این مقاله به بهینه سازی خواص گرمایی نانونوارهای آرمچیری گرافن، با ایجاد نقش های تکرار شونده که شامل تهی جای های گسترده با ساختار دوره ای هستند، می پردازد. نانونوارهای مورد بررسی از ابرسلول هایی با ساختار دوره ای از تهی جای های گسترده با هندسه، ابعاد و تقارن های مختلف نسبت به محور نانونوار تشکیل شده اند. به منظور محاسبه طیف پاشندگی فونونی، ظرفیت گرمایی و خواص انتقال گرما، از مدل ثابت نیرو با در نظر گرفتن چهار همسایه نزدیک و نظریه لاندائور استفاده شده است. نتایج محاسبات نشان می دهد که ساختار هندسی تهی جای ها گسترده و جای آنها نقش بسیار موثری در کنترل خواص گرمایی به ویژه در دماهای پایین دارد. علاوه بر این مدهای فونونی درون و بیرون صفحه ای، نقش متفاوتی در ظرفیت گرمایی و ضرایب رسانش فونونی از خود نشان می دهند. محاسبه سهم مدهای فونونی درون صفحه ای و بیرون صفحه ای نیز نشان می دهد که مدهای فونونی بیرون صفحه ای به ویژه در دماهای پایین سهم بیشتری در ترابرد و ظرفیت گرمایی نانونوارها، حتی در حضور تهی جای های گسترده با ساختار دوره ای دارند. این نتایج می تواند در بهینه سازی و طراحی نانو قطعات گرمایی و ترموالکتریکی مفید باشد.

در این مقاله در رهیافت تنگابست و به روش تابع گرین، ویژگی های ترابرد اسپینی در یک نانونوار سیلیسینی زیگزاگ که به دو الکترود نیم نامتناهی فلزی متصل شده است را در حضور میدان های الکتریکی، تبادلی و بی نظمی بررسی می نماییم. محاسبات ما نشان می دهد که در حضور میدان الکتریکی عمود بر ورقه سیلیسین و بی نظمی، گذار فاز فلز-نیم رسانا در سامانه رخ می دهد. همچنین با تغییر پهنایی از نوار که میدان الکتریکی به آن اعمال می شود، پهنای گاف انرژی قابل کنترل خواهد بود به طوری که با افزایش پهنا، گاف نواری افزایش می یابد. افزون بر این، با اعمال بی نظمی، شاهد کاهش رسانش و افزایش پهنای گاف نواری خواهیم بود. می توان با کنترل پارامترهایی مانند پهنای موثر، غلظت بی نظمی، بزرگی میدان الکتریکی و تبادلی گاف اسپینی سامانه را کنترل نمود.

چکیده: آشکارسازهای نوری برای طیف های فروسرخ دور (FIR) و تراهرتز (THz) به طور متعارف از نیم رساناهای گاف باریک و ساختارهای چاه کوانتومی ساخته می شوند. عملکرد این آشکارسازها بر اساس ساختارهای چاه کوانتومی با گذارهای درون نواری (بین نواری) الکترون یا حفره همراه است. امروزه با استفاده از ترانزیستور اثر میدان نانونوار گرافنی، آشکارسازهایی مؤثر در محدوده FIR و THz طیف نوری طراحی و ساخته می شود. توانایی تغییر گاف انرژی نانو نوار گرافنی با تغییر عرض نانو نوار به ساخت آشکارسازهای نوری چند رنگ کمک کرده است. در این مقاله عملکرد یک فوتوترانزیستور نانونوار نیم رسانای گرافنی، بررسی شده و هم چنین، بعضی مشخصات آن مانند جریان فوتونی، جریان تاریک و پاسخ دهی آن محاسبه و رسم شده است. نسبت جریان فوتونی به جریان تاریک به دست آمده برای ولتاژهای دروازۀ پایینی بین 5/0، 1 و 5/1 ولت به بیش از یک مرتبه می رسد. بازده کوانتومی، پاسخ دهی و جریان نوری محاسبه شدۀ این آشکارسازها مقادیر بالاتری از آشکارسازهای سنتی نظیرشان را نشان می دهند.

در این مقاله با اتصال دو زنجیره اتمی یک نواخت به اتم های دو جای گاه متقابل نانونوارهای گرافن به بررسی رسانش الکترونی و گاف انرژی آن می پردازیم. محاسبات به کمک روش تابع گرین و رهیافت بستگی قوی در تقریب همسایه اول انجام می شود. بررسی منحنی های رسانش بر حسب انرژی الکترون ورودی نشان می دهد که برای یک نانونوار زیگزاگ گرافن به عرض یک حلقه بنزنی هیچ گافی در نوار انرژی سامانه وجود ندارد، در حالی که در مورد دسته صندلی همواره یک گاف حول انرژی فرمی مشاهده می شود که مقدار آن به اندازه نانونوار بستگی دارد. در پایان از مقایسه نتایج به دست آمده با پژوهش های قبلی، می توان نتیجه گرفت که رفتار رسانش الکترونی نانونوارهای گرافنی شدیدا به نحوه اتصال الکترودها و کیفیت اتصال ها وابسته است.

در این مقاله، بازدهی هدایت حرارتی نانونوار گرافنی دارای نقص در برابر حضور نانوذرات افزوده در عملیات آشکارسازی جرم های کوچک با استفاده از دینامیک مولکولی غیرتعادلی معکوس مورد مطالعه قرار گرفته است. مدیریت هدایت حرارتی این ساختار به دلیل تلفات القایی در هدایت الکتریکی بسیار موردبحث بوده و هر راهی که بتواند هدایت حرارتی گرافن را تحت مدیریت قرار دهد بسیار کارآمد خواهد بود. در این مقاله دیده شده که حین انجام عملیات آشکارسازی، در اثر ایجاد تخلخلهایی در سطح نانونوار و یا افزوده شدن نانوذرات خارجی، خواص حرارتی گرافن تغییر قابل توجهی می نماید که این مساله باید در کالیبراسیون سنسورهای جرمی بر مبنای گرافن مدنظر قرار گیرد. بطور خلاصه، شبیه سازی ها نشان داده که ضریب هدایت حرارتی گرافن با افزایش حضور نانو ذرات آهن کاهش می یابد. در لبه های نوار گرافنی مقدار ضریب هدایت حرارتی از بقیه نقاط بیشتر است که نشان می دهد مکان جای خالی و نانوذره بر ضریب هدایت حرارتی اثرگذار است. به عنوان نتیجه ای جالب توجه، مقدار ضریب هدایت حرارتی حالت جای خالی بیشتر از حالت نانوذره همراه با جای خالی بوده و افزایش قطر حفره، اثر مستقیم بر کاهش مقدار ضریب هدایت حرارتی داشته به طوری که با افزایش قطر حفره از 0.5 نانومتر به 4.4 نانومتر در یک نوار گرافن با عرض 5 نانومتر، مقدار ضریب هدایت حرارتی از 67 W/mk به 1.43 W/mk می رسد.

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.

در این مقاله با استفاه از تقریب بستگی قوی و ماتریس ضرایب جنبشی، خواص الکتریکی و ترموالکتریکی چهار پیکربندی مختلف از نانونوار گرافینی اتصالات تک لایه ای/دولایه ای با لبه های آرمچیری و زیگزاگی مطالعه می شود. این خواص ترابرد الکتریکی شامل ضرایب رسانش الکتریکی (G)، رسانندگی گرمایی (κ e)، توان ترموالکتریکی (S) و شاخص شایستگی (ZTe) می باشند که برای طراحی ادوات ترموالکترونیکی مناسب هستند. نتایج محاسبات عددی نشان می دهد که تحت شرایط هندسی مختلف سیستم می تواند رفتار فلزی و نیم-رسانایی با گاف قابل تنظیم از خود نشان دهد. این باعث می شود که توان ترموالکتریکی و کارایی ترموالکتریکی مختلف و نسبتاً بزرگی تحت شرایط خاص اتصالات از خود نشان دهند. همچنین نقش نوع حامل ها (الکترون یا حفره) نیز در ایجاد خصوصیات الکتریکی و ترموالکتریکی به وضوح نشان داده می شود. نتایج این مقاله ممکن است در طراحی ادوات نانوالکترونیکی مبتنی بر لایه های دو بعدی مفید باشد.