%31تخفیف

بررسی اثر تزریق اتم آلومینیوم بر خواص الکترونی نانولوله نیترید بور

تعداد 87صفحه در فایل word

کارشناسی ارشددر رشته فیزیک(M.Sc)

گرایش :  حالت جامد

عنوان:

بررسی اثر تزریق اتم آلومینیوم بر خواص الکترونی نانولوله نیترید بور

چکیده

در این پایان نامه با استفاده از روش تابع چگالی (DFT)  ونرم افزار  wien2kساختار ،خواص الکترونی ومغناطیسی نانولوله های نیترید بورآلائیده شده با اتم آلومینیوم به عنوان کاندیدی برای ساخت دستگاههای نانوالکتریک بررسی شده است. برای بهینه سازی بهترازساختار بهبود یافته زیگزاگ(0و5) وآرمچیر ( 5و5)  برای محاسبه استفاده شده است. ما دریافتیم که اثر جایگزینی اتم B در نانولوله با اتم AL  برای هر دونوع نانولوله آرمچیرو زیگزاگ از جایگزینی اتم N بااتم AL درخواص الکترونی کمتر است. بنابراین برای هر آلومینیوم قرارداده شده، ما گاف انرژی را برای این دو نمونه محاسبه کردیم و پس از آن مشاهده کردیم با افزودن آلومینیوم، زمانیکه اتم AL به جای اتمN   جایگزین شده بود گاف انرژی کمترشده است. همچنین تزریقAL  به نانولوله های نیترید بور (زیگزاگ و آرمچیر )  باعث ایجادرفتار مغناطیسی در آنها می شود. ما به این نتیجه رسیدیم که ممان مغناطیسی نانولوله های نیترید بور زیگزاگ (0و5) که اتم N  با اتم AL جایگزین شده بود از اتم B جایگزین شده با AL بیشتر است. در حالیکه ممان مغناطیسی نانولوله های آرمچیر (5و5) که اتم B با اتم AL جایگزین شده بود از اتم N  جایگزین شده با AL بیشتر است .

لغات کلیدی: نظریه تابعی چگالی ، نانولوله ، نیمرسانا

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                             صفحه

چکیده ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..1                                                          

فصل اول : معرفی نانولوله های کربنی ونانو لوله های نیترید بور

1-1 مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….3

1-1-1 تعریف نانوفناوری………………………………………………………………………………………………………………………………….3

1-1-2 تاریخچه نانوفناوری……………………………………………………………………………………………………………………………….3

1-1-3 تفاوت نانوساختارها با حالت های توده ای مواد ……………………………………………………………………………………….4

1-1-4 تولد نانو فناوری…………………………………………………………………………………………………………………………………….4

1-2 کربن واشکال مختلف آن …………………………………………………………………………………………………………………………………5

1-2-1 کربن بی شکل……………………………………………………………………………………………………………………………………….5

1-2-2 الماس…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..6

1-2-3 گرافیت…………………………………………………………………………………………………………………………………………………6

1-2-4 گرافن…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..6

1-2-4-1ساختار هندسی گرافن………………………………………………………………………………………………………………………….7

1-2-4-2 محاسبه بردارهای پایه وشبکه وارون گرافن……………………………………………………………………………………………9

1-2- 5 فولرن (باکیبال)……………………………………………………………………………………………………………………………………10

1-2-5-1ساختار هندسی فولرن ها……………………………………………………………………………………………………………………10

1-2-6 نانولوله های کربنی……………………………………………………………………………………………………………………………….11

1-2-6-1ساختار هندسی نانولوله های کربنی……………………………………………………………………………………………………..12

1-2-6-2 انواع نانولوله های تک دیواره…………………………………………………………………………………………………………….13

1-2-6-3 محاسبه قطر لوله وزاویه کایرال نانولوله های کربنی………………………………………………………………………………15

1-2-7 روشهای سنتز لوله های کربنی……………………………………………………………………………………………………………….18

1- روش تخلیه قوس الکتریکی ……………………………………………………………………………………………………………………….19

2- تبخیر لیزری ……………………………………………………………………………………………………………………………………………..19

3- روش رسوب دهی ‌ شيميايي فاز بخار (لایه نشانی بخار CVD ………………………………………………………………………..19

1-2-8 خواص وکاربردهای نانولوله های کربنی……………………………………………………………………………………………….. 20

1-3 نانولوله های نیترید بور…………………………………………………………………………………………………………………………………..22

1-3-1 کاربرد نانولوله های نیترید بور……………………………………………………………………………………………………………….22

1-3-2 شکل های نانولوله های نیترید بور………………………………………………………………………………………………………….22

1-3-3 نیترید بور هگزاگونال……………………………………………………………………………………………………………………………23

1-3-4 شکل گیری نانولوله ها ی نیترید بور………………………………………………………………………………………………………24

1-3-5 نحوه پیچش نانولوله ها با استفاده از یک تک لایه ……………………………………………………………………………………25

1-3-6 مقایسه نانولوله های نیترید بور وکربنی……………………………………………………………………………………………………26

1-3-7 ویژگیهای فیزیکی نانولوله های نیترید بور……………………………………………………………………………………………….26

1-خواص الکتریکی………………………………………………………………………………………………………………………………………..26

2-خواص مکانیکی………………………………………………………………………………………………………………………………………….27

3-پایداری گرمایی…………………………………………………………………………………………………………………………………………..27

4-خواص مغناطیسی……………………………………………………………………………………………………………………………………….28

5-رسانش گرمایی…………………………………………………………………………………………………………………………………………..29

1-3-8 روشهای ساخت نانولوله های نیترید بور…………………………………………………………………………………………………29

1-روش  تخلیه قوس الکتریکی………………………………………………………………………………………………………………………..29

2-روش تبخیر لیزری………………………………………………………………………………………………………………………………………30

3-واکنش های جانشینی…………………………………………………………………………………………………………………………………..30

4-روش رسوب بخار شیمیایی………………………………………………………………………………………………………………………….31

5- روش آسیای گلوله ای………………………………………………………………………………………………………………………………..31

فصل دوم : بررسی نظری دستگاه های بس ذره ای

2-1مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………37

2-1-1 دستگاه بس ذره ای………………………………………………………………………………………………………………………………..37

2-1-2 هامیلتونی دستگاه بس ذره ای…………………………………………………………………………………………………………………39

2-1-3 تقریب بورن – اپنهایمر………………………………………………………………………………………………………………………….40

2-2 چگالی الکترونی…………………………………………………………………………………………………………………………………………….42

2-2-1 نظریه توماس – فرمی……………………………………………………………………………………………………………………………42

2-2-2 نظریه توماس- فرمی- دیراک………………………………………………………………………………………………………………….45

2-3 نظریه تابعی چگالی………………………………………………………………………………………………………………………………………..48

2-3-1 قضایای هوهنبرگ – کوهن……………………………………………………………………………………………………………………48

2-3-2 معادلات کوهن شام………………………………………………………………………………………………………………………………49

2-3-3 روشهای حل انرژی تبادلی – همبستگی Exc[ρ]………………………………………………………………………………………53

2-3-3-1 تقریب LDA……………………………………………………………………………………………………………………………………53

2-3-3-2 تقریب GGA …………………………………………………………………………………………………………………………………54

2-3-3-3 تقریب LDA+C………………………………………………………………………………………………………………………………54

2-3-3-4 تقریب LDA+U………………………………………………………………………………………………………………………………55

2-4روشهای حل معادلات کوهن – شام………………………………………………………………………………………………………………….56

2-4-1 روش امواج تخت بهبود یافتهAPW……………………………………………………………………………………………………….56

2-4-2  روش امواج تخت بهبود یافتهAPW L ………………………………………………………………………………………………….58

2-4-3 روش  +lO APW L……………………………………………………………………………………………………………………………59

2-4-4 روش  +lO APW………………………………………………………………………………………………………………………………60

2-4-5  روش  +lO +lO APW L  ……………………………………………………………………………………………………………… 61

2-4-6 روش  LAPW –  FP ………………………………………………………………………………………………………………………..61

فصل سوم : بررسی اثر تزریق آلومینیوم روی خواص الکترونی نانولوله های نیتریید بور

3 -1 مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….64

3-2 روش ومدل محاسبات …………………………………………………………………………………………………………………………………..65

3-3 بحث در مورد نتایج ………………………………………………………………………………………………………………………………………66

3-4  نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………………………………………………………….71

فهرست منابع……………………………………………………………………………………………………………………………………………72

 

 

 

 

 

 

 

فهرست شکل ها

عنوان                                                                                                                                                     صفحه

شکل1- 1  اشکال مختلف کربن………………………………………………………………………………………………………………………………5

شکل1- 2 ساختار گرافن…………………………………………………………………………………………………………………………………………6

شکل1-3 افت و خيزهاي ذاتي در سطح گرافن(اعوجاج) ……………………………………………………………………………………………7

شکل1 -4 ساختار نواري بلور گرافن…………………………………………………………………………………………………………………………8

شکل 1-5  شبکه لانه زنبوري گرافن ……………………………………………………………………………………………………………………….8

شکل 1-6  یاخته ویگنر – ساتیز  شبکه وارون گرافیت ………………………………………………………………………………………………9

شکل1-7 ساختار های C60  و C70 ………………………………………………………………………………………………………………………10

شکل1- 8  شکل گیری نانولوله کربن  از صفحات گرافیت………………………………………………………………………………………..11

شکل1-9 شکل نانولوله چنددیواره………………………………………………………………………………………………………………………….12

شکل1- 10 سه نوع  نانو لوله دسته صندلی، زیگزاگ وکایرال…………………………………………………………………………………….13

شکل1- 11 ساختار شش گوشی گرافن  و ساختار هندسی نانولوله کربنی  (10 و10)……………………………………………………13

شکل 1-12 نحوه پیچش گرافن …………………………………………………………………………………………………………………………….14

شکل1-  13 کوتاهترین مسیرهای مربوط به بردارهای کایرال……………………………………………………………………………………..15

شکل1- 14 واحدهای تکرار شونده لوله های: کایرال، زیگزاگ و دسته صندلی…………………………………………………………….15

 شکل1-15عبور گاز ار درون نانولوله……………………………………………………………………………………………………………………..21

 شکل1- 16 نیترید بور هگزاگونال ………………………………………………………………………………………………………………………..24

شکل1- 17 نحوه پیچش نیترید بور………………………………………………………………………………………………………………………..26

شکل1- 18 نانولوله نیترید بور……………………………………………………………………………………………………………………………….25

شکل1- 19 تفاوت بین شروع اکسیداسیون در نانو لوله های نیترید بور و کربن……………………………………………………………27

شکل1- 20- الف اتم های Bq قرار داده شده درون نانولوله …………………………………………………………………………………….28

 شکل1- 20- ب  نمودار میدان مغناطیسی درون نانولوله…………………………………………………………………………………………..28

شکل1- 21  گاف انرژی نانولوله نیتریدبور زیگزاگ n,0)) با 16-3 n= و دسته صندلیn,n))با 10 -3 n=  …………………32

شکل1- 22  زنجیره ای از اتمهای آهن داخل  نانولوله های نیتریدبور (6و6)……………………………………………………………….32

شکل1- 23 توزیع چگالی بارها با تغییر قطر نانولوله…………………………………………………………………………………………………32

شکل  1-24 فاصله تعادلی  بین نانولوله ها در شبکه مربعی باندل  نانولوله های نیتریدبور (6و6)……………………………………33

شکل1- 25 نمودار چگالی حالتها برای باندل……………………………………………………………………………………………………………33

 شکل1-26 نمودار گاف انرژی و انرژی بستگی بر حسب افزایش قطر……………………………………………………………………….34

شکل1-27- الف  مقایسه گاف نانولوله دو دیواره وتک دیواره ………………………………………………………………………………….34

شکل1-27-ب گاف نانولوله دو دیواره با تزریق اتمهای نیتروژن و بور………………………………………………………………………..35

شكل2-1 نمايش تقسيم بندي فضاي داخل بلور توسط كرات موفين – تين ………………………………………………………………..56

 شکل3- 1دو نوع تزریق اتم AL  به نانولوله های نیترید بور زیگزاگ(0و5)وآرمچیر(5و5)…………………………………………..65

شکل3- 2 گاف انرژی نانولوله های نیترید بور زیگزاگ(n,0) با 16-3=n  و نانولوله های نیترید بور آرمچیر(nوn)

با 10-3=n  ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..67

شکل3- 3-( a ) چگالی حالات تزریق آلومینیوم به نانولوله های نیترید بور  تک دیواره  آرمچیر(5و5)

(جایگزینی اتم AL با اتم های B وN ) …………………………………………………………………………………………………………………68

شکل3- 3-(b) چگالی حالات تزریق آلومینیوم به نانولوله های نیترید بور تک دیواره زیگزاگ (0و5)

(جایگزینی اتم AL با اتم های B و N ) ……………………………………………………………………………………………………………….68

شکل3- 3- (c) گاف انرژی نانولوله های نیترید بور زیگزاگ  وآرمچیر با غلضت های متفاوت AL………………………………68

شکل3-4 -)  (a DOS (چگالی حالات اسپین بالا واسپین پایین) برای نانولوله های نیترید بور  (0و5) ………………………..69

شکل3-4 –  ) DOS(b (چگالی حالات اسپین بالا واسپین پایین) برای نانولوله های نیترید بور  زیگزاگ (0و5) هنگامیکه

اتم B با اتمAL جایگزین شده است ……………………………………………………………………………………………………………………..69

 شکل3-4 -) (c DOS (چگالی حالات اسپین بالا واسپین پایین) برای  نانولوله های نیترید بور  زیگزاگ (0و5) هنگامیکه

اتم N با اتمAL جایگزین شده است………………………………………………………………………………………………………………………69

شکل3- 5 – (a) DOS (چگالی حالات اسپین بالا واسپین پایین) برای نانولوله های نیترید بور  (5و5)…………………………70

شکل3- 5 –(b)  DOS (چگالی حالات اسپین بالا واسپین پایین) برای نانولوله های نیترید بور آرمچیر (5و5) هنگامیکه

اتم B با اتمAL جایگزین شده است ……………………………………………………………………………………………………………………..70

شکل3- 5 –(c)  DOS (چگالی حالات اسپین بالا واسپین پایین) برای نانولوله های نیترید بور  آرمچیر (5و5) هنگامیکه

اتم N با اتمAL جایگزین شده است ……………………………………………………………………………………………………………………..70

نقد و بررسی‌ها

هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “بررسی اثر تزریق اتم آلومینیوم بر خواص الکترونی نانولوله نیترید بور”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo