بررسي نظري ناخالصي‌هاي نيكل و طلا بر خواص الكترونيكي گرافين با استفاده از نظريه تابعي چگالي

Theoretical study of effect of nickel and gold impurities on electronic properties of graphene using Density functional theory

در اين مقاله، خواص الكتروني گرافين در حضور و غياب ناخالصي‌هاي نيكل و طلا با استفاده از روش نظريه تابعي چگالي بررسي مي‌شود. در تمامي موارد با استفاده از نتايج به دست آمده ساختار الكتروني، چگالي حالت‌ها، پايداري، گاف انرژي و گشتاور مغناطيسي مطالعه شده است. محاسبات ما با استفاده از نرم افزار SIESTA انجام شده و از تقريب‌هاي GGA و LDA براي پتانسيل تبادلي- همبستگي استفاده شده است. با افزايش اندازه‌ي مدل، پايداري و گشتاور مغناطيسي آن افزايش ولي گاف انرژي آن كاهش مي‌يابد. گرافين بدون ناخالصي فاقد گشتاور مغناطيسي است ولي در گرافين نامنظم اين مقدار به محل قرارگيري ناخالصي‌هاي طلا و نيكل بستگي دارد. همچنين ناخالصي‌هاي نيكل و طلا، سطح را از حالت تخت خارج مي‌كند. هيبريداسيون در گرافين با ناخالصي‌هاي طلا و نيكل بين اوربيتال s اتم هيدروژن با اوربيتال‌ p اتم كربن وجود دارد. همچنين بين اوربيتال d اتم ‌هاي طلا و نيكل با اوربيتال p اتم كربن نيز هيبريداسيون وجود دارد.

In this paper, we calculated the electronic properties of graphene in the presence and absence of the gold and nickelatoms using the density functional theory. The electronic structure, density of states, stability, band gap and spin polarization are studied. Our calculation is performed with SIESTA software. For this reason, we used local density approximation (LDA) and generalized gradient approximation (GGA) to calculate the exchange-correlation potential. The results show that the stability and spin polarization increase while the band gap decrease when the size of graphene increases. Graphene layer doesn’t have any spin polarization but in the presence of impurity, it shows the spin polarization depends on the gold and nickel impurities location. Also gold and nickel impurities defer the flatness of surface. The is hybridization between H(s) with C(p) ingraphene with impurities of gold and nickeland hybridization between Au(d) and Ni(d) with C(p) orbitals.