عنوان مقاله :
تأثير نقص‌هاي نقطه‌اي بر خواص الكترونيكي و مغناطيسي تك لايه تنگستن دي سولفيد مبتني بر نظريه تابعي چگالي
عنوان به زبان ديگر :
The Influence of Point Defects on the Electronic and Magnetic Properties of WS2 Monolayer Based on Density Functional Theory
پديد آورندگان :
نيري، مريم دانشگاه آزاد اسلامي واحد يزد - گروه مهندسي برق، يزد، ايران , طاهري، حامد دانشگاه فني يزد - گروه مهندسي برق، يزد، ايران
كليدواژه :
تنگستن دي سولفيد , نانوالكترونيك , مغناطيسي , نقص , ساختار نوار
چكيده فارسي :
پژوهش حاضر به مطالعه تأثير نقص‌هاي نقطه‌اي در ساختار تنگستن دي‌سولفيد تك‌لايه با به‌كارگيري اصول اوليه مي‌پردازد. اين بررسي بر روي شش نقص تهي‌جاي و به‌منظور بررسي تأثيرات آن‌ها بر خواص الكترونيكي و مغناطيسي WS2 تك‌لايه انجام گرفته است. ساختاري كه بررسي مي‌گردد ابرسلولي با 36 اتم است و موقعيت‌هاي اتمي نيز بهينه شدند. محاسبات نظريه تابعي چگالي در اين مطالعه در چارچوب تقريب چگالي موضعي انجام شد. آناليز ساختاري اين ماده نشان مي‌دهد تك‌لايه تنگستن دي‌سولفيد داراي شكاف نوار مستقيم و برابر با 89/1 الكترون- ولت مي‌باشد. نتايج شبيه‌سازي نشان مي‌دهند بسته به نوع نقص‌هاي ايجاد شده در ساختار و موقعيت مكاني آن‌ها، رفتار ساختار مي‌تواند از نيمه‌هادي به فلز و غيرمغناطيسي به مغناطيسي تغيير كند؛ براي مثال، حذف اتم تنگستن منجر به فلزي شدن ماده و مغناطيسي شدن ساختار مي‌شود. همچنين، انرژي شكاف نوار WS2 تك‌لايه در غياب اتم گوگرد كاهش مي‌يابد. علاوه بر اين، گذاري از نيمه‌هادي مستقيم به غيرمستقيم و كاهش انرژي شكاف نوار نسبت به ساختار بدون نقص ديده مي‌شود. اين موارد بيانگر اين موضوع است كه وجود نقص در نانوساختارهاي نيمه‌هادي راهي را براي كاربرد اين گونه نانوساختارها در الكترونيك تنظيم‌پذير، الكترونيك نوري و اسپينترونيك هموار مي‌سازد.
چكيده لاتين :
The present study investigates the effect of point defects in the structure of monolithic tungsten disulfide (WS2) using basic principles. This study was performed on six vacancies to investigate their effects on the electronic and magnetic properties of WS2 monolayer. The structure under study was a supercell with 36 atoms and the atomic positions were optimized. In the present study, density functional theory calculations were performed within the framework of local density approximation. Structural analysis of this material showed that the WS2 monolayer had a direct band gap of 1.89 eV. The simulation results illustrated that depending on the type of defects in the structure and their position, the behavior of the structure can change from semiconductor to quasi-metal and non-magnetic to magnetic. For instance, the removal of one tungsten atom leads to the metallization and magnetization of the structure. Moreover, the bandgap energy of the WS2 monolayer decreased in the absence of one sulfur atom. In addition, there was a transition from direct to indirect semiconductors and a reduction in the energy of the band gap in comparison with its pristine. These cases indicate that the presence of defects in semiconductor nanostructures paves the way for the application of such nanostructures in tunable electronics, optical electronics, and spintronics.
