بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش، خواص الکترونی نانولولههاي تک دیواره BC3 نوع زیگ-زاگ بطور عددي مطالعه شده است. در محاسبات عددي از روش تنگ بست، رهیافت تابع گرین تعمیم یافته و فرمول بندي لانداور استفاده میشود. چگالی حالتهاي الکترونی، رسانندگی الکترونی و مشخصه جریان_ ولتاژ براي نانولولههاي BC3 زیگ-زاگ به ازاي قطرها وطولهاي مختلف محاسبه شده است. محاسبات نشان میدهد تغییر قطر و طول بر مشخصات الکترونی نانولوله BC3 بی تاثیر است. نتایج حاصل از این مطالعه، این نانولوله را به عنوان یک قطعه الکترونیکی مناسب پیشنهاد میکند.
مقدمه
یکی از قابلتوجهترین ویژگیهاي نانولولههاي کربنی، خواص الکترونی منحصر به فرد آنها است.[1] تغییر ویژگیهاي الکترونی نانولولهها از طریق جانشین کردن اتمهاي دیگري به جاي اتمهاي کربن، یکی از سودمندترین راههاي افزایش کاربرد نانولوله- هاست.[2] از جمله این آلایندهها اتم بور است که در ساخت باتريهاي لیتیمی استفاده میشود.[3] برخی مطالعات تجربی نشان میدهند که افزودن ناخالصی بور به نانولوله کربنی منجر به تشکیل نانولوله BC3 میگردد.[4-6] در این پژوهش چگالی حالتهاي الکترونی، رسانندگی الکترونی و مشخصه جریان ولتاژ نانولوله تک دیواره BC3 نوع زیگ-زاگ به ازاي قطرها و طولهاي مختلف محاسبه شده است. روشهاي عددي بکار رفته در این محاسبات مبتنی بر هامیلتونی تنگ بست، رهیافت تابع گرین تعمیم یافته و فرمول بندي لانداور میباشد.
روش محاسبات
در غیاب برهمکنش الکترون- الکترون بر طبق فرمولبندي لانداور، رسانندگی الکترونی، g ، در دماي صفر با احتمال عبور کل الکترونی، T - E - ، متناسب است مدلی بر طبق شکل 1 در نظر میگیریم[7]، که شامل دو قسمت چپ - - L و راست - - R که الکترود نامیده میشوند و بخش مرکزي - D - است.
نتایج
جهت بررسی اثر تغییر قطر بر خواص الکترونی نانولولههاي تک دیواره BC3، محاسبات بر روي نانولولههاي - 6‚0 - ، - 8‚0 - و - 12‚0 - - بخش - D با طول 5 سلول واحدهمچنینانجامشدهاست. با در نظر گرفتن نانولوله - 6‚0 - با طولهاي 5، 8لولو 10 س واحد، اثر تغییر طول مطالعه شدهاست. محاسبات براي سایر نانولولههاي BC3 - زیگ-زاگ - نیز انجام شده و نتایج مشابهی بدست آمده است. تعداد اتمها در سلول واحد نانولوله BC3، 4 برابر تعداد اتمها در سلول واحد نانولوله کربنی با شاخصهاي مشابه است.[8] هر یک از الکترودهاي راستسلولوچپ 2 واحد نانولوله BC3 فرض شدهاند. انرژيهاي موضعی جایگاهی اتمهاي کربن، بور و همچنین مقادیر انتگرال انتقال از مرجع[7] گرفته شده است. نوع زیگ-زاگ را نشان میدهد.
شکل 3 و 4 به ترتیب نمودارهاي چگالی حالتهاي الکترونی بر حسب انرژي و رسانندگی الکترونی نانولوله BC3 زیگ-زاگ با قطرهاي مختلف را نمایش میدهد. شکلهاي 5 و 6 به ترتیب چگالی حالتهاي الکترونی و رسانندگی الکترونی نانولوله - 6‚0 - BC3 با طولهاي مختلف را نمایش میدهند. با توجه به نمودار چگالی حالتهاي انرژي نانولوله BC3، نانولولهاي نیمه رسانا با گاف نواري ناچیز است - حدود . - 0/5 eV همان طور که نمودارهاي قطر و طولهاي مختلف نشان میدهند گاف نواري این نانولوله تحت تأثیر تغییر قطر و طول، ثابت است لذا بر خلاف نانولولههاي کربنی، نیازي به کنترل یا تفکیک قطر نانولولههاي BC3، جهت دستیابی به گاف نواري خاص نیست. شکل 7 نشان دهنده نمودار مشخصه جریان- ولتاژ نانولوله - 6‚0 - میباشد. همان طور که در شکل 7 مشاهده میشود مشخصه جریان- ولتاژ نانولوله BC3 مشابه مشخصه جریان- ولتاژ دیود بوده و نانولوله تک دیواره BC3 زیگ-زاگ به عنوان یک قطعه الکترونیک سودمند پیشنهاد میشود.
