بررسی اثرات استتاری اندرکنش های کولنی ترکیبات C3N

نوع مقاله : مقاله پژوهشی کامل

نویسندگان

1 گروه فیزیک ، دانشکده علوم ، دانشگاه گیلان ، رشت ، ایران

2 گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

10.22055/jrmbs.2020.15924

چکیده

چکیده
در این مقاله اثرات استتاری نیروی کولنی در نمونه های تک لایه و دو لایه C3N و C3NH3 را بر اساس تقریب فاز تصادفی بررسی و با گرافن و گرافن هیدروژنه مقایسه می کنیم. ما پارامتر اندرکنش کولنی جزیی استتار شده (U)، کامل استتار شده (W) و پارامتر اندرکنش کولنی بدون استتار (V) را برای این ترکیبات محاسبه می کنیم. در سیستم با هدایت الکتریکی بیشتر، اثرات پوششی بیشتر بوده و پارامترهای U و W بیشتر کاهش می یابد. در C3Nتک لایه پارامترهای اندرکنشی مشابه گرافن شاهد هستیم. برای C3N هیدروژنه شده که در دو ساختار صندلی و قایق یک نیمرسانا با گاف نسبتاً بزرگ است، مقادیر پارامترهای اندرکنشی به دست آمده بیشتر از مقادیر C3N و گرافن هیدروژنه بود. اما در C3Nدولایه با توجه به رفتار فلزی آن، استتار اندرکنش های کولنی را شاهد هستیم که آن را تبدیل به یک سیستم همبسته می کند.
کلیدواژگان: گاف انرژی، اثرات استتاری، تقریب فاز تصادفی، اندرکنش کولنی.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Screening effects of coulomb interactions of C3N compounds

نویسندگان [English]

  • masoud amiri 1
  • hanif hadipour 2
1 Guilan university, Rasht, Iran
2 Guilan university,Rasht,Iran
چکیده [English]

In this paper we investigate the screening effects of coulomb interaction in monolayer and bilayer C3N and C3NH3 samples based on the random-phase approximation and compared with graphene and hydrogenated graphene. We calculate partially (U) and fully (W) screened, and also bare (V) interaction parameters for these compounds. In the system with more electrical conductivity the effects of the screening are greater and the parameters U and W are further reduced. In monolayer C3N, interaction parameters are similar to those of graphene. The fully hydrogenated C3N is also a relatively large gap in the chair-type and boat-type, and the values of interaction parameters are greater than the monolayer C3N and hydrogenated graphene values.  In the bilayer C3N with metallic behavior, there's a large screening that makes it a correlated system.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Energy Gap
  • Screening effects
  • Coulomb Interaction
  • Random phase approximation
[1] A.K. Geim, K.S. Novoselov, The rise of graphene,Nature Materials 6 (2007) 183–191.
[2] M.I. Katsnelson, Graphene: carbon in two dimensions, Materialstoday 10 (2007) 20-27.
[3] Y. Wu, W. Xia, W. Gao, F. Jia, P. Zhang, W. Ren, Quasiparticle electronic structure of honeycomb C3N: from monolayer to bulk, 2D material 6 (2018) 15-18.
[4] M. Bagheri, Electrical and mechanical properties of a fully hydrogenated two-dimensional polyaniline sheet, Computational Materials Science 153 (2018) 126-133.
[5] M. Bagheri, S. Izadi, Polyaniline (C3N) nanoribbons: Magnetic metal, Semiconductor, and Half-Metal, Applied physics 124 (2018) 84304.
[6] H.J. Xiang, B. Huang, Z.Y. Li, S.H. Wei, J.L. Yang, X.G. Gong, Ordered Semiconducting Nitrogen-Graphene Alloys, Physical ReviewX 2 (2012) 11003.
[7] B. Mortazavi, Ultra high stiffness and thermal conductivity of graphene like C3N, Carbon 118(2017) 25-34.
[8] S. Kumar, S. Sharma, V. Babar, U. Schwingenschlogl, Ultralow lattice thermal conductivity in monolayer C3N as compared to graphene, Materials ChemistryA 5(2017) 407-411.
[9] D. Wang, Y. Bao, T. Wu, S. Gan, D. Han, L. Niu, First-principles study of the role of strain and hydrogenation on C3N, Carbon 134 (2018) 22-28.
[10] H. Hadipour, E. Sasıoglu, F. Bagherpour, C.Friedrich, S. Blugel, I. Mertig2, Screening of the long-range Coulomb interaction in graphene nanoribbons: Armchair versus zigzag edges Physical Review B 98 (2018) 205123.
[11] E. Sasıoglu, H. Hadipour, C. Friedrich, S. Blugel, I. Mertig, Strength of effective Coulomb interactions and origin of ferromagnetism in hydrogenated graphene, Physical Review B 95 (2017) 60408.
[12] H. Hadipour, Screening of Coulomb interaction and π magnetism in defected graphene, Physical Review B 99 (2019) 75102.
[13] F. Aryasetiawan, M. Imada, A. Georges,G.Kotliar, S. Biermann, A.I. Lichtenstein, Frequency-depenent local interactions and loe-energy effective models from electronic structure calculations, Physical Review, B 70 (2004) 195104.
[14] S. Yang, W. Li, C. Ye, G. Wang, H. Tian, C. Zhu, P. He, G. Ding, X. Xie, Y. Liu, Y. Lifshitz, S. Lee, Z. Kang, M. Jiang, C3N —A2D Crystalline, Hole-Free, Tunable-Narrow-Bandgap Semiconductor with Ferromagnetic, Advanced Material  29 (2017) 1605625.
[15] J. van den Brink, G.A. Sawatzky, Non-conventional screening of the Coulomb interaction in low-dimensional and finite-size system, Europhysics Letters 50 (2000) 447-453.
 [16] J.P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof, Generalized Gradiant Approximaion Made Simple, Physical Review Letters 78 (1997) 3865.
[17] C. Friedrich, S. Bl¨ugel, A. Schindlmayr, Efficient implementation of the GW approximation within the all electron FLAPW method, Physical Review B 81 (2010) 125102.
[18] D.K. Singh, A. Thamizhavel, J.W. Lynn, S.K. Dhar, T. Hermann, Multiple magnetic structures of correlated Ce ions in intermetallic CeAu2Ge2, Physical Review B 86 (2012) 60405.
[19] M. Makaremi, B. Mortazavi, C. Veer Singh. Adsorption of Metallic, Metalloidic, and Nonmetallic Adatoms on Two-Dimensional C3N, Physical Chemistry121(2017) 575-583.
[20] F. Freimuth, Y. Mokrousov, D. Wortmann, S. Heinze, S. Blugel. Maximally localized Wannier functions within the FLAPW formalism, Physical Review B 78 (2008) 035120.
[21] Q. Wei, Q. Zhang, H. Yan, M. Zhang, Cubic C3N: A New Superhard Phase of Carbon-Rich Nitride, Materials 9 (2016) 840-846.