بررسی ویژگی ساختاری و الکترونی گرافن دولایه پیچ خورده با ناخالصی مس به عنوان حسگر اکسیژن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران

2 گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران.

چکیده

گرافن دو لایه پیچ­خورده هنگامی تشکیل می­ شود که دو لایه گرافن در یک زاویه کوچک پیچ­ خورده باشند. در این مقاله ساختار الکترونی، مکانیسم جذب، چگالی حالات الکترونی، چگالی حالات جزئی، فرایند انتقال بار، ساختار نواری و زمان بازیابی گرافن دو لایه پیچ­خورده با و بدون ناخالصی مس برای شناسایی اکسیژن مورد بررسی قرار گرفته است. تغییرات انرژی، انرژی جذب، افزایش سطح زیر نمودارهای چگالی حالات الکترونی موید افزایش ویژگی حسگری گرافن دو لایه پیچ­ خورده با ناخالصی مس است. همچنین، نتایج نشان داد  نیم­ رسانای گرافن دو لایه پیچ ­خورده با ناخالصی مس با جذب اکسیژن ویژگی رسانایی پیدا می­ کند. از سوی دیگر، نتایج محاسبه شده برای زمان بازیابی گرافن دو لایه پیچ­ خورده با ناخالصی مس نشان می­ دهد، جذب اکسیژن بر این ساختار ثبات بیشتری در مقایسه با گرافن دو لایه پیچ­ خورده دارد. بر این اساس ترکیب گرافن دو لایه پیچ­ خورده با ناخالصی مس برای کاربردهای حسگری در دماهای بالاتر از دمای اتاق و گرافن دو لایه پیچ­ خورده در دماهای کمتر از دمای اتاق معرفی می ­شوند. دمای کاری حسگر اکسیژن برای گرافن دو لایه پیچ خورده 60 کلوین با زمان کاری 28 ثانیه و برای گرافن دو لایه پیچ خورده با ناخالصی مس1600 کلوین با زمان کاری 118 ثانیه بدست آمد

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Structural, Electronic Properties of Cu-doped twisted bilayer graphene as Oxygen sensor

نویسندگان [English]

  • Hossein Rakhshbahar 1
  • Ebrahim Mohammadi-Manesh 2
1 Department of Physics, Faculty of Science, Malayer University, Malayer, Iran
2 Department of Physics, Faculty of Science, Malayer University, Malayer, Iran
چکیده [English]

Abstract: Twisted Bilayer Graphene (TBLG) is formed when two layers of graphene are twisted at a small angle. In this paper, the electrical structure, adsorption mechanism, density of states (DOS), partial density of states (PDOS), charge transfer process, band structure and TBLG recovery time with and without copper impurities have been investigated to identify oxygen. Changes in Fermi energy, adsorption energy, increase in the area under the DOS confirm the increase in sensory properties of Cu-doped TBLG . The results also showed that Cu-doped TBLG semiconductor acquires conductive properties by adsorbing oxygen. On the other hand, the calculated results for Cu-doped TBLG recovery time show that oxygen adsorption on this structure is more stable compared to TBLG. Accordingly, the Cu-doped TBLG compound for sensor applications at temperatures above room temperature and TBLG at temperatures below room temperature are introduced. The working temperature of the oxygen sensor was 60 K for TBLG with a working time of 28 S and 1600 K for the Cu-doped TBLG with a working time of 118 S.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Copper
  • Density Functional Theory (DFT)
  • Oxygen
  • Twisted bilayer graphene