تحلیل الکترونیکی و اپتیکی نانولوله‌های کربید ژرمانیوم تحت تنش با رویکرد نظریه تابع چگالی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 رئیس گروه آموزشی کارشناسی ارشد تحصیلات تکمیلی دانشگاه پدافندهوایی خاتم الانبیاء(ص)

2 گروه مهندسی برق، واحد جنوب تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده
در این پژوهش، خواص الکترونیکی و اپتیکی نانولوله‌های کربید ژرمانیوم (GeCNTs) با شاخص‌های مختلف و تحت اعمال تنش، با استفاده از محاسبات اصول اولیه مبتنی بر نظریه تابعی چگالی (DFT) و در چارچوب تقریب PBE-GGA بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد که نانولوله با شاخص (5,0) دارای شکاف نواری مستقیم نزدیک به صفر و رفتار شبه‌فلزی است، در حالی که نانولوله (10,0) یک نیمه‌رسانای با شکاف نواری مستقیم 1.29 الکترون‌ولت است. همچنین بررسی خواص اپتیکی در قطبش خارج از صفحه نشان می‌دهد که مهم‌ترین گذارهای اپتیکی در بازه انرژی 1.5تا 4 الکترون‌ولت رخ می‌دهند و تغییر شاخص و اعمال تنش هیدرواستاتیکی موجب تغییر محسوس در پاسخ اپتیکی این نانوساختارها می‌شود. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که نانولوله‌های GeCNT به دلیل قابلیت تنظیم خواص الکترونیکی و اپتیکی، گزینه‌ای مناسب برای کاربرد در حسگرهای اپتیکی، ادوات فوتونیکی و آشکارسازهای فروسرخ، به‌ویژه در سامانه‌های هوافضا و دفاعی، هستند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

Electronic and Optical Analysis of Strained Germanium Carbide Nanotubes Using a Density Functional Theory Approach

نویسنده English

Ghobad Mohammad kari 2
2 Department of Electrical Engineering, South Tehran Branch, Islamic Aazd University, Tehran, Iran
چکیده English

Abstract

In this study, the electronic and optical properties of germanium carbide nanotubes (GeCNTs) with different chiral indices under applied strain were investigated using first-principles calculations based on density functional theory (DFT) within the PBE-GGA approximation. The results show that the (5,0) GeCNT exhibits a near-zero direct band gap with quasi-metallic behavior, whereas the (10,0) nanotube is a direct-band-gap semiconductor with a band gap of 1.29 eV. Optical analyses reveal that the main absorption and reflectivity features in out-of-plane polarization occur within the energy range of 1.5–4.0 eV, and their responses are significantly influenced by chirality and applied strain. These findings demonstrate that the tunable electronic and optical properties of GeCNTs make them promising candidates for optical sensors, nanoscale photonic devices, and infrared detection technologies.

کلیدواژه‌ها English

Density Function Theory
Germanium carbide nanotubes
Optical properties
Electronic properties
دوره 5، شماره 2
تابستان 1405

  • تاریخ دریافت 08 خرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 17 تیر 1405
  • تاریخ پذیرش 22 تیر 1405