نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

• قاسم فروزانی ¹
• دستان هرمزی نژاد ²

¹ پیام نور شیراز

² گروه فیزیک دانشگاه پیام نور، صندوق پستی 19395-3697 ، تهران، ایران.

چکیده

گرافن با ویژگی‌های استثنایی خود، ماده‌ای پیشرو در فناوری‌های مدرن محسوب می‌شود. با این حال، صفر بودن گاف انرژی در ساختار الکترونی آن، استفاده از گرافن را در کاربردهای پیشرفته مانند اپتوالکترونیک و محاسبات کوانتومی محدود می‌کند. این تحقیق اثر آلایش گرافن با عناصر گروه Ш (بور، آلومینیوم، گالیم و ایندیم) را برای بهبود خواص آن بررسی می‌کند. با استفاده از نظریه تابعی چگالی (DFT) و تقریب چگالی موضعی (LDA) در نرم‌افزار Quantum Espresso و ابزارهای BURAI و YAMBO، خواص ساختاری و الکترونی تحلیل شدند. آلایش متوسط بور (~68/16%) منجر به ایجاد گاف انرژی 6/0 تا 8/0 الکترون‌ولت شد، در حالی که آلایش زیاد گالیم (50%) گافی حدود ~2 الکترون‌ولت ایجاد کرد که موجب بهبود جذب نور مرئی شد. آلایش آلومینیوم و ایندیم باعث بهبود خواص اپتوالکترونیکی شد و ایندیم چگالی حالات نزدیک به سطح فرمی و جذب مادون قرمز را افزایش داد. شبیه‌سازی دینامیک مولکولی تأیید کرد که آلایش، پایداری ساختاری گرافن و عملکرد آن را حفظ می‌کند. این پژوهش پتانسیل آلایش دقیق برای بهینه‌سازی گرافن در حسگرهای نوری، دستگاه‌های اپتوالکترونیکی و فناوری‌های کوانتومی را برجسته می‌کند.

کلیدواژه‌ها

• گرافن
• آلایش
• عناصر گروهШ
• گاف نواری
• نظریه تابعی چگالی