شماره ركورد
34991
پديد آورنده
سمانه سادات حسيني
عنوان
بررسي خواص الكتروني و مغناطيسي نقاط كوانتومي تك لايه فسفرين
مقطع تحصيلي
دكتري
رشته تحصيلي
فيزيك
سال تحصيل
1392
تاريخ دفاع
1404/6/3
استاد راهنما
جناب آقاي دكتر سيد ادريس فيضآبادي
استاد مشاور
-
دانشكده
فيزيك
چكيده
اين پژوهش به بررسي ويژگيهاي الكتروني و مغناطيسي نقاط كوانتومي تك لايهي فسفريني با شكلهاي مثلثي و مستطيلي ميپردازد. هدف اصلي، تحليل ارتباط ميان حالات الكتروني تحت شرايط مختلف و رفتارهاي مغناطيسي ذاتي اين ساختارها است. براي اين منظور، برهمكنشهاي الكتروني با استفاده از محاسبات نظريهي تابعي چگالي وابسته به اسپين مدلسازي شده و طيف انرژي، چگالي حالتها، چگالي الكتروني و چگالي موضعي اسپين مورد ارزيابي قرارگرفتهاند. همچنين اوربيتالهاي مولكولي HOMO و LUMO را نسبت به شرايط اعمالشده بر سيستمها محاسبه كردهايم.
نتايج نشان ميدهد كه تطابق ميان رفتار نقاط مثلثي و پيشبينيهاي مدل تنگبست تنها پيش از بهينهسازي هندسي و در غياب در نظر گرفتن اسپين اتمي برقرار است. اين موضوع بيانگر محدوديت مدل تنگبست در توصيف سامانههاي بهينهشدهي اسپيني است. افزون بر اين، محاسبات نشان ميدهد كه حضور تهيجايگاهها، جانشيني اتمي و اشباعسازي ساختار قادر است در نقاط كوانتومي فسفريني گشتاور مغناطيسي پديد آورد كه اين امر از نوع پيكربندي الكتروني اتمها ناشي ميشود.
برخلاف گرافن، حالتهاي مياني مشاهدهشده در طيف انرژيِ حاصل از محاسبات قطبش اسپيني، تهي از الكترون هستند؛ ازاينرو منشأ مغناطيس در فسفرين عمدتاً به حالتهاي الكتروني نيمهپر نزديك به HOMO بازميگردد. در ادامه نشان دادهايم كه ميدانهاي الكتريكي خارجي چگونه ميتوانند رفتارهاي الكتروني و مغناطيسي نقاط كوانتومي فسفريني را تنظيم كنند. اعمال ميدانهاي الكتريكي موازي و عمود بر صفحهي ساختار نشان ميدهد كه شكاف انرژي و چگالي موضعي اسپين نسبت به تغييرات ميدان موازي حساسيت بالايي دارند، درحاليكه ميدان عمودي تغيير قابلتوجهي ايجاد نميكند.
اين نتايج نشان ميدهند كه ميدان الكتريكي خارجي قابليت تنظيم چگالي موضعي اتمهاي مغناطيسي را دارد؛ قابليتي كه ميتواند در پيادهسازي كيوبيتها و كاربردهاي كوانتومي مؤثر واقع شود.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/03/19
عنوان به انگليسي
Investigation of Electronic and Magnetic Properties of Monolayer Phosphorene Quantum Dots
تاريخ بهره برداري
8/25/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
سمانه سادات حسيني
چكيده به لاتين
This study investigates the electronic and magnetic properties of triangular and rectangular phosphorene quantum dots, aiming to clarify how their electronic states relate to the intrinsic magnetic behavior under various structural and physical conditions. To achieve this, we employ spin-polarized density functional theory (DFT) to account for electron–electron interactions and examine the resulting energy spectra, density of states, electron density distributions, and local spin densities. We also compute the HOMO and LUMO molecular orbitals as functions of the applied conditions.
Our results reveal that, for triangular dots, the non-spin calculations performed without geometry optimization agree well with tight-binding results; however, tight-binding becomes an insufficient approximation when optimized spin-polarized systems are analyzed. Moreover, the findings show that vacancies, atomic substitutions, and chemical saturation can induce magnetic moments in phosphorene quantum dots, arising from the specific electronic configurations involved. Unlike graphene, our spin-polarized calculations yield empty mid-gap states in the spectra of magnetic phosphorene quantum dots.
Finally, we demonstrate that external electric fields can effectively tune the electronic and magnetic properties of monolayer phosphorene quantum dots. When applying electric fields parallel or perpendicular to the phosphorene plane, we observe that both the energy gap and the local spin density display strong sensitivity to in-plane (parallel) fields, while out-of-plane (perpendicular) fields produce negligible effects. These results indicate that external electric fields can modulate the local magnetic-atom density, offering potential advantages for qubit implementation.
كليدواژه هاي فارسي
نظريهي تابعي چگالي اسپيني , نقاط كوانتومي فسفريني , گشتاور مغناطيسي , ميدان الكتريكي يكنواخت
كليدواژه هاي لاتين
Spin-polarized density functional theory , Phosphorene quantum dots , Magnetic moments , Uniform electric field
Author
Samaneh Sadat Hoseini
SuperVisor
Dr. Seyed Edris Faizabadi