Skip to main content
SUPERVISOR
Ismaeil Abdolhosseini Sarsari,Nafiseh Rezaie
اسماعیل عبدالحسینی سارسری (استاد راهنما) نفیسه رضائی بادافشانی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Farhad Ferdowsi
فرهاد فردوسی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Electronic structure and conductivity properties of two dimensional Arsenene
During past few years, after successful isolation of graphen, a significant part of the researches were focused on investigation of the unique properties of 2D materials. One of the most recent groups of these materials is monoelemental 2D materials which are highly regarded for their high charge carrier mobility, appropriate size and adjustable band gap and especially the remarkable anisotropy in many of their properties. Arsenene is a member of this group that some of its monolayer and nanoribbons properties have been studied in this thesis based on density functional theory. The band structure changes of nanoribbons with respect to its width changes have been investigated from the view of quantum confinement effects. The results show that in hydrogen passivated arsenene nanoribbons, diverse effects of quantum confinement on different parts of valance and conduction bands are responsible for indirect-direct band gap transition and vice versa as reduction of the width. Electric conductivity of arsenene monolayer has been studied by calculation of charge carrier mobility and quantum traort. Calculations of mobility were performed for perfect crystalline structures without impurities and only the effects of phonon scattering are considered using Takagi formula. In our approach, the exact values of some parameters (especially mobility) are not desired and we focused on anisotropy in the calculated parameters in armchair and zigzag directions. The results show remarkable anisotropic conductivity in armchair and zigzag directions. Further calculations indicate that uniaxial strain in armchair and zigzag directions could intesivly affect anisotropic properties of arsenene monolayer which is due to very different properties of near fermi bands. Also, there is a very high difference between electron and hole mobility in armchair direction that could be useful for electron and hole separation purposes.
در سال‌های پس از جداسازی موفقیت آمیز گرافین بخش مهمی از تحقیقات معطوف بررسی خواص ویژه و منحصر به فرد ساختارهای دو بعدی شده است. در این میان ساختارهای دو بعدی تک عنصری جدید ترین گروه از این ساختارها است که به علت دارا بودن تحرک پذیری بالای حامل‌های بار، اندازه مناسب و قابل تنظیم گاف نواری و به ویژه ناهمسانگردی قابل توجه خواص، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. آرسنین یکی از اعضای این گروه از ساختارهای دو بعدی است که در پروژه حاضر ساختار تک‌لایه و نانونوارهای آن را بر پایه نظریه تابعی چگالی مورد بررسی قرار داده‌ایم. در این بررسی پس از محاسبه ساختار نواری تک‌لایه اثر عرض را بر ساختار نواری نانونوارها از زاویه پدیده محدود شدگی کوانتمی مورد بحث قرار داده‌ایم. نتایج اثر متفاوت پدیده محدود شدگی کوانتمی بر نقاط مختلف هر نوار در ساختار نواری را نشان می‌دهد که عامل گذار گاف غیر مستقیم به مستقیم در اثر کاهش عرض نانونوارهای آرمچیر است. همچنین خواص رسانندگی الکتریکی تک‌لایه آرسنین را از دو طریق محاسبه تحرک‌پذیری حامل‌های بار و محاسبه خواص ترابرد کوانتمی بدست آمده‌ و اثر کرنش تک محوری ساختار بلوری بر آن‌ها بررسی شده است. برای بررسی تحرک پذیری از نقص‌های ساختار بلوری صرف نظر شده و تنها پراکندگی فونونی بر مبنای رابطه تاکاگی مد نظر قرار گرفته است. در این روند تمرکز بر دقت کمّی مقادیر به دست آمده برای تحرک‌پذیری حامل‌های بار نبوده و ناهمسانگردی موجود بین تحرک پذیری در دو راستای آرمچیر و زیگراگ محوریت بحث را به خود اختصاص داده است. نتایج محاسبات حاکی از ناهمسانگردی قابل توجه تحرک پذیری در دو راستای آرمچیر و زیگزاگ و تاثیر بسزای کرنش تک محوری ساختار بلوری بر آن است. همچنین تفاوت چشم‌گیری بین تحرک پذیری الکترون‌ها و حفره‌ها در راستای آرمچیر از جمله نتایج کلیدی قابل اشاره است.

تحت نظارت وف بومی