17355

17355

بررسي خواص الكتروني استانن تحت كشش

كارشناسي ارشد

حالت جامد

اسفند ماه 1395

دكتر مهدي افشار

دكتر اميرحسين احمد خان كرد بچه

فيزيك

چكيده اخيرا پيدايش شاخه¬اي جديد در فيزيك ماده چگال، كه براساس درك تعامل اسپين- مدار است، منجر به كشف فاز الكتروني عايق توپولوژي شده است. ساده¬ترين توضيح يك عايق توپولوژي، حضور يك عايق معمولي است كه در كنار يك مرز فلزي قرار گرفته است. با استفاده از عايق¬هاي توپولوژي، مي¬توان برخي از شبه ذرات مانند فرميون ميارونا را ايجاد كرد كه از اهميت بسياري در محاسبات كوانتومي برخوردارند. استانن ماده¬اي است متشكل از اتم¬هاي قلع، كه از تك لايه¬هاي شش ضلعي، با ساختاري شبيه به گرافين تشكيل شده است. اين ماده در ابتدا به عنوان عايق توپولوژي پيشنهاد و بررسي شد، سپس به عنوان يك عايق كوانتوم اسپيني هال (QSH) كه ناشي از اثر جفت شدگي اسپين مدار در آن بود، مورد تاكيد قرار گرفت. اين عايقQSH جديد گاف انرژي فوق العاده بزرگي در حدود ( eV3/0 ( دارد، كه حالت¬هايQSH آن¬ها را مي¬توان به طور موثر با عامل دار كردن شيميايي و توسط كشش خارجي تنظيم نمود. ساختار جديدي از استانن با واحد¬هاي دمبلي شكل كه دي¬بي استانن ناميده مي¬شود يك عايق توپولوژي دو بعدي است. محاسبات انرژي همدوسي براي هر اتم قلع در دي¬بي استان (eV 18/0) بزرگ-تر از ال¬بي استانن است، كه نمايانگر اين است كه دي¬بي استانن ماده¬اي پايدارتر است. در اين پايان نامه خواص الكتريكي و مغناطيسي دي¬بي استانن با استفاده از نظريه تابعي چگالي و كد محاسباتي FPLO، در تقريب GGA مورد بحث و مطالعه قرار گرفته است. دي¬بي استانن ماده¬اي با ساختار هگزاگونال با شماره گروه فضايي 191 است. در اين پروژه خواص الكتروني دي¬بي استانن تحت اعمال كشش محوري مورد مطالعه قرار داديم. همچنين سلول واحد و سوپرسل دي¬بي استانن را در حالت مغناطيسي و در حضور و عدم حضور تهي-جايگاه بررسي كرديم و نشان داديم دي¬بي استانن ماده¬اي غير مغناطيسي است. علاوه بر اين انرژي كل، انرژي مغناطيسي كل و تكانه آن را محاسبه كرديم و ساختار باند و چگالي حالت آن مورد بررسي قرار داديم. واژه هاي كليدي: عايق توپولوژي، جفت شدگي اسپين¬- مدار، عايق كوانتوم اسپيني هال، دي-بي استانن، كشش، تهي جايگاه، نظريه¬ي تابعي چگالي.

1396/03/09

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: A new field has emerged in condensed-matter physics based on the realization that the spin-orbit interaction can leads to discover topological insulating electronic phases. The easiest way to describe a topological insulator is as an insulator that always has a metallic boundary when placed next to an ‘ordinary’ insulator. With the use of topological insulators, some interesting quasiparticles such as Marjorana fermions can be created that are of great importance for quantum computing. Stanene is composed of tin atoms arranged in a single, hexagonal layer, in a manner similar to graphene. That was investigate as topological insulators and emphasized that they exhibit like quantum spin-Hall insulators due to their spin–orbit coupling (SOC). These new QSH insulators have extraordinarily large bulk gaps (0.3 eV); their QSH states can be effectively tuned by chemical functionalization and by external strain. A novel structure of stanene with dumbbell units was named DB stanene that it is a two-dimensional topological insulator. The calculated cohesive energy per Sn atom for DB stanene is 0.18 eV larger than that of LB stanene, indicating that DB stanene is more stable. In this thesis, the electronic and magnetic properties of DB stanene, is discussed by using density functional theory with computional code FPLO and GGA approximation. DB stanene has hexagonal structure with number of space group 191. In this work investigate the electronic properties of DB stanene under applying uniaxial strain on the unit cell. Also we study the magnetic properties of unit cell and super cell of DB stanene in the absence and presence of vacancy and show that DB stanene is unmagnetic material. The total energy, total magnetic energy and moment, the band structure and Density of states were calculated. Keywords: Topological insulator, Spin-orbit coupling, QSH insulator, DB stanene, Vacancy, strain, Density Functional Theory