Skip to main content
SUPERVISOR
Farhad Fazileh,Farhad Shahbazi
فرهاد فضیله (استاد راهنما) فرهاد شهبازی دستجرده (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohsen Rezaei
محسن رضائی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

A tight-binding investigation of topological phase transition in GeCH3 under biaxial strain
Recently the new material GeCH3 has been synthesized, which has shown an en- hanced thermal stability. GeCH3 is thermally stable up to 250 ? C which compares to 75 ? C for GeH. The electronic structure of GeCH3 has been shown to be very sensitive to strain, which makes it very attractive for strain sensor applications. There exist already a few first-principle studies of GeCH3 that also include the effect of SOC. To fully understand the physics behind the electronic band struc- ture close to the Fermi level, we propose a tight-binding (TB) model, including spin-orbit coupling (SOC), for the electronic properties of methyl-substituted ger- manane (GeCH3) that is valid close to the Fermi level. Our TB model is fitted with the DFT results both with and without SOC and it turns out to be in very good agreement with DFT calculations. We applied biaxial tensile strain to ex- amine the effect of strain on the electronic properties of this system and compare our results with DFT calculations. We examined the possibility of a topological phase transition in GeCH3 under biaxial tensile strain. Our claim that there is a transition to the QSH phase, is further corroborated by the fact that we find in fact TRS protected edge states in nanoribbons made out of GeCH3. Also it is shown, using the Z2 formalism, that a topological phase transition from a normal insulator (NI) to a quantum spin Hall (QSH) phase occurs at 11.6% biaxial tensile strain. The sensitivity of the electronic properties of this system on strain, in par- ticular its transition to the topological insulating phase, makes it very attractive for applications in strain sensors and other microelectronic applications.
اخیراً ماده جدید 3 GeCH سنتز شده است که نشان داده شده از پایداری حرارتی بالایی برخوردار است. GeCH 3 ‌ فقط تا 75 درجه سانتیگراد پایدار است. نشان داده شده است GeH تا دمای حدود 250 درجه سانتیگراد پایدار است. در حالی که که ساختار الکترونی 3 GeCH به اعمال تنش حساسیت دارد، از این‌رو آن را برای کاربردهای سنسورهای تنشی جذاب کرده است. قبلا کارهای انجام شده کمی بر اساس محاسبات ابتدا به ساکن بر روی 3 GeCH که شامل اثر اسپین مدار باشد انجام شده است. برای فهمیدن فیزیک نهفته در ساختار نواری الکترونی در نزدیکی سطح فرمی ما یک مدل تنگابست شامل اثر تزویج اسپین-مدار برای ویژگی‌های الکترونی ژرمانان جایگزین شده با متیل ( 3 GeCH) پیشنهاد داده‌ایم که در حوالی سطح فرمی معتبر است. این مدل با نتایج حاصل از محاسبات DFT در دو حالت وجود اثر اسپین-مدار و عدم وجود آن تطابق خوبی دارد. ما یک کشش دو محوری را برای بررسی اثر آن روی ویژگی‌های الکترونی اعمال کردیم و نتایج‌مان را با نتایج حاصل از DFT مقایسه کردیم. ما امکان یک گذار فاز توپولوژیک در 3 GeCH تک‌لایه را تحت اعمال کشش دو محوری بررسی کردیم و ادعا می‌کنیم که یک گذار فاز توپولوژیک به فاز QSH وجود دارد، و به وسیله این واقعیت که ما حالت‌های لبه‌ای پایدار تحت وارونی زمان در نانونوار ساخته شده 3 GeCH تک‌لایه پیدا کردیم بیشتر تایید می‌شود. همچنین با استفاده از فرمول بندی 2 Z نشان داده می‌شود که در کشش دو محوری به اندازه %11.6 یک گذار فاز توپولوژیک از عایق معمولی به عایق توپولوژیک در این ماده اتفاق می‌افتد. حساسیت ویژگی‌های الکترونی این سیستم به اعمال تنش، به طور مشخص در فاز عایق توپولوژیک، می‌تواند آن را برای کاربرد در سنسورهای تنشی و دیگر کاربردهای میکروالکترونیک بسیار مناسب قرار دهد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی