23638

بررسي مغناطش لبه اي در نانو ساختارهاي نقطه كوانتمي ا پايه كربني با هيبريداسيون 2-SP

دكتري

فيزيك حالت جامد

1394

99/12/24

سيد ادريس فيض آبادي

فيزيك

نانو ساختارهاي با ابعاد پايين و با پايه كربني، به دليل كاربرد وسيع در فيزيك و تكنولوژي در مقياس نانو، توجه زيادي را به خود جلب كرده است. اگرچه كربن غير مغناطيسي است، ولي برخي از تركيبات آن، نوعي خاصيت مغناطيسي را از خود بروز مي دهند كه به خوبي برحسب مدل هابارد تك-اربيتال قابل توصيف است. به طور موازي از مدل هاي بر پايه اصول اوليه نيز براي تاييد نتايج به دست آمده استفاده شد. به طور خاص، از نظريه تابعي چگالي به صورت كدهاي كامپيوتري موجود در بسته هاي نرم افزاري سود جسته شد. در مقاله اول با استفاده از هر دو روش مدل هابارد و نظريه تابعي چگالي، مغناطش حالت پايه گرافن دولايه را درانباشت AA بررسي كرديم. به اين منظور براي هر ساختار دولايه، يك ساختار متناظر تك لايه پيشنهاد شد كه يك تعريف جديد از زيرشبكه را براي انباش AA توجيه مي كرد، به طوري كه با قضيه ليب در انطباق باشد. ما متوجه شديم كه يك نظم آنتي فررومغناطيسي براي اين انباشت قابل پيش بيني است و مغناطش موضعي هر اتم با پيشنهاد زير شبكه ما كاملا منطبق است. همچنين مغناطش موضعي در نقاط كوانتمي چند لايه نيز براي اين انباشت AA قابل توضيح است. در مقاله دوم، با استفاده از نظريه تنگ بست به همراه مدل هابارد تك-اربيتال در تقريب ميدان متوسط، يك گرافن تك لايه شامل يك تهي جايگاه مثلثي را با نانولوله اي كه از رول كردن آن به دست مي آيد، مقايسه كرديم و نشان داديم كه چگونه رول شدگي در نانولوله بر روي گاف هومو-لومو و خواص مغناطيسي اين دو ساختار تآثير مي گذاردر، به طوري كه در حضور ميدان مغناطيسي شيب انرژي حالت هاي نانولوله از ورقه گرافني بيشتر است و لذا مغناطش حالت پايه آن حساسيت بيشتري به ميدان اعمالي دارد. در مقاله سوم، با استفاده از هاميلتوني تنگ بست در تقريب نزديكترين همسايگان به همراه فورمولبندي لاندائو-بوتيكر و رهيافت توابع گرين، اثرات ناشي از حضور نقص گروه فلورنتين در در لبه هاي يك نانونوار گرافني با لبه هاي زيگزاگ بررسي گرديد. علاوه بر آن، نتايج به دست آمده با نتايج حاصل از نظريه تابعي چگالي مقايسه گرديد. نتايج به دست آمده نشان داد كه خواص ترابرد اسپيني به شدت به حضور اين نقص هاي توپولوژيكي وابسته است. به طوري كه با از بين رفتن تبهگني و ايجاد يك گاف اسپيني امكان ساخت فيلترهاي اسپيني ميسر مي گردد. در مقاله چهارم، در يك مقاله مقايسه اي، تفاوت تاثيرات انباشت هاي مختلف AA و AB بر روي طيف انرژي و ويژه حالت هاي يك گرافن دو لايه مثلثي با لبه هاي زيگزاگ و اندازه هاي مختلف بررسي گرديد

1400/03/01

Edge magnetism in carbon based nano-structures within SP-2 hybridization

3/15/2022 12:00:00 AM

Low dimensional carbon-based nanostructures draw attention to theirs vast predicted properties and applications in physics and nano-scale technology. Although pristine Carbon is nonmagnetic, but it's allotropes have some kind of magnetic properties that well described in terms of single-orbital mean field Hubbard model including only P_z atomic orbitals forming pi-bond states. However, the the first principal method have been used to confirm the model Hamiltonian outcomes. Specifically, the density functional method is a justified nomination that implemented in some of well-known computer codes. In first paper, using both single-orbital Hubbard model and density functional theory, we have explained ground state magnetization in AA-stacking bilayer graphene quantum dots. For this purpose, by introducing a single layer counterpart to each bilayer flake, we have justified how an appropriate sublattice definition makes our numerical results in agreement with Lieb’s theorem. We have noticed an antiferromagnetic ordering for a perfect AA-stacking bilayer with S=0 net magnetization is predictable. In addition certain polarization of local magnetic moment in each atom is consistent with our choice of sublattices. Also total spin and local magnetizations in perfect multilayer AA-stacking is explainable. In second paper, by using tight-bindingHamiltonian in combination with the one-orbital Hubbard model at the mean-field approximation, we have compared the magnetic properties, such as spin-resolved edge states, spin depolarization, and the evolution of HOMO–LUMO gaps of the finite graphene sheet and it's counterpart single-walled carbon nanotube as a rolled-up graphene sheet in the presence of a triangle vacancy and an axial electric field. By increasing an axial electric field, we have spotted that the slope of the cluster edge states in nanotube is higher than the graphene sheet because of the rolling action in nanotube, which creates circumferential confinement. In third work, Using the nearest neighbor tight-binding Hamiltonian and single-orbital Hubbard model at the mean-field approximation in combination with Landauer formalism and Greens functions approach, we have investigated the influence of fluoranthene group edge defects on spin-dependent transport properties of zGNR. In addition, we have compared the model Hamiltonian results with density functional calculations. Our outcomes show that the quantum spin transport properties of zGNRs are absolutely dependent on the topological edge configurations or better to say edge states. We observed that electron–electron interactions open a transport gap in zGNRs and its defective counterpart. However, the degeneracy of the AFM conductance is preserved. Moreover, the transport of the mentioned structures proposes spin filtering features by considering the available states (FM coupling) in the channel. In this case, the degeneracy is split. In addition, our calculations for the nanodevices in both methods showed very similar results. Finally, We have studied the impact of main stacking AA and AB on the eigenstates and eigenvalues of bilayer graphene quantum dots describing by tight-binding Hamiltonian with different size and geometry.

مغناطش لبه اي , تنگ بست , مدل هابارد , ترابرد كوانتمي , گرافن دولايه , نظريه تابعي چگالي

edge magnetism , tight-binding , Hubbard model , quantum transport , Bi-layer graphene , density functional theory