم کربن در ساختار گرافین به دست خواهد آمد. ‎‎‏بعلاوه با ترکیب دو ساختار گرافین و نیترید بور می توان ساختارهای جالبی به دست آورد. در این پایان نامه با معرفی یک نقطه ی کوانتومی و تغییر دادن اتم ها و ساختار آن در ترکیبات نیترید بور، تغییر گاف انرژی را بررسی می کنیم. محاسبات پروژه ی حاضر با استفاده از برنامه ی pwscf از بسته ی نرم افزاری ‏کوانتوم اسپرسو انجام شده است. این برنامه بر اساس نظریه ی تابعیِ چگالی و با در نظر گرفتن امواج تخت به عنوان توابع موج پایه در بسط توابع موج الکترونی و استفاده از شبه پتانسیل بنا شده است. در این محاسبات از شبه پتانسیلی فوق نرم مبنی بر تقریب گرادیان تعمیم یافته و تابعیِ تبادلی-همبستگیِ ‎pbe ‎‏ استفاده شده است‎.