تاثیر عوامل محیطی روی شکاف انرژی و نوار رسانایی فسفرن سیاه: رهیافت آشوب کوانتومی

پیشرفت‌های کنونی در فناوری تشخیص مادون قرمز به دلیل کاربردهای اساسی آن در زمینه‌های مختلف، از جمله مخابرات، دید در شب و تصویربرداری با وضوح بالا، توجهات بسیاری را به خود جلب کرده است. این مطالعه پتانسیل فسفرن سیاه، یک ماده دو بعدی با ویژگی‌های ساختاری و الکترونیکی منحصر به فرد را به عنوان یک نامزد امیدوارکننده برای آشکارسازهای مادون قرمز بررسی می‌کند. به این منظور، تاثیر دمای محیط، ناخالصی و ولتاژ الکترود را بر رسانایی الکتریکی فسفرن سیاه بررسی شده و بر شکاف نواری قابل تنظیم و تحرک بالای حامل آن تاکید می‌شود. با استفاده از نظریه آشوب کوانتومی و نظریه ماتریس تصادفی، دینامیک سامانهمورد بررسی قرار گرفته و شرایط بهینه برای عملکرد آشکارساز شناسایی می‌شود. یافته‌های این پژوهش نشان می‌دهد که در دمای اتاق، با ولتاژ 2 ولت و غلظت ناخالصی بورون %1/1، فسفرن سیاه انتقال مطلوبی به سمت فاز ویگنر رخ می‌دهد که ویژگی‌های رسانایی آن افزایش می‌یابد. افزون بر این، این مطالعه نشان می‌دهد که چگونه سطوح مختلف ناخالصی بر توزیع سطح انرژی تاثیر می‌گذارد و سامانه را از رفتار عایق به فلزی تغییر می‌دهد. نتایج بر اهمیت کنترل ناخالصی و دما در بهینه‌سازی فسفرن سیاه برای کاربردهای تشخیص مادون قرمز تاکید می‌کند. این کار به درک قابلیت‌های فسفرن سیاه کمک کرده و زمینه را برای نوآوری‌های آینده در فناوری‌های آشکارساز مادون قرمز فراهم می‌کند.

the effect of environmental factors on the energy gap and conduction band of black phosphorene: a quantum chaos approach

recent advancements in infrared detection technology have garnered significant attention due to their essential applications across various fields, including telecommunications, night vision, and high-resolution imaging. this study explores the potential of black phosphorene, a two-dimensional material with unique structural and electronic properties, as a promising candidate for infrared detectors. the research investigates the impact of ambient temperature, impurity, and electrode voltage on the electrical conductivity of black phosphorene, emphasizing its tunable band gap and high carrier mobility. utilizing quantum chaos theory and random matrix theory, we analyze the system’s dynamics and identify optimal conditions for detector performance. our findings indicate that at room temperature, with a voltage of 2 v and a boron impurity concentration of 1.1%, black phosphorene exhibits a favorable transition toward the wigner phase, enhancing its conductive properties. additionally, the study highlights how varying impurity levels influence energy level distributions, transitioning the system from insulating to metallic behavior. the results underscore the significance of controlling impurity and temperature in optimizing black phosphorene for infrared detection applications. this work contributes to understanding black phosphorene’s capabilities and lays the groundwork for future innovations in infrared detector technologies.