فسفرین به عنوان یک بلور ناهمسانگرد توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. از آنجا که ناهمسانگردی بلور به ویژگی های ناهمسانگرد و کاربردهای وسیعی می انجامد، ما نیز برآن شدیم که ویژگی های گرمایی این ماده را مورد بررسی قرار دهیم. در این مقاله ساختار نواری و طیف فونونی بلور تک لایه محاسبه شده و سپس با استفاده از روش دینامیک مولکولی، چگالی انرژی طیفی بدست آمده است. رسانندگی گرمایی فسفرین برای شاخه های مختلف فونونی بصورت مجزا محاسبه شده که نشان می دهد در راستای زیگزاگ شاخه LA و در راستای آرمچیر هر دو شاخه LA و TA نقش بسیار مهمی در رسانندگی گرمایی دارند. در بین شاخه های اپتیکی نیز B1g بیشترین تاثیر را در رسانندگی در هر دو راستا دارند. از سوی دیگر رسانندگی گرمایی الکترونی نیز مورد محاسبه قرار گرفته و این ماده بعنوان یک ترموالکتریک خوب به صنعت معرفی می گردد.

در این پژوهش، ابتدا ساختار یک نانونوار فسفرین دولایه معرفی می شود. سپس، برای ساختار ساده سازی شده ی این سامانه در حضور تهی جا تابع موج جایگزیده ای که منشأ توپولوژیک دارد به شکل تحلیلی بررسی می شود و نتایج تحلیلی با روش عددی مقایسه می شود. در محاسبۀ عددی چگالی احتمال جایگزیده (LDOS) از رهیافت لاندائر- بوتیکر استفاده می شود. در آخر برای فسفرین دولایه، با لحاظ کردن پارامترهای بیشتر، تابع موج و انرژی حالت جایگزیده در حضور تهی جا به روش عددی گزارش شده است.

اخیرا، نانولوله های فسفرین مانند نانو لوله های کربنی، به دلیل داشتن خواص مکانیکی، حرارتی و الکترونی مناسب بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. بررسی رفتار مکانیکی و خواص موادی این نانو سازه ها از اهمیت بسیاری برخوردار است. بنابراین در این پژوهش، ابتدا رفتار کششی و کمانشی نانو لوله فسفرین به روش دینامیک مولکولی شبیه سازی شده و اثرات پارامترهای هندسی بر روی رفتار مکانیکی ماده مطالعه گردیده است. پس از بررسی فوق و تایید نتایج، استحکام کششی و فشاری نانو لوله گزارش شده است. بررسی اثر قطر بر روی رفتار کششی و همچنین تاثیر ضریب منظری بر روی رفتار کمانشی نانو لوله فسفرین، نشان دهنده افزایش استحکام کششی ماده با افزایش قطر و کاهش استحکام فشاری با افزایش نسبت منظری می باشد. در مرحله بعد، به عنوان اولین تحقیق در این زمینه، اثر نقص بر روی رفتار کششی و فشاری نانو لوله فسفرین مسطح ارزیابی شده است. نتایج نشان می دهد که وجود نقص در نانو لوله فسفرین استحکام کششی و کمانشی را به صورت قابل ملاحظه ای کاهش می دهد. همچنین مشاهده می شود که رفتار کمانشی این ماده به وجود نقص نسبت به رفتار کششی حساس تر می باشد به طوری که با حذف تنها یک اتم، استحکام فشاری این ماده تا 13.5 درصد و با وجود تنها 2 درصد نقص در ساختار این ماده، استحکام کششی آن 4.3 درصد افت پیدا می کند.

در این پژوهش با استفاده از روش تابع گرین غیر تعادلی، در مدل بستگی قوی، قطبش اسپینی جریان خروجی در نانو حلقه-ی کوانتومی شش گوشی فسفرین متصل شده به دو رابط خطی نیمه بینهایت ایده آل، به صورت عددی موردبررسی قرارگرفته است. نتایج نشان می دهند که با کنترل شار عبوری از مرکز حلقه و هم چنین کنترل میدان الکتریکی اعمال شده به کل ساختار توسط ولتاژ گیت می توان جریان خروجی با قطبش اسپینی دلخواه داشت و از سیستم به عنوان یک فیلتر اسپینی برای الکترون های ورودی غیر قطبیده و همچنین به عنوان یک وارونگر اسپینی برای الکترون های ورودی قطبیده، بهره جست. علاوه بر این، عبور کل الکترون ها از سیستم نیز به منظور افزایش بهره وری دستگاه، موردبررسی قرارگرفته است. قطبش اسپینی و عبور کل بالای 90، گزارش شده است که کاربردهای فراوان در اسپینترونیک، حافظه های اسپینی و کامپیوترهای کوانتومی دارد.

در این مقاله به بررسی ویژگی­های ترابردی یک نانو نوار فسفرین با لبه های زیگزاگ پرداخته شده است. اگر چه فسفرین یک ساختار دو بعدی شکاف دار است ولی هر لبه ی زیگزاگ از نانونوار فسفرین مانند یک سیم کوانتومی یک بعدی عمل می کند. بنابراین یک نانونوار با دو لبه مانند دو سیم کوانتومی موازی یکدیگر هستند. در این مقاله نشان می شود که با اضافه کردن یک خط ناخالصی بین لبه ی بالا و پایین می توان یک نوار ناخالصی ایجاد کرد که می تواند لبه ی بالا را به لبه ی پایین متصل کند. به عبارتی می تواند ورودی های مختلف به خروجی هایی مختلف جفت شوند. برای محاسبه ی ضرایب جفت شدگی بین ورودی ها و خروجی ها از فرمول بندی لیپمن- شوئینگر استفاده شده است. نتایج نهایی نشان می دهد که بسته به انرژی حالت ورودی و موج ایستاده متناظر با آن در نوار ناخالصی می تواند پدیده ی تشدید یا پاد تشدید در پراکندگی بین ورودی ها و خروجی ها ایجاد شود. طرح پیشنهادی در این مقاله می تواند افزون بر جنبه ی نظری از لحاظ کاربردی برای ساخت نانوسوئیچ ها نیز کاربرد داشته باشد.

در این پژوهش با استفاده از روش تابع گرین به بررسی جریان با قطبش اسپینی در نقاط کوانتومی 24 و 54 اتمی فسفرینی شش گوشی با لبه ی زیگزاگ پرداخته ایم. با این فرض که تمام الکترون های ورودی به ساختار نقطه ی کوانتومی فسفرین دارای اسپین بالا باشند، با انتخاب مناسب میدان الکتریکی که از خارج توسط یک ولتاژ گیت کنترل می شود، می توان یک جریان خروجی با قطبش اسپینی دلخواه داشت به ویژه شرایطی وجود دارد که می توان اسپین کلیه الکترون ها را معکوس کرد و بنابراین سیستم به عنوان یک وارونگر اسپینی عمل می کند که دارای کاربردهای ویژه در اسپینترونیک و پروسه اجرایی محاسبات کوانتومی می باشند. علاوه بر آن نشان داده ایم که با بزرگ شدن اندازه ی نقطه کوانتومی فسفرین اندازه جریان قطبیده افزایش می یابد.

در این مطالعه، خواص الکترونیکی و مغناطیسی فسفرین تک لایه به کمک نظریه تابعی چگالی اسپینی مورد بررسی قرار گرفت. فسفرین تک لایه یک نیمه رسانای ذاتی نوع p است که خاصیت مغناطیسی ندارد. فسفرین کاربردهای بسیاری در ادوات الکترونیکی مانند ترانزیستورها و یا باطری های یونی دارد. اما فسفرین اولیه به دلیل نداشتن خاصیت مغناطیسی، دارای کاربردهای محدود در ادوات اسپینترونیکی است. با اعمال نقص غیرنقطه ای تهی جای اتمها به صورت 6 تایی، نمونه خاصیت مغناطیسی پیدا می کند و این مساله مرتفع می گردد. برای این منظور، ما از یک سلول بزرگ 64 اتمی استفاده می کنیم. بعلاوه با اعمال نقص، گاف انرژی ساختار از 1.50eV به 0.33eV کاهش پیدا می کند و ساختار به نیمه رسانای نوع n تبدیل می گردد. با غیر فعال کردن پیوندهای آزاد نمونه دارای نقص با اتمهای H، گاف انرژی افزایش می یابد و به مقدار 1.73eV می رسد. نوع نیمه رسانای این نمونه، به نوع p بازمی گردد. با مهندسی ساختار می توان نمونه با گاف انرژی و خاصیت مغناطیسی دلخواه را طراحی و در آزمایشگاه جهت کاربرد مورد نظر ساخت.