Eksenel gerinim altında tek duvarlı karbon nanotüplerin elektronik yapısı

Abstract

Sıkı Bağ Moleküler Dinamik Simülasyon (O(N) SBMD) yöntemi kullanılarak farklı yapılardaki tek duvarlı karbon nanotüplerin (TDKNT) fiziksel ve elektronik yapıları incelenmiştir. TDKNT'lerin elektronik yapısı tüpün çapına ve simetrisine balıdır ve chiral vektörüyle belirlenmektedir. Tek Duvarlı Karbon Nanotüpler yapısal parametrelerine bağlı olarak hem metalik hem de yarıiletken olabilirler. Tek Duvarlı Karbon Nanotüplerin yapısal ve elektronik özelliklerini incelemede (O(N)) Sıkı Bağ Moleküler Dinamik Simülasyon yöntemin kullanırız. Order ``N'' algoritmaları paralel hesaplamaya uygun algoritmalardır. Klasik sıkı-bağ yöntemi Shrödinger denklemini direkmatris köşegenleştirmesi ile çözer ve atom sayısının küpü ile orantılı simülasyon zamanı kullanır. O(N) metodu band enerjisini gerçek uzayda çözer ve bağlanmaya yalnız yerel çevrenin katkısı olduğu yaklaşımını yapar. O(N) yöntemi, atom sayısıyla lineer orantılı simülasyon zamanı kullanır. Bu da simülasyonlarda hesaplama zamanını kısaltır. Bu çalışmada (9x0) dan bağlayarak (21x0)'a kadar olan Zigzag TDKNT'lerin, 0.1 K düşük sıcaklıklardan 2100 K yüksek sıcaklıklara kadar (0.000008 eV ve 0.175 eV) elektronik sıcaklıklarda, her bir karbon nanotüp için Fermi enerji seviyeleri, bant aralığı enerjileri, Elektronik Durum yoğunluğu (eDOS) grafikleri, Fermi-Dirac Dağılım Fonksiyonu ve tüplerin yarıçapları hesaplanmıştır. Tek Duvarlı Karbon Nanotüplerin elektronik yapılarının incelenmesi için Zigzag karbon nanotüplerin Elektronik durum yoğunluğu ve bant aralığı enerjileri karşılaştırılmalı olarak incelenmiştir ve bu sonuçların literatürdeki sonuçlarla kıyaslaması yapılmıştır.