Skip to main content
SUPERVISOR
Seyed Javad Hashemifar,Mojtaba Alaei,Hadi Akbar zadeh
سید جواد هاشمی فر (استاد راهنما) مجتبی اعلائی (استاد راهنما) هادی اکبرزاده (استاد مشاور)
 
STUDENT
Roohollah Hafizi
روح اله حفیظی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1390

TITLE

Ab initio Investigation of Structural and Electronic Properties of WS2 Nano-structures
Fascinating properties of Transition Metal Dichalcogenides, including Tungsten Disulfide, in lubricant, electronics, optoelectronics, and chemical aspects have resulted in a variety of applications in transistors and electronic devices, fuel cells and Li-ion batteries, jet engines and heavy industries as lubricant, flexible optoelectronic devices, etc. There is no comprehensive structure search on nano-clusters of Tungsten Disulfide in the literature; so the first part of this thesis is dedicated to this topic. This task is done by employing a modern structure search algorithm, namely, “Evolutionary Algorithm” which has a reliable performance in finding minima of potential energy surface, by using heredity, mutation, and permutation operators. Configurational space of (WS 2 ) n nano-clusters are scanned for n 10, and the lowest lying isomers are determined. By Comparing the results of different xc-functionals to that of the hybrid B3LYP functional, a suitable semi-local functional for investigation of small WS 2 clusters is proposed, and using that functional, the vibrational spectra of the ground state clusters are calculated and their dynamical stability is verified. At the next step, by determining the binding energy and second order difference in energy, relative stability of the clusters and magic numbers are studied at zero temperature. Calculation of Helmholtz vibrational free energy, made it possible to investigate the relative stability of the clusters at finite temperatures. HOMO-LUMO gaps are also computed using BLYP, PBE, and B3LYP, before and after GW correction, and are verified using ?SCF method of gap calculation. Exponential growth in computational cost of investigation of larger sizes, instigated the need for a fast and reliable method to do the calculations, so, the second part of the thesis is dedicated to this subject. To do this, by employing machine learning methods, especially neural networks, a
و?ژگ?های منحصربهفرد نانوساختارهای دیکالکوژنا?دهای عناصر واسطه ،از جمله دیسولف?د تنگستن WS 2 در زم?نهی و?ژگ?های روانکنندگ?، الکترون?ک?، اپتوالکترون?ک?، ش?م?ا?? و ... به کاربردهای متنوع? برای آنها در ترانز?ستورها و قطعات الکترون?ک?، پ?لهای سوخت? و باتریهای ?ون ل?ت?وم ،موتورهای جت و صنا?ع سنگ?ن بهعنوان روانکنندهی خشک، وسا?ل اپتوالکترون?ک? انعطافپذ?ر و ... شده است .در ا?ن رساله، با توجه به آنکه پژوهش جامع? در مورد نانوخوشههای دیسولف?د تنگستن صورت نگرفته است، در گام اول، با بهکارگ?ری ?ک الگور?تم جستجوی ساختار مدرن به نام «الگور?تم تکامل?» که با استفاده از عملگرهای وراثت، جهش، و جا?گشت عملکرد مناسب? در پ?دا کردن کم?نههای سطح انرژی پتانس?ل دارد، فضای پ?کربندی نانوخوشههای (WS 2 ) n برای اندازههای n 10 پا?ش م?شود و ا?زومرهای ساختاری ا?ن خوشهها تع??ن م?شود. با مع?ار قرار دادن محاسبات مربوط به تابع? ه?بر?دی، B3LYP ?ک تابع? ن?مهموضع? مناسب برای مطالعهی خوشههای کوچک WS 2 پ?شنهاد م?شود و با محاسبهی ط?ف ارتعاش? خوشههای پا?ه، پا?داری د?نام?ک? آنها تحق?ق م?شود .در گام بعد، با محاسبهی انرژی بستگ? و مشتق دوم انرژی، فراوان? نسب? خوشههای WS 2 و خوشههای جادو?? در دمای صفر مطالعه م?شود و با محاسبهی انرژی آزاد ارتعاش? هلمهولتز، اثر افزا?ش دما بر پا?داری نسب? خوشه مورد بررس? قرار م?گ?رد .گاف HOMO-LUMOن?ز به کمک تابع?های PBE ، BLYP وB3LYP قبل و بعد از اعمال تصح?ح GW گزارش م?شود و برای اعتبارسنج?، با گاف محاسبهشده به روش ?SCFمقا?سه م?شود. افزا?ش هز?نههای محاسبات? در بررس? اندازههای بزرگتر ،موجب شد که پ?دا کردن روش? مطمئن و سر?ع ،هدف بعدی پروژه بوده و بخش دوم رساله به آن اختصاص ?ابد .برای دست?اب? به چن?ن هدف? ،با بهکارگ?ری روشهای برپا?هی فراگ?ری ماش?ن و بهو?ژه شبکههای عصب? ،برای ساخت پتانس?ل? ک?س?ک? ت?ش م?شود .بد?ن منظور، دادههای مرجع? به شکل نانوخوشههای کم?ت استوک?ومتری WS 2 ته?ه و سع? م?شود با استفاده از تابع پتانس?ل? که فرآ?ند تعادل بار را توص?ف م?کند، با برازشکوتاهبردِ الکترونگات?و?تههای اتم? توسط شبکههای عصب?، انرژی اتمهای منفرد با ق?د بازتول?د انرژی کل س?ستم، تع??ن شود. نانوخوشههای بهدستآمده در بخش اول پروژه ن?ز بهعنوان بخش? از دادههای مرجع بهکار گرفته شده و با کمک محاسبات نظر?هی تابع? چگال?، انرژی و ن?روهای اتم? در مجموع 3?00 خوشه با اندازهی کمتر از 100اتم، بهعنوان دادههای مرجع محاسبه م?شود .پس از تول?د پتانس?ل، با انجام جستجوی ساختار به کمک روش «پرش از کم?نهها» ،انتقالپذ?ری پتانس?ل آمادهشده توسط خوشههای اتم? در بازتول?د نتا?ج بلوری تحق?ق م?شود .برای بررس? عم?قتر، نمودار تغ??رات انرژی برحسب سطح برای دو فاز پا?دار تک??هی دیسولف?د تنگستن رسم و با محاسبات نظر?ه تابع? چگال? مقا?سه م?شود .و?ژگ?های فونون? ساختار ? H-WS? ن?ز با پتانس?ل ساختهشده محاسبه و اعتبار آن توسط محاسبات DFTسنج?ده م?شود .در گام بعد، با بهکارگ?ری پتانس?ل در بررس? نانوخوشههای مثلث? WS 2 با لبههای گوناگون، د?اگرام فاز آنها رسم و اعداد جادو?? محتمل گزارش م?شود. در پا?ان ن?ز، نانولولههای ز?گزاگ و صندل? گوناگون، توسط پتانس?ل، واهلش داده شده، کرنش و سخت? خمش? آنها محاسبه م?شود.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی