Skip to main content
SUPERVISOR
Mojtaba Alaei,Seyed Javad Hashemifar
مجتبی اعلائی (استاد راهنما) سید جواد هاشمی فر (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohammadreza Nouri
محمدرضا نوری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Searching of Stable Structures of Silicon Nanoclusters (Sin, n8-80) using Evolutionary Algorithm and Density Functional Theory
Vast applications of silicon nanoclusters in various fields of industry, especially modern advanced technologies, have put a spotlight on these nanoparticles for the last three decades. In this thesis we tend to find stable structures of silicon nanoclusters, Si n (n=8-80), to be able to investigate their structural and electronic properties. This purpose is served by using the evolutionary algorithm implemented in the USPEX code which is then interfaced with the semi-empirical DFTB+ code. Afterwards, we further optimize some of the more stable structures by the means of the all-electron full-potential FHI-aims code at the DFT level to verify the results. Our results show that there is a geometrical transition from small- to medium-sized clusters at n=27. Plus, we introduce some new leading candidates for global minimum in the size range of n=20-60 atoms. Our method is computationally very efficient which acts as a filtering mechanism to quickly lead us to possible candidates for global minimum.
کاربردهای مختلف سیلیکون در شاخه های مختلف صنعت، به خصوص میکروالکترونیک و نانوفوتونیک ، سبب شده تا سیلیکون و مشتقات آن در دهه های اخیر مورد تواجه فراوانی قرار گیرند. پیشرفت های تکنولوژیکی و صنعتی سبب کوچک شدن ابعاد سیستم ها و کاربرد مواد در ابعاد نانو شده است. در این ابعاد رفتار و ویژگی های مواد به کلی متفاوت است. برای بررسی رفتار و خواص مواد در این ابعاد باید ساختار پایدار آن ها را داشته باشیم. به همین دلیل جستجوی ساختار پایدار بیش از دو دهه است که مورد توجه قرار گرفته است و الگوریتم های تکاملی ابزار بسیار مناسبی در این راه محسوب می شود. در این پایان نامه برآنیم تا با استفاده از الگوریتم تکاملی بکار رفته در کُد USPEX در کنار رهیافت تنگابست مبتنی بر تابعیِ چگالی که بسته ی محاسباتیِ DFTB+ از آن بهره می جوید، بصورت هوشمند به جستجوی ساختارهای پایدار و بررسی خواص الکترونی و ساختاری نانوخوشه های پایدار سیلیکون بپردازیم. در ادامه تعدادی از ساختارهای پایدار هر خوشه را توسط کُدِ تمام پتانسیل FHI-aims در سطح DFT واهلش می دهیم تا نتایج خود را اعتبار سنجی و با کارهای انجام شده مقایسه کنیم. نتایج ما نشان می دهد که یک گذار ساختاری از خوشه های کوچک به خوشه های متوسط در n=27 وجود دارد. هم چنین در ابعاد n=20-60 اتم، چند کاندید جدید برای کمینه ی سراسری معرفی می شود. روش اتخاذ شده سرعت و دقت قابل قبولی دارد و در زمانی کوتاه ما را به کاندیداهای احتمالی کمینه ی سراسری می رساند.

تحت نظارت وف ایرانی