بررسی خواص ساختاری و مغناطیسی نانو نوارهای گرافنی آلایش یافته با اتم آهن

نوع مقاله: ویژه نامه

نویسندگان

1 دانشجو

2 عضو هیئت علمی- گروه فیزیک- دانشگاه صنعتی شاهرود

چکیده

در این مقاله پایداری، خواص الکترونی و مغناطیسی در نانو نوار گرافنی با لبه زیگزاگ شکل( ZGNR ) آلایش یافته با اتم آهن، با استفاده از نظریه تابعی چگالی ( DFT ) بررسی شده است. بر طبق بررسی های انجام شده و با توجه به مقادیر بدست آمده برای انرژی تشکیل و انرژی پیوندی بهترین مکان برای جایگزینی اتم آهن با اتم کربن، در لبه ZGNR و با اتم کربنی به دست آمد که با هیدروژن پیوند دارد. همچنین اگر اتم های آهن جایگزین اتم های هیدروژن شوند نسبت به زمانیکه جایگزین اتم های کربن می شوند، از نظر انرژی ساختار مطلوب تری داریم و زمانیکه ساختار را با دو اتم آهن آلایش می دهیم در هر دو وضعیت فرو و پادفرومغناطیس، در حالت آلایش ‏نزدیک نسبت به آلایش دور، ساختار پایدارتر است. بیشترین گشتاور مغناطیسی برای آلایش آهن در مکان F وقتی جایگزین اتم هیدروژن در ساختار شود، حدود 5 مگنتون بور حاصل می شود. با توجه به ساختار های نواری محاسبه شده، خواص الکترونی و مغناطیسی ZGNR به مکان آلایش اتم آهن بستگی دارند و بسته به اینکه چه مکانی را برای جایگزین کردن اتم آهن انتخاب کنیم فلز مغناطیسی و یا نیمرسانای مغناطیسی حاصل خواهد شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Structural and magnetic properties of graphene Nanoribbons doped with Fe atoms

نویسنده [English]

  • Parvin Zanganeh 1
چکیده [English]

In this paper, the stability, electronic and magnetic properties of rapheme nanoribbons with zigzag edge shape (ZGNR) doped by Fe atoms, using density functional theory (DFT) have been investigated. According to our investigations and obtained values for the formation and binding energy, the best situation for the substitution Fe atoms by carbon atoms found at the edge of ZGNR and with the carbon atoms which are bonded to the hydrogen atoms. Also if Fe atoms substituted to Hydrogen atoms instead of carbon atoms, the structure would be more energy desirable and when the structure doped by two Fe atoms in both ferro and anti ferromagnetic phases, close doping is more stable than far doping. The maximum magnetic moment is found about 5 B for Fe doping when substituted to Hydrogen atoms in F site. According to the electronic band structure calculations, the electronic and magnetic properties of ZGNR depend to situation of substituted Fe atoms and depending on what location were choose to replace the iron atoms, magnetic metal or magnetic semiconductors will be achieved.

کلیدواژه‌ها [English]

  • zigzag graphene nanoribbon
  • Density functional theory
  • structural properties
  • Magnetic properties
  • Fe doping