محاسبات ابتدا به ساکن تغییر خواص فیزیکی ساختار دو بعدی Si2BN جهت استفاده در سلولهای خورشیدی و اپتوالکترونیک
سامان فعله کری
1403
این پژوهش به بررسی خواص فیزیکی ساختار دوبعدی Si?BN پرداخته و امکان استفاده از آن را بهعنوان لایه جاذب در سلولهای خورشیدی مورد ارزیابی قرار داده است. هدف اصلی، بهینهسازی این ماده برای ایجاد خاصیت نیمهرسانایی از طریق باز کردن گاف نواری آن بوده است. در حالت خالص، Si?BN دارای گاف نواری صفر و خاصیت فلزی است. برای تغییر این وضعیت، از دو روش استفاده شد: 1) افزودن اتم آلومینیوم به عنوان ناخالصی به ساختار خالص (روش آلایش) و 2) ترکیب Si?BN با یک لایه نازک از گالیوم نیترید (GaN) در قالب یک ساختار ناهمگن دولایه. محاسبات این پژوهش در چارچوب نظریه تابعی چگالی (DFT) صورت گرفته است. برای اجرای این محاسبات از کد WIEN2K استفاده شد و جهت محاسبه پتانسیل همبستگی-تبادلی، از تقریب شیب تعمیمیافته (GGA) استفاده گردیده است که دقت بالایی در تعیین انرژیها و خواص سیستم فراهم میکند. نتایج نشان داد که در حالت آلایش شده با ناخالصی آلومینیوم، گاف نواری باز نشد و خاصیت فلزی ماده همچنان حفظ شد. در ساختار ناهمگن، گاف نواری بسیار کوچکی به میزان 0.118 الکترونولت ایجاد شد، اما همچنان ماده به نیمهرسانا تبدیل نشد. بنابراین، این پژوهش نتوانست این ساختار را برای استفاده بهعنوان لایه جاذب در سلولهای خورشیدی بهینه کند. با این حال، به دلیل رسانندگی خوب و تحرکپذیری بالای حاملها، (چه در حالت خالص و چه در حالتهای تغییر یافته) این ساختار میتواند بهعنوان الکترود یا لایه انتقالدهنده در سلولهای خورشیدی به کار گرفته شود.