Skip to main content
SUPERVISOR
Farhad Fazileh,Peyman Sahebsara
فرهاد فضیله (استاد مشاور) پیمان صاحب سرا (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ali Izadparast
علی ایزدپرست

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

The study of insulator-metal transition in phosphorene under the application of stress
After numerous theoretical and experimental researches to identify the properties of graphene, in recent years it is found that phosphorene has also a very good potential for electronic applications. Phosphorene has a honeycomb lattice structure from single-layer black phosphorus which has been produced this material in laboratories. Phosphorene has a finite band gap and compared with other materials has a high mobility. Thus it has extensive applications in nano-electronics, thermos-electronics and opto-electronics. To study phase transition from insulator to metal, in this thesis we change hopping parameter in tight-binding phosphorene Hamiltonian. The change in hopping parameters is as a consequence of application of pressure or stress to lattice; this procedure would change lattice constant. By changing the lattice constant hopping probability will also change. When the unidimensional pressure along X axis reaches to a definite value that horizontal lattice constant decreases by 15 percent, the coefficient of second hopping probability will fall from to As a result energy gap of phosphorene changes from 1.8 eV to zero. Due to the puckered and special lattice of phosphorene metal-insulator transition at finite temperature can be examined in this material. For this purpose Hubbard model which is a many body model in condensed matter physics, is used. Since Hubbard model in two dimensions can not be solved easily, it is expected that this model will not have precise results for studying metal-insulator phase transition in phosphorene. Another approximation to get precise results is dynamic mean-field theory, which considers the effect of crystal lattice as a mean-field in a site (bath). In dynamic mean-field theory, bath parameters (energy and hopping) and Weiss function are used to describe mean-field instead of all sites. For this purpose to solve eigenvalue problem a diagonalization algorithm is used. In this research Lanczos method is used, from which desired states from Anderson impurity Hamiltonian can be obtained. In this step because Weiss function and the impurity Green function have been obtained, system self-energy can be calculated from Dyson equation. By using Dyson equation and Weiss function for the second time new bath coefficients are calculated. Finally this cycle continues until impurity Green function and lattice Green function converge. In Lanczos algorithm large and sparse Hamiltonian become a three-diagonal with smaller order. Ground state can be calculated with this algorithm. This algorithm with the use of a guessed vector and multiplying Hamiltonian matrix by this vector calculates the three-diagonal matrix components. The convergence condition in this algorithm is that the difference minimum energies between two iteration should be lower than a given small value (e.g. ).
پس از اینکه سال‌ها کار نظری و تجربی فراوان برای شناخت خواص گرافین صورت گرفت، به دنبال آن و در سال‌های اخیر فسفرین هم پتانسیل بسیار بالایی برای کاربرد های الکترونیکی از خود نشان داده است. فسفرین دارای یک ساختار شبکه‌ای لانه زنبوری از فسفرسیاه تک‌لایه است و محققین توانسته‌اند این ماده را در آزمایشگاه تولید کنند. فسفرین دارای شکاف باند محدودی است و تحرک‌پذیری بالایی در مقایسه با دیگر مواد دارد. به همین خاطر می‌تواند کاربردهای زیادی در ترموالکترونیک ، نانوالکترونیک و اپتوالکترونیک داشته باشد. در این پایان نامه با تغییر پارامتر پرش بر روی هامیلتونی تنگابست فسفرین، به بررسی تغییر فاز از عایق به فلز می‌پردازیم. تغییر در پارامتر‌های پرش به وسیله فشار یا تنش اعمال شده به شبکه اتفاق می‌افتد، در این صورت ثابت شبکه تغییر می‌کند. با تغییرثابت شبکه احتمال پرش‌ها نیز تغییر خواهند کرد. وقتی فشار به اندازه‌ای باشد که ثابت شبکه افقی به اندازه 1? درصد کمتر شود، ضریب احتمال پرش دوم از به خواهد رسید. در این صورت گاف انرژی فسفرین از به صفر می‌رسد. همچنین به دلیل شبکه چروکیده و خاص فسفرین می‌توان گذار عایق?فلز را در این ماده در دمای محدود مورد بررسی قرار داد. برای این منظور ما از مدل هابارد که یک مدل بس ذره‌ای در فیزیک ماده چگال است، برای این ماده استفاده می‌کنیم. اما از آنجا که مدل هابارد در دو بُعد به راحتی قابل حل نیست، می‌توان نتیجه گرفت که این مدل در بررسی گذار فاز عایق?فلز برای فسفرین جوابدقیق را ارائه نمی‌دهد. تقریب مناسب دیگر برای اینکه جوابی دقیق داشته باشیم، نظریه میدان میانگین دینامیکی است که اثر شبکه بلوررا به صورت یک میدان میانگین در یک نقطه شبکه‌ای (حمام) در نظر می‌گیرد. توصیف میدان میانگین، به‌جای تمامی جایگاه‌های بلور در نظریه میدان میانگین) (DMFT، توسط ضرایب حمام (انرژی و پرش) و تابع وایس صورت می‌گیرد. در قلب این رهیافت از هامیلتونی ناخالصی اندرسون استفاده می‌شود، تا ضرایب حمام در نظر گرفته شده را معرفی کند. در این راه برای حل مسئله ویژه مقداری باید از یک الگوریتم قطری ساز استفاده کرد. در این پژوهش ما از روش لنکشوز استفاده کرده ایم. این الگوریتم پایه‌های مورد نظر را از هامیلتونی ناخالصی اندرسون بدست می‌دهد. در این مرحله چون تابع وایس و تابع گرین ناخالصی بدست آمده است، می‌توان توسط معادله دایسون خود?انرژی دستگاه را محاسبه کرد. در نهایت خود?انرژی محاسبه شده در تابع گرین شبکه غیر برهمکنشی جایگذاری می‌شود و با استفاده مجدد از معادله دایسون و تایع وایس ضرایب جدید حمام محاسبه می‌شوند. در آخر این چرخه تاجایی ادامه می‌یابد که تابع گرین ناخالصی و تایع گرین شبکه غیر برهمکنشی همگرا شوند. در الگوریتم لنکشوز هامیلتونی تُنُک و بزرگ را به یک ماتریس سه‌قطری با بُعد بسیار کمتر تبدیل می‌شود. همچنین می‌توان با این الگوریتم تابع حالت پایه را محاسبه کرد. این الگوریتم با استفاده یک بردار حدسی و ضرب این بردار در ماتریس اولیه درایه‌های ماتریس سه‌قطری را می‌سازد. شرط همگرایی در این الگوریتم این است که اختلاف کمینه انرژی بین دو تکرار چرخه از یک مقدار معین (که معمولاً است) کمتر باشد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی