İki boyutlu malzemelerde nokta kusurlar

Abstract

Yarı iletkenler bilim ve teknoloji açısından çok önemli olmakla beraber birçok alanda da yarı iletken teknolojisinin uygulaması mevcuttur. Bu çalışmada phosphorene yapısındaki boşluk kusurunun merkezden kenara hareket ettirilmesi sırasında phosphorene şeritlerdeki elektronik yapı enerji değişimi ve yapının yeniden yapılanması üzerinde durulmuştur. Phosphorene yapısı armchair, zigzag ve cliff olmak üzere üç farklı kenar geometrisine sahiptir. Bu çalışmada tüm hesaplamalar SİESTA üzerinde yapılmıştır. Değiş-tokuş ve korelasyon enerjisi, Perdew-Burke-Ernzerhof'un (PBE) genelleştirilmiş gradyan yaklaşımları (GGA) ile tanımlandı. SIESTA üzerindeki tüm hesaplamalar non-spin polarize olarak yapılmıştır. Boşluğun yeniden yapılandığı görülmüştür. Kusur bir sonraki bölgeye kaydırıldığında toplam enerjinin alternatif bir davranış sergilediği görüldü bu da yeniden yapılanmanın kusurun yönüne bağlı olduğunu göstermektedir. Kenara yaklaşırken toplam enerji armchair ve zigzag yapılar için ~ 1.5 eV azalırken cliff geometrisi için bu enerji kazanımını ihmal edildi ve bu durum cliff geometrisinin yapısal kararsızlığından kaynaklanmaktadır.

Semiconductors have large importance for science and technology. They have wide application potential for several areas. I have investigated the reconstruction, energetic and electronic structure of monovacancy in phosphorene ribbons as the monovacancy moves from the ribbon center to the edge. I considered three type of ribbons with armchair, zigzag and cliff geometries.In this work all calculations were performed in Spanish Initiative for Electronic Simulations with Thousands of Atoms (SIESTA). The generalized gradient approximation (GGA) in the form of the Perdew Burke-Ernzerhof (PBE) functional was used. All calculations which we performed in SIESTA are non-spin polarized. I find that monovacancy reconstructs and shows four-coordinated P atoms. The total energy exhibits an alternating behavior when the defect is shifted to next atomic site, revealing that the reconstruction strength depends on the defect orientation with respect to ribbon axis. Approaching the edge, total energy is reduced by ~1.5 eV in symmetric and asymmetric ribbons while energy gain by moving to edge for cliff ribbons is negligible. This is partly because of the structural instability of the cliff shaped ribbons.