ساختار نواری و چگالی حالت‌های نانونوارهای تک‌لایه‌ p2c با ساختار لبه‌های مختلف در ساختار پنتاگرافن تحت کرنش مکانیکی

در این مقاله با استفاده از محاسبات تئوری چگالی، ساختار نواری و خواص الکترونی نانونوار پنتاگونال p2c با ساختار لبه‌های مختلف کربن-کربن، کربن-فسفر و فسفر-فسفر تحت کرنش تک محوری کششی و فشاری بررسی شده است. محاسبات نشان دادند که در حالت بدون کرنش همه نانونوارها دارای گاف انرژی غیرمستقیم در محدوده‌ev 86/1 تا ev89/1 هستند و می‌توانند توسط کرنش خارجی تنظیم شوند. در نانونوارهای p2c در هر سه ساختار لبه مختلف، تحت کرنش کششی از %2+ تا %6+ گاف انرژی غیرمستقیم به گاف انرژی مستقیم تبدیل می‌شود و اندازه گاف انرژی کاهش می‌یابد. محاسبه چگالی حالت‌های جزئی برای نانونوارها نشان می‌دهد که اتم‌های مرکزی سهم عمده‌ای در ترازهای انرژی نزدیک سطح فرمی دارند. چون اتم‌های لبه در نانونوارها با اتمهای هیدروژن پیوند قوی سیگما تشکیل داده‌‌اند و سطح انرژی آنها خیلی پایدارتر از حالت‌های مرکزی است و به همین دلیل در چگالی حالات، سهم اوربیتال‌های مربوط به اتم‌های لبه دورتر از انرژی فرمی قرار می‌گیرند و لبه انرژی فرمی متعلق به اتم‌های مرکزی است. یافته‌های ما نشان می‌دهد که نانونوار‌های پنتا p2c با ساختار لبه‌های مختلف می‌توانند بعنوان کاندیداهای امیدوارکننده‌ای برای کاربردهای الکترونیکی و اپتوالکترونیکی استفاده شوند.

the band structure and density of states of single-layer p2c nanoribbons with different edge structures in the penta-graphene structure under mechanical strain

using the density functional calculations, the band structure and electronic properties of pentagonal p2c nanoribbons with different edge structures of carbon-carbon, phosphorus-carbon and phosphorus- phosphorus, subjected to uniaxial tensile and compressive strains were investigated. in the unstrained case, all nanoribbon structures exhibit an indirect band gap ranging from 1.86 to 1.89 ev, a characteristic that can be modulated through external strain. our findings demonstrate that, under tensile strain p2c nanoribbons with all three different edges undergo a transition from an indirect to a direct band gap, accompanied by a reduction in the band gap value. analyzing the partial density of states for the nanoribbons reveals that central atoms play a significant role in energy levels near the fermi level. the edge atoms in the nanoribbons have formed strong sigma bonds with hydrogen atoms. their energy levels are more stable than the central states, and for this reason, the contribution of the orbitals related to the edge atoms is located further from the fermi energy, and the edge of the fermi energy belongs to the central atoms. our findings show that penta-p2c nanoribbons with different edge structures can be used as promising candidates for electronic and optoelectronic applications.