بررسي خواص الكتروني و مكانيكي تك لايه AlN تحت جذب هيدروژن با استفاده از اصول اوليه

در اين مطالعه، خواص الكتروني و مكانيكي تك لايه AlN خالص و كاملاً هيدروژن‌دار شده، با استفاده از محاسبات اصول اوليه، مورد مطالعه قرار گرفته است. دو حالت مختلف براي جذب هيدروژن در نظر گرفته شده است: (الف) جذب اتم‌هاي هيدروژن روي اتم‌هاي آلومنيوم و نيتروژن در يك سمت مشابه صفحه AlN (AlN2H) و (ب) جذب اتم‌هاي هيدروژن روي اتم‌هاي آلومنيوم و نيتروژن در دو سمت مخالف صفحه AlN (HAlNH). نانو صفحه AlN هيدروژن‌دار شده نيم‌رسانا است و گاف نواري انرژي آن نسبت به صفحه AlN خالص، تغيير پيدا مي‌كند، به‌طوري‌كه، مقدار گاف نواري براي HAlNH و AlN2H به‌ترتيب 3 و 4.3 الكترون ولت به‌دست آمدند. با استفاده از خواص الكتروني محاسبه شده، محاسبات DFT در محدوده تغيير شكل الاستيك هارمونيك براي به‌دست آوردن ثابت‌هاي الاستيك مكانيكي تك لايه AlN خالص و كاملاً هيدروژن‌دار شده، انجام شده است. از لحاظ انرژي، ساختار AlN هيدروژن‌دار شده در مقايسه با ساختار AlN خالص، پايدارتر است. همچنين، با محاسبه انرژي تشكيل ساختارهاي AlN2H و HAlNH، ساختار HAlNH نسبت به ساختار AlN2H پايدارتر است. به‌طور خاص، مشخص شده است كه سختي در صفحه AlN هيدروژن‌دار شده به‌طور قابل توجهي كوچك‌تر از AlN خالص است، به‌طوري‌كه سختي در صفحه براي HAlNH، N/m 82 است.