بررسی خواص الکترونی نانولوله کربنی تک جداره SWCNT 7,0 با استفاده از نظریه تابعی چگالی DFT

نویسندگان

1 دانشکده فیزیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر )پلی تکنیک تهران(، تهران

2 دانشکده فیزیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر )پلی تکنیک تهران(، تهران

3 دانشکده فیزیک، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران

4 دانشکده فیزیک، دانشگاه سمنان، سمنان

doi
چکیده

در این مقاله، خواص الکترونی نانولوله کربنی تک‌جداره زیگزاگ SWCNT7,0 بررسی شد. این بررسی به روش نظریه-ی تابعی چگالی DFT و حل معادلات بس‌ذره‌ای کوهن-شم با رهیافت میدان خودسازگار SCF در تقریب چگالی موضعی LDA به انجام رسید. مورفولوژی نانولوله، استوانه‌ای با قطر مقطع Å 48/5 و جهت‌گیری رشد در جهت 100 است. بعد از انجام محاسبات همگرایی، انرژی قطع معادل eV 953 انتخاب، و فضای وارون به روش مونخورس-پک بصورت 16×1×1 مش‌بندی گردید. نتایج نشان می‌دهند گاف انرژی نانولوله‌ به علت بالا بودن نسبت سطح به حجم و بوجود آمدن تراز‌های سطحی میان گاف، کاهش می‌یابد. همچنین خواص الکترونی شامل ساختارنواری و چگالی حالت-های الکترونی نانولوله کربنی SWCNT7,0 محاسبه شد و مشخص گردید بیشینه نوار ظرفیت و کمینه نوار رسانش هر دو در نقطه Γ هستند. منشاء این دو نوار ناشی از ترازهای پیوندی π و غیرپیوندیπ که به ترتیب دارای انرژی‌هایeV 53/0- وeV 62/0 از سطح فرمی می‌باشند. لذا گاف انرژی مستقیمی به مقدار eV15/1 در نقطه Γ ایجاد شد و مطابق انتظار نانولوله در دسته مواد نیمه‌رسانا قرار گرفت. همچنین پهنای نوارهای ظرفیت و رسانش میان نقاط Γ و Z به ترتیب دارای مقادیر eV92/1 و eV 23/2 هستند، لذا خطای خودبرهمکنشی تاثیر چندانی در نتایج ندارد.