مطالعه خواص الکترونی نانو ورقه‌های کرباید سیلیسیم، کرباید ژرمانیوم و کرباید قلع با استفاده از نظریه‌ی تابعی چگالی و تقریب های GGA, LDA و TB-mBJ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه حکیم سبزواری

2 گروه فیزیک، دانشگاه پیام نور، صندوق پست 4697-19395 تهران, ایران

چکیده

در این مقاله خواص الکترونی نانو ورقه‌ها‌ی شبه گرافنی کرباید سیلیسیم، کرباید ژرمانیوم و کرباید قلع مورد بررسی قرارگرفته است. محاسبات این پژوهش بر اساس نظریه‌ی تابعی چگالیDFT با استفاده از روش امواج تخت تقویت ‌شده‌ی خطی با پتانسیل کامل(FP-LAPW) و به‌کارگیری سه تقریب GGA, LDA و TB-mBJ به‌روش خودسازگار انجام‌ شده است. بررسی چگالی‌حالت‌ها نشان می‌دهد که اوربیتال‌های pکربن در نوار رسانش و ظرفیت بیش‌ترین سهم را در هر سه نانو ورقه دارند. محاسبات ساختار نواری در هر سه تقریب نشان می‌دهد که نوع گاف انرژی در نانو ورقه‌هایSiC ،GeC و SnC به‌‌ترتیب مستقیم، مستقیم و غیر مستقیم است. همچنین مقدار گاف در تقریب TB-mBJ برای این نانو به‌‌ترتیب برابر 31/3 ، 93/2 و 38/1 الکترون‌ولت برآورد شد که نسبت به دو تقریب دیگر به‌طور قابل ملاحظه‌ای بیشتر است. بنابراین نانو ورقه-هایGeC, SiC به‌دلیل دارا بودن گاف انرژی مستقیم و نسبتا بزرگ می‌توانند در صنعت الکترواپتیک مورد توجه واقع شوند. درصد یونی بودن پیوندها با استفاده از رابطه‌ی پائولی و محاسبات چگالی الکترونی بررسی شد. نتایج نشان می‌دهد که نوع پیوند در نانو ورقه‌های مورد بحث کووالانسی و درصد یونی پیوندها در نانو ورقه‌های SiC, GeC و َSnC به‌ترتیب 10، 7 و 8 درصد است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study the electronic properties of SiC, GeC and SnC nano-sheets using density functional theory with GGA, LDA and TB-mBJ approximations

نویسندگان [English]

  • javad Baedi 1
  • mohhad reza Benam 2
  • Zahra Barmaki Argestan 2
1 دانشگاه حکیم سبزواری
2 Department of Physics, Payame Noor University(PNU), P. O. Box 19395-3697, Iran.
چکیده [English]

In this paper, electronic properties of nano-sheets of silicon carbide, germanium carbide and tin carbide have been investigated. The calculations were performed based on the density functional theory (DFT) using full potential augmented plane wave (FP-LAPW) method. In our calculation we used GGA, LDA and TB-mBJ approximations for the exchange-correlation potential. Density of states calculations shows that the carbon p-orbitals have the highest contribution to the conducting and valance bands in the three nano-sheets. The band structure calculations show that the band gap in SiC, GeC and SnC nano-sheets is direct, direct and indirect, respectively. The band gaps calculated by the TB-mBJ approximation for these nano-sheets were obtained about 3.31, 2.93 and 1.38 eV, respectivly, which are significantly higher than the band gap calculated by the two other approximations. Therefore, due to the direct and relatively large energy bands, SiC and GeC nano-sheets can be considered in the nano electro-optic devices. The percentage of ionization of the bonds was investigated using Pauli's relation and electron density calculations. The results show that the type of the bonds is covalent and the percentage of ionization of the bonds in the SiC, GeC and SnC are 10, 7 and 8 percent, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nano-sheets"
  • Density Functional Theory"
  • GGA"
  • LDA"
  • TB-mBJ