نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 گروه فیزیک، واحد بروجرد، دانشگاه آزاد اسلامی، بروجرد، ایران.

2 گروه ریاضی، واحد بروجرد، دانشگاه آزاد اسلامی، بروجرد، ایران.

چکیده

در این مقاله خواص الکترونیکی و اپتیکی گرافن با جذب اتم‌های بور (B)، نیتروژن (N)، اکسیژن (O) و فلوئور (F) با استفاده از محاسبات ابتدا به ساکن بررسی شده است. در اثر جدب اتم‌های ذکر شده روی گرافن، اعوجاج لایۀ گرافن قابل ملاحظه است و باعث تغییر هیبریداسیون آن از sp2 به sp3 می‌شود. همچنین مشخص شد که گرافن با جذب اتم B به نیم رسانای نوع n و با جذب اتم‌های F و O به نیمه رسانای نوع p تبدیل می‌شود. در حالی‌که با جذب اتم N روی گرافن، این لایه خواص فلزی از خود نشان می‌دهد. همچنین با جذب اتم N، لایۀ گرافن مغناطیسی می‌شود در صورتی که برای بقیۀ اتم‌ها این چنین نیست. طیف جذب اپتیکی لایۀ گرافن در حالت‌های قطبش نور موازی صفحه  و عمود بر صفحه  و زاویۀ 45 درجه نسبت به لایۀ گرافن محاسبه شده است و نتایج برای جذب اتم‌های مختلف با یکدیگر مقایسه شده‌اند. مشاهده شد که در حالت  لایۀ گرافن به یک سنسور اپتیکی برای تشخیص اتم F و در حالت  به یک سنسور اپتیکی برای تشخیص اتم B در محیط تبدیل می‌شود.

کلیدواژه‌ها

[1] K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. Morzov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, A. A. Firsov. “Electric field effect in atomically thin carbon films”, Science 306 (2004) 666-669.
[2] W. Han, R.K. Kawakami, M. Gmitra, and J. Fabian, Nat. Nanotechnol. 9 (2014) 794.
[3] A.A. Balandin, S. Ghosh, W.Z. Bao, I. Calizo, D.T.F. Miao, and C.N. Lau, Nano Lett. 8 (2008) 902.
[4] G. Allaedini, E. Mahmoudi, P. Aminayi, S. Masrinda Tasrini, and A.W. Mohammad, Synth. Met. 220 (2016) 72.
[5] S. Stankovich, D.A. Dikin, G.H.B. Dommett, K.M. Kohlhaas, E.J. Zimney, E.A. Stach, R.D. Piner, S.T. Nguyen, and R.S. Rouff, Nature 442 (2006) 282.
[6] F. Schedin, A.K. Geim, S.V. Moeozov, E.W. Hill, P. Blake, M.I. Katsnelson, and K.S. Novoselov, Nat. Mater. 6 (2007) 652.
[7] I.I. Barbolina, K.S. Novoselov, S.V. Morozov, S.V. Dubonos, M. Missous, A.O. Volkov, D.A.Chiristian, I.V. Grigorieva, and A.K.Geim, Appl. Phys. Lett. 88 (2006) 013901.
[8] C.A. Di, D. Wei, G. Yu, Y. Liu, Y. Guo,, and D. Zho, Adv. Mater. 20 (2008) 3289.
[9] Y. Lu, B.R. Goldsmith, N.J. Kubert, and A.T.C. Johnson Appl. Phys. Lett. 97 (2010) 083107.
[10] Z.M. Ao, J. Yang, S. Li, and Q. Jiang, Chem. Phys. Lett. 461 (2008) 276.
[11] M. Khantha, N.A. Cordero, L.M. Molina, J.A. Alonso, and L.A. Girifalco Phys. Rev. B 70 (2004) 125422.
[12] D.M. Duffy and J.A. Blackman Phys. Rev. B 58 (1998) 7443.
[13] Y. Yagi, T.M. Briere, H.F. Marcel Sluiter, V. Kumar, A.A. Farajian, and Y. Kawazoe, Phys. Rev. B 69 (2004) 075414.
[14] D.M. Duffy, and J.A. Blackman, Surf. Sci. 415 (1998) L1016.
[15] O.V. Sedelnikova, L.G. Bulusheva, and A.V. Okotrub, J. Chem. Phys. 134 (2011) 244707.
[16] A.G. Marinopoulos, L. Reining, A. Rubio, and V.Olevano, Phy. Rev. B 69 (2004) 245419.
[17] A.G. Marinopoulos, L. Wirtz, A. Marini, V. Olevano, A. Rubio and L. Reining Appl. Phys. A 78 (2004) 1157.
[18]. P. Rani, G.S. Dubey, and V.K. Jindal, Physica E 62 (2014) 28.
[19] P. Giannizzi, S. Baroni, N. Bonini, M. Calandra, R. Car, C. Cavazzoni, D. ceresoli, G. L. Chiarroti, M. Cococcioni, I. Dabo, Dal, A corso. S. Gironcoli, de, S. Fabris, G. Fratesi, R. Gebauer, U. Gerstmann, C. Gougoussis, A. Kokalj, S. M. Lazzeri, L. Martin-Samos, N. Marzari, Mauri, R. Mazzarello, S. Paolini, A. Pasquarello, L. Paulatto, C. Sbraccia, S. Scandolo, G. Scalauzero, A. P, Seitsonen, A. Smogunov, P. Umari, R. Wentzcovitch, “QUANTUM ESPRESSO: a modular and open-source software project for quantum simulations of materials”, j. Phys. Condens. Matter 21 (2009) 395502.
[20] R. Chang, Physical Chemistry for the Biosciences (Sausalito:University Science Books, cop,) (2005) 450–455.
[21] P.A. Webb, Introduction to Chemical Adsorption Analytical Techniques and Their Applications to Catalysis (San Diego: MIC Technical Publications,), (2003) 1–12.
[22] M. Kralik, Chem. Pap. 68 (2014) 1625.
[23] S. Agnoli and M. Favarob, J. Mater. Chem. A 4 (2016) 5002.
[24] M. Wu, C. Cao, and J. Z. Jiang, Nanotechnology 21 (2010) 505202.
[25] L. Feng, Simulation of Crystal, Electronic and Magnetic Structures and gas Adsorption of Two Dimensional Materials (Wollongong: University of Wollongong), Thesis Collections, (2014).
   
[26] S. Cecie, Biology: Concepts and Applications (Cole: Thomson Brooks,), (2005) 160–161.