پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 49 |
| تعداد شمارهها | 1,308 |
| تعداد مقالات | 11,245 |
| تعداد مشاهده مقاله | 23,476,147 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 15,805,181 |
بررسی جامع خواص ساختاری، الکترونیکی، اپتیکی و ترموالکتریک ماده دوبعدی MoSi2N4 مبتنی بر نظریه تابع چگالی (DFT) | ||
| فصلنامه علمی اپتوالکترونیک | ||
| مقاله 7، دوره 8، شماره 3 - شماره پیاپی 24، اردیبهشت 1405، صفحه 57-66 اصل مقاله (1.27 M) | ||
| نوع مقاله: پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.30473/jphys.2025.75922.1259 | ||
| نویسنده | ||
| نصرتعلی وهابزاده* | ||
| استادیار، گروه فیزیک، واحد پارساباد مغان، دانشگاه آزاد اسلامی، پارساباد، ایران | ||
| چکیده | ||
| در این پژوهش، خواص ساختاری، الکترونیکی، اپتیکی و ترموالکتریک ماده دوبعدی MoSi₂N₄ با استفاده از محاسبات مبتنی بر نظریه تابع چگالی (DFT) مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج محاسبات انرژی–حجم نشان میدهند که MoSi₂N₄ از نظر ترمودینامیکی پایدار بوده و مدول بالک بالا، سختی مکانیکی و تراکمپذیری پایین این ماده را تأیید میکند. تحلیل ساختار نواری و چگالی حالات (DOS/PDOS) گاف نواری مستقیم با مقدار تقریبی ۲ الکترون ولت را آشکار میسازد که این ویژگی MoSi₂N₄ را برای کاربردهای اپتوالکترونیکی نویدبخش میسازد. بررسی طیف فونونی نیز پایداری دینامیکی ماده را تأیید کرده و نشان میدهد که ارتعاشات فونونی شرایط مناسبی برای هدایت حرارتی و برهمکنش الکترون–فونون فراهم میکنند. نتایج اپتیکی حاکی از ناهمسانگردی قابل توجه در ثابت دیالکتریک، تابع جذب و پاسخ پلاسمونی در محدوده مرئی و فرابنفش است. علاوه بر این، پارامترهای ترموالکتریک محاسبهشده نظیر ضریب سیبک و ضریب مریت ZT پتانسیل MoSi₂N₄ برای کاربرد در فناوریهای انرژی حرارتی–الکتریکی را برجسته میکنند. این یافتهها MoSi₂N₄ را بهعنوان یک مادهی دوبعدی چندمنظوره با قابلیتهای بالقوه در نانوالکترونیک، اپتوالکترونیک و انرژی معرفی میکنند. | ||
| کلیدواژهها | ||
| نظریه تابعی چگالی؛ ترکیبات دو بعدی؛ MoSi2N4؛ ترموالکتریک | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Comprehensive Investigation of the Structural, Electronic, Optical, and Thermoelectric Properties of the Two-Dimensional MoSi₂N₄ Material: A Density Functional Theory (DFT)-Based Study | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Nosratali Vahabzadeh | ||
| Assistant Professor, Department of Physics, PaM.C., Islamic Azad University, Parsabad, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| In this study, the structural, electronic, optical, and thermoelectric properties of the two-dimensional (2D) material MoSi₂N₄ have been investigated using density functional theory (DFT)-based calculations. Energy–volume analysis confirms the thermodynamic stability of MoSi₂N₄, as evidenced by its high bulk modulus, mechanical hardness, and low compressibility. Electronic band structure and density of states (DOS/PDOS) analyses reveal a direct band gap of approximately 2 eV, suggesting its strong potential for optoelectronic applications. Phonon spectrum analysis further validates the material’s dynamical stability and indicates favorable phonon characteristics for thermal conductivity and electron–phonon coupling. Optical calculations demonstrate pronounced anisotropy in the dielectric function, absorption spectra, and plasmonic response across the visible and ultraviolet regions. Additionally, the computed thermoelectric parameters, including the Seebeck coefficient and figure of merit (ZT), highlight the promise of MoSi₂N₄ for thermoelectric energy conversion technologies. Overall, these findings identify MoSi₂N₄ as a multifunctional 2D material with significant potential for applications in nanoelectronics, optoelectronics, and energy-related devices | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| DFT, 2D Material, MoSi2N4, Thermoelectric | ||
| مراجع | ||
|
[1] Srivastava, M., Srivastava, A., & Pandey, S. K. (2020). Suitability of graphene monolayer as sensor for carcinogenic heavy metals in water: A DFT investigation. Applied Surface Science, 517: 146021.
[2] Chilukuri, B., Mazur, U., & Hipps, K. W. (2020). Structure, properties, and reactivity of porphyrins on surfaces and nanostructures with periodic DFT calculations. Applied Sciences, 10: 740.
[3] Khosravi, M., Moafpourian, G., & Badehian, H. A. (2020). Optical spectra of carbon-substituted silicene: A first principle study. Optik, 218: 165247.
[4] Yin, J., Li, J., Hang, Y., Yu, J., Tai, G., Li, X., ... & Guo, W. (2016). Boron nitride nanostructures: fabrication, functionalization and applications. Small, 12: 2942-2968.
[5] Yoshida, M., Ye, J., Nishizaki, T., Kobayashi, N., & Iwasa, Y. (2016). Electrostatic and electrochemical tuning of superconductivity in two-dimensional NbSe2 crystals. Applied Physics Letters, 108.
[6] Kang, S., Lee, D., Kim, J., Capasso, A., Kang, H. S., Park, J. W., ... & Lee, G. H. (2020). 2D semiconducting materials for electronic and optoelectronic applications: potential and challenge. 2D Materials, 7: 022003.
[7] Eda, G., Fanchini, G., & Chhowalla, M. (2008). Large-area ultrathin films of reduced graphene oxide as a transparent and flexible electronic material. Nature nanotechnology, 3: 270-274.
[8] Huang, X., Leng, M., Xiao, W., Li, M., Ding, J., Tan, T. L., ... & Xue, J. (2017). Activating basal planes and S‐terminated edges of MoS2 toward more efficient hydrogen evolution. Advanced functional materials, 27: 1604943.
[9] Bonaccorso, F., Colombo, L., Yu, G., Stoller, M., Tozzini, V., Ferrari, A. C., ... & Pellegrini, V. (2015). Graphene, related two-dimensional crystals, and hybrid systems for energy conversion and storage. Science, 347:1246501.
[10] Cha, E., Patel, M. D., Park, J., Hwang, J., Prasad, V., Cho, K., & Choi, W. (2018). 2D MoS2 as an efficient protective layer for lithium metal anodes in high-performance Li–S batteries. Nature nanotechnology, 13:337-344.
[11] Simon, P., & Gogotsi, Y. (2008). Materials for electrochemical capacitors. Nature materials, 7: 845-854..
[12] Yang, S., Zhang, P., Nia, A. S., & Feng, X. (2020). Emerging 2D materials produced via electrochemistry. Advanced Materials, 32: 1907857.
[13] Ren, X., Pang, L., Zhang, Y., Ren, X., Fan, H., & Liu, S. F. (2015). One-step hydrothermal synthesis of monolayer MoS 2 quantum dots for highly efficient electrocatalytic hydrogen evolution. Journal of Materials Chemistry A, 3: 10693-10697.
[14] Tao, J., Chai, J., Lu, X., Wong, L. M., Wong, T. I., Pan, J., ... & Wang, S. (2015). Growth of wafer-scale MoS 2 monolayer by magnetron sputtering. Nanoscale, 7: 2497-2503.
[15] Pyeon, J. J., Kim, S. H., Jeong, D. S., Baek, S. H., Kang, C. Y., Kim, J. S., & Kim, S. K. (2016). Wafer-scale growth of MoS 2 thin films by atomic layer deposition. Nanoscale, 8: 10792-10798.
[16] Cai, Z., Liu, B., Zou, X., & Cheng, H. M. (2018). Chemical vapor deposition growth and applications of two-dimensional materials and their heterostructures. Chemical reviews, 118: 6091-6133.
[17] Pawbake, A. S., Pawar, M. S., Jadkar, S. R., & Late, D. J. (2016). Large area chemical vapor deposition of monolayer transition metal dichalcogenides and their temperature dependent Raman spectroscopy studies. Nanoscale, 8: 3008-3018.
[18] Kong, D., Wang, H., Cha, J. J., Pasta, M., Koski, K. J., Yao, J., & Cui, Y. (2013). Synthesis of MoS2 and MoSe2 films with vertically aligned layers. Nano letters, 13: 1341-1347.
[19] Hong, Y. L., Liu, Z., Wang, L., Zhou, T., Ma, W., Xu, C., ... & Ren, W. (2020). Chemical vapor deposition of layered two-dimensional MoSi2N4 materials. Science, 369: 670-674.
[20] Guo, J., Peng, Q., Fu, H., Zou, G., & Zhang, Q. (2015). Heavy-metal adsorption behavior of two-dimensional alkalization-intercalated MXene by first-principles calculations. The Journal of Physical Chemistry C, 119: 20923-20930.
[21] Nyamdelger, S., Ochirkhuyag, T., Sangaa, D., & Odkhuu, D. (2020). First-principles prediction of a two-dimensional vanadium carbide (MXene) as the anode for lithium ion batteries. Physical Chemistry Chemical Physics, 22: 5807-5818.
[22] Almeida, H. V., Tenreiro, M. F., Louro, A. F., Abecasis, B., Santinha, D., Calmeiro, T., ... & Serra, M. (2021). Human extracellular-matrix functionalization of 3D hiPSC-based cardiac tissues improves cardiomyocyte maturation. ACS applied bio materials, 4: 1888-1899.
[23] Rezazadeh, H., Hantehzadeh, M., & Boochani, A. (2022). Surface Effect on Electronic, Magnetic and Optical Properties of PtMnBi Half-Heusler: A DFT Study. Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 16: 548-561.
[24] Jazideh, A., Boochani, A., Arghavani Nia, B., & Rezaee, S. (2024). Mechanical Stability, Magneto Optic, of CoRuVGa Heusler. Quarterly Journal of Optoelectronic, 6: 43-50. [In Persian]
[25] Rani, D., Bainsla, L., Suresh, K. G., & Alam, A. (2019). Experimental and theoretical investigation on the possible half-metallic behaviour of equiatomic quaternary Heusler alloys: CoRuMnGe and CoRuVZ (Z= Al, Ga). Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 492, 165662.
[26] Mondal, S., Mazumdar, C., Ranganathan, R., Alleno, E., Sreeparvathy, P. C., Kanchana, V., & Vaitheeswaran, G. (2018). Ferromagnetically correlated clusters in semimetallic Ru 2 NbAl Heusler alloy and its thermoelectric properties. Physical Review B, 98: 205130.
[27] Born, M., & Oppenheimer, R. (1927). Zur Quantentheorie der Molekeln. Annalen der Physik, 389, 457-484[28] Hohenberg, P., & Kohn, W. (1964). Inhomogeneous electron gas. Physical review, 136:864.[29] Kohn, W., & Sham, L. J. (1965). Self-consistent equations including exchange and correlation effects. Physical review, 140: 1133.[30] Blaha, P., Schwarz, K., Sorantin, P., & Trickey, S. B. (1990). Full-potential, linearized augmented plane wave programs for crystalline systems. Computer physics communications, 59: 399-415. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 289 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 6 |
||