محاسبه ساختار نواری تک‌لایه سیلیسین با روش بستگی قوی برای کاربرد در سامانه‌های الکترونیکی هوافضا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه فیزیک ماده چگال، دانشکده علوم پایه، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران

2 عضو هیات علمی

چکیده
سیلیسین یک دگرشکل دوبعدی سیلیسیم با ساختار شش‌ضلعی لانه‌زنبوری مانند گرافن ( دگرشکل دوبعدی کربن) است. کاربردهای گسترده گرافن در ساخت کامپوزیت‌های سبک و مقاوم، پوشش‌های محافظ، سامانه‌های الکترونیکی پیشرفته، به دلیل رفتار برجسته‌ی الکترونیکی و ساختاری آن در صنایع هوافضا، مسیر پژوهش‌های علمی را به سمت بررسی رفتار‌ موادی با ساختار دوبعدی مشابه گرافن نظیر سیلیسین را هموار نموده است. با توجه به اهمیت روزافزون مواد با ساختار دوبعدی در فناوری‌های پیشرفته، درک رفتار الکترونی این مواد از طریق محاسبات کوانتومی مانند روش بستگی قوی ، ضروری است. این پژوهش بر اصلاح پارامترهای روشTB و محاسبه ساختار نواری سیلیسین تک‌لایه در مسیرهای با تقارن بالا K-Γ-M-K تمرکز دارد. یک هامیلتونی مبتنی بر روشTB برای سیلیسین تک‌لایه با استفاده از کدنویسی در متلب توسعه داده شد. محاسبات اصلاح‌شده ما یک یافته کلیدی را نشان می‌دهد: در نقطهΓ انرژی نوار پنجم1.705(eV) پایین‌تر از انرژی نوار چهارم 2.013(eV) است. این ترتیب نواری، اختلافی قابل توجه با نتایج روشab-initio نشان می‌دهد که روند معکوسی را گزارش می‌کنند و حساسیت پیش‌بینی‌های روشTB به پارامترسازی را برجسته می‌سازد. پس از برطرف کردن این عدم تطابق، نوارهای πو π^* به‌صورت خطی در سطح فرمی متقاطع می‌شوند، ویژگی‌ای که برای تشکیل مخروط دیراک و کاربردهای الکترونیکی فرکانس بالا حیاتی است. این یافته‌ها یک مدل محاسباتی دقیق‌تر برای سیلیسین ارائه می‌دهند که برای ادغام مؤثر آن در سامانه‌های الکترونیکی پیشرفته نظامی و هوافضا ضروری است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Band Structure Calculation of Monolayer Silicene Using the Tight-Binding Method for Applications in Aerospace Electronic Systems

نویسندگان English

Davood korzebor 1
Nader Ghobadi 2
1 Condensed matter physics Faculty of science. university of malayer of malayer Iran.
2 Faculty of science Physics department
چکیده English

Silicene is a two-dimensional form of silicon with a hexagonal honeycomb structure similar to graphene (a two-dimensional form of carbon). The widespread applications of graphene in the manufacture of lightweight and durable composites, protective coatings, and advanced electronic systems, due to its outstanding electronic and structural behavior in the aerospace industry, have paved the way for scientific research to investigate the behavior of materials with a two-dimensional structure similar to graphene, such as silicene. With the increasing importance of two-dimensional structured materials in advanced technologies, understanding their electronic behavior through quantum calculations such as the Tight-Binding (TB) method is essential. This research focuses on refining the TB method parameters and calculating the band structure of single-layer silicene along the high-symmetry paths K-Γ-M-K. A TB-based Hamiltonian for single-layer silicene was developed using MATLAB coding. Our refined calculations reveal a key finding: at the Γ point, the fifth band energy 1.705 eV lies below the fourth band energy 2.013 eV. This band ordering presents a significant deviation from ab-initio method results, which report an inverse trend, highlighting the sensitivity of TB method predictions to parameterization. After resolving this mismatch, the π and π* bands linearly intersect at the Fermi level, a characteristic crucial for Dirac cone formation and high-frequency electronic applications. These findings provide a more accurate computational model for silicene, essential for its effective integration into advanced military and aerospace electronic systems.

کلیدواژه‌ها English

tight binding method
tight binding parameters
silicene crystal
non buckling
Aerospace Electronic Systems
دوره 4، شماره 4
زمستان 1404

  • تاریخ دریافت 06 تیر 1403
  • تاریخ بازنگری 02 خرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 06 خرداد 1405