تأثير الانفعال على الخصائص الإلكترونية والبصرية لطبقات AlBrX (X=S,Se) الأحادية
Effect of Strain on the Electronic and Optical Properties of AlBrX (X=S, Se) Monolayers
- الباحث
- سهاد طارق يوسف دهش
- المشرف
- حمد رحمن جبر - علي عبيس محسن
- الجامعة
- جامعة بابل
- الكلية / القسم
- كلية التربية للعلوم الصرفة / الفيزياء
- الشهادة
- ماجستير
- السنة
- 2022
- لغة الرسالة
- انكليزي
- الكلمات المفتاحية
- AlBrX Monolayers; Strain; Electronic Properties; Density Functional Theory
الملخص
في هذه الدراسة، اُستعمل برنامج استوديو المواد لتصميم مواد ثنائية الأبعاد AlBrSe و AlBrS أحادية الطبقة ذات التركيب الشبيكي رباعي قائم لأول مرة. دُرس تأثير الانفعال ثنائي على الخصائص التركيبية والكهروضوئية والتحفيز الضوئي لطبقات AlBrSe وAlBrSe الأحادية بواسطة نظرية الكثافة الوظيفية (DFT) باستخدام تقريب التدرج العام (GGA) مع الوظائف الهجينة Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) و Heyd-Scuseria-Ernzerhof (HSE). أشار منحنى تشتت الفونون ومحاكاة الديناميكيا الجزيئية إلى أن الطبقات الأحادية AlBrSe و AlBrS مستقرة ميكانيكيًا وديناميكيًا حراريًا مع عدم وجود قيم سالبة في الترددات. لقد وجد أن الطبقة الاحادية AlBrSe هي شبه موصل ذو فجوة طاقة غير مباشرة تبلغ 1.654/2.231 eV بينما الطبقة الاحادية AlBrS تمتلك فجوة طاقة مباشرة تبلغ2.221 /3.039 eV باستعمال طرق PBE و HSE06 على التوالي. تحت تأثير الانفعال، تتراوح فجوات الطاقة للطبقة الاحادية AlBrS من 1.837 إلى 2.353 eV بينما تتراوح فجوات الطاقة لطبقة AlBrS من 2.933 إلى 3.034 eV. ايضا، يمكن تعديل الخصائص الإلكترونية لطبقة AlBrSe أحادية الطبقة بشكل كبير تحت هندسة الانفعال، مع حدوث تحول كبير من فجوة الطاقة غير المباشرة إلى المباشرة خلال انفعال الشد (4٪ و6٪)، من جهة اخر فإن فجوات الطاقة المباشرة لطبقة AlBrS الأحادية تحافظ على موضعها عند النقطة Γ خلال الانفعال المطبق. تقع القيمة القصوى لمعامل الامتصاص في المنطقة فوق البنفسجية للطبقتين الأحاديتين، بينما في المنطقة المرئية، يساوي معامل الامتصاص6.13×103 cm-1 عند طاقة 3.13 eV للطبقة الاحادية AlBrSeبينما يساوي 1.6×عند طاقة 3.15 eV للطبقة الأحادية AlBrS. كذلك تبلغ ذروة التوصيلية البصرية في الحالة الأصلية لـ AlBrSe حوالي عند طاقة 7.53 eV، بينما تساوي لـ AlBrS عند طاقة 7.83 eV. تحت تأثير الإجهاد، يتصرف معامل الامتصاص والتوصيلية البصرية للطبقتين الأحاديتين بشكل مشابه: ينموان عند انفعال الكبس ويصلان إلى أعلى قيمه لهما عند -6 %، وينخفضان عند انفعال الشد ويصلان إلى أدنى قيمه لهما عند ٪6. علاوة على ذلك، فإن استعمال الطبقات الأحادية AlBrSe وAlBrS في أنظمة الطاقة المبتكرة له مستقبل مشرق ومرشح واعد كمحفز ضوئي لتقسيم الماء.
Abstract
In the present study,The effect of biaxial strains on the structural, optoelectronic, and photocatalysis properties of AlBrSe and AlBrSe monolayers was investigated by density functional theory (DFT) employing general gradient approximation (GGA) with hybrid functional the materials studio program has been used to design two-dimensional (2D) monolayer materials AlBrSe and AlBrS for the first time with orthorhombic lattices.Perdew–Burke-Ernzerhof (PBE) and Heyd–Scuseria–Ernzerhof (HSE) functionals. The phonon dispersion curve and molecular dynamics simulation indicated that the AlBrSe and AlBrS monolayers are mechanically and thermodynamically stable with the absence of negative values in frequencies. It is found that the AlBrSe monolayer is an indirect semiconductor with bandgaps of 1.654 eV/2.231 eV, whereas the AlBrS monolayer possesses direct bandgaps of 2.221 eV/3.039 eV using PBE and HSE06 methods, respectively. Under the effect of strain, the band gaps range from 1.837 eV to 2.353 eV of AlBrSe, while the band gaps of AlBrS range from 2.933 eV to 3.034 eV. Also, the modified under strain engineering, and a dramatic transformation from indirect to direct bandgap is predicted at tensile strains (4% and 6%). On the other hand, the direct band gaps of the AlBrS monolayer maintain their position at the Γ point during the applied strain. The maximum value of the absorption coefficient located in the ultraviolet region for the two monolayers, while the absorption coefficient in the visible region of AlBrSe is equal to 6.13×103 cm-1 at an energy of 3.13 eV and for AlBrS is equal to 1.6× at 3.15 eV. The optical conductivity peak at the pristine state of AlBrSe is about at an energy of 7.53 eV, while it equals at an energy of 7.83 eV for AlBrS monolayers. Under the impact of strain, the absorption coefficient and optical conductivity of the two monolayers behave similarly: they grow when compressed and reach their highest values at -6 %, and they drop when tensile and reach their lowest values at 6 %. Moreover, the use of AlBrSe and AlBrS monolayers in innovative energy systems has a bright future as a promising candidate for photocatalytic water-splitting.
طلب نسخة من الملف
الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.