Skip to main content
SUPERVISOR
Mojtaba Alaei,Seyed Javad Hashemifar
مجتبی اعلائی (استاد مشاور) سید جواد هاشمی فر (استاد راهنما)
 
STUDENT
Amir Asgari
امیر عسگری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1392

TITLE

Studying the junction of Fe/Ni monolayer and two dimensional MoS2 semiconductor by using density functional theory
In this research, the electronic, magnetic and thermodynamic properties of a single layer of FeNi on a single layer of MoS2 have been investigated by using first principle calculation. The stoichiometric FeNi compound is a hard magnetic materialwith a good potentially for application in spintronic devices. In the first part of this project, the structural properties of the bulk and mono layer to MoS2 have been investigated and optimized structure of MoS2 has been calculated. The calculated parameters are compared with the available experimental and theorical parameters and similar to previoc work, it was observed that the bandgap of the bulk structure is indirect, while MoS2 monolayer was a direct bandgap. Then, a single over layer of Ni on MoS2 was researched. For this purpose, the Ni atoms at different positions and with various concentrations placed on the MoS2, and the vc-relaxation was done separately for each configuration. The comparing of the total energy of each configuration. After that the magnetic properties of the stable configuration was calculated and indicated that the stable configuration on is a non-magnetic system which makes it not desirable in application for spintronics. In second part of the research, Fe-Ni alloy on monolayer MoS2 has been investigated. For this purpose, one supercell considered and Ni atoms placed on different positions the MoS2 layer and each configuration was vc-relaxed. Results show that Fe atoms are inclined to place hollow sites, while Ni atoms prefer to bind diretly to the S atoms. Calculation have been done to obtain electronic, magnetic and thermodynamic properties. As a result, the bandgaps of the most stable configuration in both spin up and spin down channels show that the structure is a metal. However, in spin up channel the electronic conductivity is higher than in the spin down channel. Also, this structure in its most stable configuration is of ferromagnetic properties. Using the obtained exchange parameters in the three various states and Monte Carlo method, the Curie temperature was calculated to be as high as 100 K0, which can be considered as a good properties of this structure.
در این پژوهش با استفاده از محاسبات ابتدا به ساکن به بررسی خواص الکترونی و مغناطیسی و ترمودینامیکی تک لایه آلیاژ آهن – نیکل بر روی تک لایه MoS2 پرداخته شده است. ترکیب استیوکیومتریFeNi ، یک ماده مغناطیسی سخت است که پتانسیل خوبی برای استفاده در دستگاه­های اسپینترونیک را دارد. در بخش اول این پروژه ابتدا به بررسی خواص ساختاری انبوهه و تک لایه MoS2 پرداخته شده است، و ساختار بهینه شده مناسب برای MoS2 تک لایه بدست آمده است. نتایج بدست آمده بدست آمده را با منابع تجربی و نظری موجود مقایسه کرده¬ایم و مشابه کارهای قبلی مشاهده شد که گاف انبوهه غیر مستقیم و گاف تک لایه مستقیم است. سپس تک لایه نیکل بر روی تک لایه MoS2 را بررسی کردیم. بدین منظور اتم¬های نیکل در موقعیت¬های مختلف و با غلظت¬های مختلف بر روی تک لایه MoS2 قرار داده و بررسی همه¬ی آن¬ها بطور جداگانه واهلش کامل ساختاری انجام داده¬ایم، و با مقایسه انرژی¬ موقعیت¬های مختلف، پیکربندی پایدار تک لایه نیکل روی MoS2 تعیین کردیم. در انتها خواص مغناطیسی آن مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده شد این پیکربندی¬ها غیرمغناطیسی هستند و لذا برای اسپینترونیک مطلوب نمی¬باشند. در بخش دوم، تک لایه آلیاژ آهن-نیکل بر روی تک لایه MoS2 مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور یک ابر یاخته در نظر گرفتیم و اتم¬های آهن و نیکل بر روی موقعیت¬های مختلف بر روی تک لایه MoS2 قرار داده ودر مورد همه¬ی آن¬ها بطور جداگانه واهلش کامل ساختاری انجام دادیم. نتایج نشان می¬دهد که اتم آهن تمایل دارد در موقعیت میان تهی قرار گیرد و اتم نیکل پیوند مستقیم با S را ترجیح می¬دهد. با استفاده از محاسبات ابتدا به ساکن به بررسی خواص الکترونی، مغناطیسی و ترمودینامیکی آن پرداخته شده است. ساختار پایدارترین پیکربندی در دو کانال اسپینی بالا و پایین نشان می-دهد که این ماده در هر دو کانال اسپینی فلز است، اما در کانال اسپینی بالا هدایت الکتریکی بسیار بیشتر از کانال اسپینی پایین به نظر می¬رسد. همچنین این ماده در پایدارترین حالت خاصیت فرومغناطیس دارد. سپسبا در نظر گرفتن حدود 30 پیکربندی مغناطیسی مختلف، ثابت¬های تبادلی این سیستم بدست آوردیم و با استفاده از آنها و روش مونت کارلو دمای کوری را بدست آوردیم. مقدار بالای ، حدود 1300 کلوین،که برای دمای کوری بدست آمد در کنار هدایت الکتریکی وابسته به اسپین این ماده از ویژگی¬های مطلوب این ماده برای کاربرد در اسپینترونیک محسوب می¬شود.

تحت نظارت وف ایرانی