بررسی اثر اسپین مدار در ساختارهای گرافنی

در این پایان نامه به بررسی اثر اسپین- مدار در ساختارهای گرافنی پرداخته شده است. ابتدا با معرفی ساختار فیزیکی گرافن، خواص و کاربردهای آن را توضیح داده سپس اشاره ای کوتاه بر پژوهش های انجام شده در این زمینه شده است. با استفاده از مدل بستگی قوی، ترازهای انرژی پای برای گرافن محاسبه و رسم شده است، در ادامه با توجه به اینکه گرافن پایه ساختاری نانولوله های کربنی می باشد ضمن مطالعه ی ساختارهای گرافنی رابطه کلی انرژی و بردار دو قطبی الکتریکی برای نانولوله های کربنی محاسبه شده است. برای بررسی اثر اسپین- مدار در گرافن ابتدا علاوه بر ترازهای پای به بررسی ترازهای سیگما پرداخته شده است. با در نظر گرفتن اوربیتال های سیگما نشان داده شده است که در نقطه k تبهگنی بین ترازهای رسانش و ظرفیت از بین رفته و خاصیت نیمه رسانایی این اوربیتال ها آشکار می-گردد. سپس با بدست آوردن هامیلتونی اسپین- مدار و اضافه کردن آن به عنوان یک ترم به هامیلتونی ترازهای پای و سیگما گرافن و حل معادله ی مشخصه ترازهای انرژی بر حسب بردار موج در نقاط متقارن منطقه اول بریلوئن رسم شده است. نتایج حاکی از شکافتگی ترازهای انرژی و از بین رفتن تبهگنی درون ترازهای رسانش و ظرفیت می باشد که شکافتگی حاصله بستگی به محل نقاط نمودار در صفحه e-k (انرژی- مومنتوم) مقادیری را از مرتبه 10^-5 تا10^-3 خواهد داشت.