مطالعه اثر جایگذاری لیتیوم در ویژگی فیزیکی نانو لوله های سیلیکن کاربید بر پایه نظریه ی تابعی چگالی

در این پژوهش ویژگی های ساختاری و الکترونی دسته نانولوله های بلوری سیلیکن کاربید با شبکه چهارگوشی در حالت خالص و پس از جایگذاری اتم لیتیوم درون شبکه، مورد بررسی قرار گرفت. به ازای جایگذاری یک اتم لیتیوم درون یاخته واحد، سه مکان در نظر گرفته شد و پایدارترین ساختار مشخص شد و برای جایگذاری دو اتم لیتیوم درون یاخته واحد یک حالت در نظر گرفته شد. در ادامه نتایج بدست آمده در دو بخش ویژگی های ساختاری و ویژگی های الکترونی آورده شده است. ویژگی های ساختاری ? به ازای جایگذاری یک اتم لیتیوم درون یاخته یکه، ساختاری که اتم لیتیوم در مکان iii جایگذاری شده بود به علت انرژی بستگی کمتر، به عنوان ساختار پایدارتر انتخاب شد. ? شکل هندسی نانولوله ها در شبکه بلوری که یک اتم لیتیوم در مکان iii جایگذاری شده بود، به علت تقارن و مساوی بودن فاصله اتم لیتیوم نسبت به دیواره نانولوله ها، نسبت به حالت پیش از جایگذاری لیتیوم تغییری نداشت. ? شکل هندسی نانولوله ها در شبکه بلوری که دو اتم لیتیوم در مکان های i و iii جایگذاری شده بودند، به علت تقارن و مساوی بودن فاصله اتم های لیتیوم نسبت به دیواره نانولوله ها نسبت به حالت پیش از جایگذاری لیتیوم تغییری نداشت. ? عدم تغییر شکل هندسی نانولوله ها در شبکه بلوری، به ازای جایگذاری یک و دو اتم لیتیوم درون یاخته یکه منجر به ذخیره و تخلیه آسان اتم لیتیوم در شبکه بلوری می شود. ویژگی های الکترونی ? محاسبات ساختار نواری نشان داد که به ازای جایگذاری یک و دو اتم لیتیوم درون یاخته یکه به علت انتقال بار از لیتیوم به شبکه بلوری، انرژی فرمی به سمت نوارهای رسانش جابه جا می شود و حالت های جدیدی در نوار رسانش به وجود آمد. ? به علت رابطه مستقیم انرژی فرمی با چگالی الکترون های ظرفیت، با کاهش حجم یاخته یکه و افزایش تعداد الکترون ها (انتقال بار از لیتیوم به اتم های روی دیواره نانولوله) در اثر جایگذاری اتم لیتیوم درون شبکه بلوری، چگالی الکترون های درون یاخته یکه افزایش یافته و انرژی فرمی افزایش می یابد. ? اگرچه شبکه بلوری سیلیکن کاربید یک نیمرسانا با گاف غیر مستقیم می باشد. محاسبات انجام شده نشان داد که پس از جایگذاری اتم لیتیوم در شبکه بلوری مورد مطالعه، شبکه بلوری ویژگی فلزی پیدا می کند. ? توزیع چگالی بار در یاخته یکه، مربوط به جایگذاری یک اتم لیتیوم در مکان iii، نشان داد که به ازای چگالی ابر الکترونی کمتر از ))3?(/(c 002/0 ابر الکترونی اتم لیتیوم با ابر الکترونی مربوط به اتم های سیلیکن و کربن در روی دیواره با هم تداخل می کنند.