مطالعه خواص کشسانی و پیزوالکتریکی مواد دوبعدی شش گوشی ترکیبات دوتایی عناصر گروه iii-v بر اساس محاسبات اصول اولیه

در این پژوهش، با استفاده از روش امواج تخت در چارچوب نظریه تابعی چگالی، ضرایب مستقل کشسانی، تنش و کرنش پیزوالکتریک در دو حالت یون منجمد و یون واهلش برای هفت مورد از ترکیبات دو بعدی پایدار xy (x:b,al,ga,in ; y:n,p,as,sb) با ساختار شش گوشی محاسبه شده lrm;اند. محاسبات ضرایب از روش lrm;های نظریه تابعی چگالی اختلالی(dfpt) و تغییرات معین (fd) با توافق بسیار خوب صورت گرفته است. در نتایج نشان داده شده است که هفت ترکیب gan, aln, bsb, bas, bp, bn و inn ساختاری لانه زنبوری و قطبیده دارند و این دسته از مواد به دلیل تقارن سه گانه فقط دارای دو ضریب مستقل کشسانی و یک ضریب مستقل تنش یا کرنش پیزوالکتریک می باشند. از میان هفت مورد، بیشترین ضرایب کرنش پیزوالکتریک در حالت یون واهلش برای aln با ضریب d11=3.05 pm/v و inn با ضریب d11=7.01 pm/v برآورد شده است. این گروه از مواد دوبعدی قطبیده که به طور همزمان دارای خاصیت نیمرسانایی و پیزوالکتریکی هستند، کاندیدای خوبی برای کاربرد در شاخه جدید نانوتکنولوژی به نام نانوپیزوترونیک هستند.

Study of elastic and piezoelectric properties of two-dimensional hexagonal III-V binary compounds: First-principles calculations

In this work, using plane wave method in the framework of densityfunctional theory, we calculated clampedion and relaxedion elasticity, stress and strain piezoelectric independent coefficients for seven stable combinations of honeycomb monolayers XY (X:B,Al,Ga,In ; Y:N,P,As,Sb). The coefficients calculations by two methods of density functional perturbation theory (DFPT) and finite difference (FD) have been done with very good agreement. The results showed that seven combined BN, BP, BAs, BSb, AlN, GaN and InN have honeycomb structure and polarized, and because of the 3m pointgroup symmetry in this class of 2D materials only exhibit two independent elasticity coefficients and one independent stress or strain piezoelectric coefficient. Among the seven combinations, the highest relaxedion piezoelectric coefficients calculated for AlN(d11=3.05 pm/V) and InN (d11=7.01 pm/V) .The group of 2D polarized materials that exhibit simultaneously piezoelectric and semiconducting properties are good candidates for use in the new branch of nanotechnology called nanopiezotronics.