Blog

Fermi Dağılımı
Fermi Dağılımı Arayüzden geçen akım, halihazırda elde ettiğimiz ifadeye eşittir, ancak uçların iki Fermi dağılımı tarafından tamamlanır (iki dönüş yönü nedeniyle 2 faktörü eklenir): Bu nedenle, bir arayüz boyunca iletkenlik için ilişki ve denge dışı ilişkiler arasındaki tek farkın yalnızca iki özellikten kaynaklandığını söylemek doğru olur: • Dengesiz muamelenin arayüz kısmının kendi kendine tutarlı yük dağılımları yoluyla olan sonlu yanlılık. • arayüzün kendisinde elektron-fonon etkileşimlerinin etkisi. Bu iki özelliğin dışında, iki ayrı çerçeve içindeki tedaviler eşdeğerdir. Elektron-fonon etkileşimlerinin, örneğin tünel açma koşullarında, mevcut değerleri %5'ten daha az değiştirdiği göz önüne alındığında, genellikle elastik taşıma modellerine güvenmek güvenli görünmektedir. Standart DFT Yöntemleri  Taşıma teorisi üzerine olan bu son bölümde, iki uçlu bir cihazdaki akımları hesaplamak için mevcut yöntemlerin taslağını çıkaracağız. Bir yandan problemin yerel orbitallerin bir temel kümesi içinde nasıl çözüldüğünü açıklayacağız, diğer yandan böyle bir çözümün yoğunluk fonksiyonel teorisinin standart yöntemleri içinde nasıl elde edilebileceğini açıklayacağız. Şu anda, bu amaca yönelik en verimli yöntemler, süper hücreler adı verilen üç boyutlu tekrar birimlerini kullanıyor. Dahası, elektron özvektörlerinin düzlem dalga açılımına dayalıdırlar. Dolayısıyla ele almamız gereken sorun şudur: (i) öngerilim gerilimleri uygulanır uygulanmaz iletken-kurşun arayüzlerindeki sınır koşullarının eşitsizliği; (ii) düzlem dalga temel kümelerine dayalı olarak özfonksiyonların lokalizasyonu; (iii) bu koşullar altında dengesiz Green fonksiyonlarının, kontaklarının ve kendi kendine enerji terimlerinin hesaplanması; (iv) arayüz boyunca yük yoğunluğu ve kimyasal potansiyellere göre elde edilen çözeltilerin kendi kendine tutarlılığı; (v) taşıma özelliklerinin hesaplanması. Bir işlevi, herhangi bir temel sette formüle edilebilecek bir matrise dönüştüren bir dönüşümün ayrıntılı bir açıklamasıyla başlıyoruz. Fonksiyon Matrisi Belirli bir temel set içinde, bir sistemin Green fonksiyonunun denklemi genellikle matris formunda yazılabilir. Çıkış noktası, fonksiyonun gerçek uzay tanımıdır. Burada Z = E + iη, geciktirilmiş Green fonksiyonu GR ile ilişkili karmaşık özdeğerdir. GA için karşılık gelen özdeğer Z∗'dir. Şimdi Green fonksiyonunu belirli bir temel sette yeniden yazıyoruz (atomik orbitaller için φm fonksiyonları sistemin atomik konumlarında ortalanır). Z yerine Z∗ kullanarak benzer bir prosedürle geciktirilmiş fonksiyon yerine gelişmiş fonksiyona ulaşırız, böylece her iki Green fonksiyonu da matris formunda verilir. Prensipte Green fonksiyonları η → ±0 için limitler olarak tanımlandığından, bu noktada bilinmeyen bir η parametresiyle baş başa kalmış gibi görünebiliriz. Ancak sayısal olarak, sistemimize bağlı olarak ve şu koşulla η'ya kesin bir değer atayabiliriz. N0, sistemimizdeki elektron sayısıdır. Teknik bir bakış açısından, Green fonksiyonları ile sistem yanıtının hesaplanması için gerekli olan matris inversiyonunun bir O(N2) rutini olduğu ve bu nedenle hesaplama açısından pahalı olduğu dikkate alınmalıdır. Bu sorunun çözümü, fonksiyonunu matris inversiyonuna dayanmadan oluşturmak için yinelemeli şemaların kapsamlı kullanımı olabilir. Dolayısıyla bu genişlemenin sonucu, belirli bir temel sette sistemin fonksiyon matrisidir. Fermi-Dirac distribution Fermi enerjisi formülü Fermi seviyesi nedir Fermi enerjisi nedir Bose-Einstein istatistiği Fermi enerji seviyesi Fermiyon nedir Tutarlılık Döngüsü Standart DFT'de, kendi kendine tutarlılık döngüsü, daha sonra etkin potansiyeli oluşturmak için kullanılan elektron yükünün uzamsal bir dağılımı ile başlar. Etkili potansiyele dayalı Schrödinger denkleminin çözümleri, toplam yük sistemdeki elektronların sayısı olan N'ye eşit olana kadar nihayet elektronlarla doldurulur ve yeni yük dağılımı yeniden etkin potansiyeli hesaplamak için kullanılır.  Bu dolaysız ve köklü şema, dengesiz koşullar altında çalışmaz çünkü bu koşullar altındaki elektronlar ortak bir Fermi dağılımına uymazlar. Bunun yerine, aşağıdaki gibi farklı bir döngüyle kendi kendine tutarlı çözümleri yinelemek gerekir: 1. Müşteri adaylarının kendi enerjilerini hesaplayın. 2. İkisi arasındaki Hartree potansiyelini ve Hamiltoniyeni hesaplayın, uygulanan bir önyargı voltajına yol açar. 3. Arayüzün kendi enerjilerini hesaplayın. 4. Dengesiz Green fonksiyonlarını hesaplayın. 5. Enerji üzerinden fonksiyonların integralini alarak yük yoğunluk dağılımını bulun. 6. Bir sonraki yinelemeye başlayın. Sayısal olarak, kabataslak öz-tutarlılık döngüsünün sorunu, öz-enerjiler ve arayüzün Green fonksiyonları ile ilgili matris ters çevirmeleridir. Müşteri Adaylarının Kendi Enerjisi Uçların, değişen öngerilim voltajlarını hesaba katmak için uygulanan bir Hartree potansiyeli ile birkaç metal katmanından oluştuğu düşünülebilir. Kurulum, çoğu DFT kodunun süper hücre geometrilerinde olduğu gibi periyodik olacak veya iletkenin bir tarafına iliştirilmiş uçların bir küme tanımını uygulayacaktır. Aşağıda periyodik süper hücrelere odaklanacağız; Küme hesaplamalarından tek fark, birazdan göreceğimiz gibi, Fermi fonksiyonlarının uçlardaki değişimidir. Uçların ayrı ayrı hesaplanması için kurulum gösterilmiştir. Geciktirilmiş ve gelişmiş fonksiyon matrisleri, yukarıda açıklanan prosedürle hesaplanabilir. Bilindiklerinde, spektral fonksiyonu şu şekilde oluşturabiliriz. Yaklaşık üç atomik katmana sahip metallerdeki bozunma uzunluğu göz önüne alındığında, kurşunun öz-enerji terimi yalnızca arayüze bitişik üç katman için hesaplanmalıdır. Kurşun sistemi altı atomik katmandan oluşuyorsa, o zaman üç sol katman sağ kurşunun öz enerjisini, sağdaki üç katman da sol kurşunun öz enerjisini tanımlar. Periyodik bir kurulumda, her iki ucun Fermi dağılım fonksiyonları temel durum Fermi dağılımları (μ = μ0) olurken, bir küme yaklaşımı için kimyasal potansiyeller ön gerilim μ = μ0 ± eV kadar kaydırılacaktır. Uçlar, uygulanan önyargı voltajı nedeniyle yüzey dipollerini hesaba katmak için üç ek metal katman içeren iletkene bağlanır. Kurşun arayüzünden iletkene geçişte değişen Hartree potansiyelleri göz önüne alındığında, Hartree potansiyeli ve arayüz boyunca etkin potansiyel, çizilen kendi kendine tutarlı prosedürle hesaplanmalıdır. Sistemin Hamilton matrisi daha sonra arayüzün L katmanları için matris elemanları ve müşteri adaylarının kendi enerjileri için altı ek eleman içerir. Ortaya çıkan Hamilton matrisini genel bir şekilde yazmak, yani matristeki her katmanı yalnızca bir matris elemanı ile temsil ettiğimiz anlamına gelir.

Aşağıdan Yukarıya Yaklaşım – Nanomalzeme Mühendisliği Ödevleri – Nanomalzeme Ödev Hazırlatma – Nanomalzeme Alanında Tez Yazdırma – Nanomalzeme Mühendisliği Ödev Yaptırma Fiyatları 

Aşağıdan Yukarıya Yaklaşım

SiC kristali (4H veya 6H–) üzerinde epitaksiyel büyüme olarak bilinen yüksek sıcaklığa (>1100 °C) maruz bırakmaktan oluşan grafen elde etmek için başka bir alternatif yöntem geliştirdiler. Bu yöntem, boyutları seçilen SiC alt tabakasının boyutuna bağlı olan grafen epitaksiyel büyümesi üretir.

SiC yüzeyi grafen, silikon veya bitmiş karbonu şekillendirir ve grafenin kalınlığı, kararlılığı ve taşıyıcı yoğunluğu üzerinde mükemmel etkilere sahiptir. Bu yaklaşım, grafenin kritik özelliklerini tanımlamaya yardımcı oldu ve özellikle yarı iletken endüstrisinde daha fazla araştırmacının ilgisini çekti.

Kimyasal buhar biriktirme (CVD) işlemi kullanılarak tek katmanlı (0001) rutenyum kristal düzleminde grafenin sentezi 2008 yılında rapor edilmiştir. Nikel katmanları üzerinde birkaç katmanlı grafik görüntü filmlerinin üretimi için CVD süreci belgelenmiştir.

Şablon filmler ayrıca, oluşturulan grafiğin yüksek kristalin tutarlılığını korumak için aşırı mekanik veya kimyasal işlem yapılmadan rastgele substratlar üzerine başarılı bir şekilde aktarıldı. Grafen, daha düşük reaksiyon sıcaklıklarında maliyetleri azaltmak için plazma ile güçlendirilmiş kimyasal buhar (PECVD) biriktirme kullanılarak da sentezlenebilir.

680 °C sıcaklıkta 900 W’da CH4 ve H2 gaz karışımını enjekte ederek ve bir sıcaklıkta CH4 ve H2 gaz karışımını ekleyerek çokluklar üzerinde radyofrekans PECVD ile mono ve bazı grafit katmanlarının ilk gelişimini bildirdiler. 680 °C

Fiziksel ve Kimyasal Özellikler

Burada, tek, iki veya birkaç kat grafen tabakasının heyecan verici özelliklerini göstermeyi amaçlamaktayız. Tek grafenin özelliklerini uygulayana kadar, grafen yapısını net bir şekilde anlamak çok önemlidir. Bir katmandaki grafen, karbon atomu tabakaları ile bir petek kristal ızgara içine yoğun bir şekilde paketlenmiş iki boyutlu tek bir malzeme olarak tanımlanabilir.

İki katmanlı ve birkaç grafen katmanı, sırasıyla 2 ve 3-10 katmandan oluşan iki boyutlu karbon atomu tabakalarına sahiptir. 10’dan fazla iki boyutlu katmandan oluşan grafen yapıları, yoğun bir grafen levha olarak kullanılır. Grafik sayfasının kalınlığını belirlemenin en iyi yolu mikroskobik ve spektroskopik teknikleri kullanmaktır.

Morfoloji ve grafik katman sayılarına ilişkin bilgiler, transmisyon elektron mikroskobu (TEM) kullanılarak araştırılabilir. Tek katmanlı Grafen, koyu bir çizgi ve iki veya birkaç kat grafen, iki soluk çizgi ile katlanmış bir kenar gösterir. Raman spektroskopisi ise grafen tabaka kalınlığını incelemenin başka bir yoludur.

Düzlem titreşimleriyle eşleşen D, G ve 2B bantların Raman spektrumlarının ilk grafen spektrum sırasıdır. G ve 2D bantların grafen katmanlarının sayısı, biçimleri ve kesit mukavemet oranı doğrulanabilir. Katman sayısı arttıkça G-bandı duyarlılığı azalır.

G-bandı vites küçültme, grafen katmanlarının artan oranını da gösterir. 2B bandın şekli, genişliği ve konumu değiştirilerek gösterilen katmanlardaki değişiklik. 2D bant genişliği, tek, çift ve birkaç grafen katmanı arasında ayrım yapacaktır.

Tek bir katmanın grafeni, Brillouin bölgesinde iki keskin noktada (K ve K’) değişen bir bant gösteren özel bir elektrik yapısı gösterir. Bu nedenle SLG’nin metaller, yarı iletkenler ve yarı metallerle ilgili özgün benzersiz özelliklere sahip olması beklenir.

Uzayın iyimser özellikleri tek katmanlı grafende tasvir edilirken, birkaç katmanlı grafende enerji farkı yoktur. Grafen yapısı ne kadar çok katman içeriyorsa, malzeme o kadar parlaktır. Grafen mükemmel bir gaz adsorpsiyon yapısına ve hidrojen absorpsiyonuna sahiptir.

Aşağıdan yukarıya işleme örnek
Aşağıdan yukarıya ve yukarıdan aşağıya süreçler örnek
Aşağıdan yukarıya işleme Psikoloji
Aşağıdan yukarı işleme

Kompozit Malzemeli Grafen

Grafen, dökme malzemelerin iletkenliğini ve gücünü artırabilir. Bu aynı zamanda üstün bileşik tutarlılık oluşturmaya da yardımcı olabilir. İletken ve ısıya ve basınca oldukça dayanıklı kompozitler oluşturmak için metallere, polimerlere ve seramiklere grafen eklenebilir.

Grafen kompozitlerin birçok potansiyel uygulaması vardır ve devam eden birçok araştırma ile benzersiz ve yenilikçi malzemeler yaratır. Son zamanlarda, tıbbi implantlar, otomotiv ve geri dönüşüm vb. alanlarda yaygın olarak kullanılan grafen-polimer gibi birleştirme malzemelerine dayalı birçok uygulama bulunmaktadır.

Kompozit malzemeler, farklı özelliklere sahip iki veya daha fazla elementi birleştiren benzersiz bitmiş içerik oluşturmak için oluşturulmuş yapılardır. Ayrıca kombinasyon malzemeleri veya doğrudan kompozitler olarak da bilinirler. Birleştirilmediler veya birleştirilmediler, ancak son organik formda ayrı kaldılar. Kompozit malzemeler, sahip oldukları özellikler sayesinde, farklı bileşenleri bir araya getirilerek geleneksel malzemelerden daha güçlü, daha hafif veya daha yumuşak hale getirilebilir.

Kompozitlerin büyük kısmı, daha dayanıklı lifler veya parçalardan oluşan bir demetten oluşan iki malzeme matrisi (veya bağlayıcı) içerir. 1940’larda ilk plastik kompozit olarak üretilen cam elyafı bu yapının tipik bir örneğidir ve halen yaygın olarak kullanılmaktadır.

Bir kumaşa dokulu ince cam elyafları, bir plastik veya reçine matrisinde takviye edici cam elyafı olarak kullanılır. Kompozitler yeni bir kavram olmasa da (örneğin binlerce yıldır darbeye gömülü kuru kerpiçler var olmuştur), en son teknoloji kullanılarak birçok yeni ve heyecan verici kompozit üretilmiştir.

Matrisin dikkatli bir şekilde seçilmesi ve güncellenmesinin yanı sıra onu uygulamak için en iyi üretim süreci sayesinde, özel ihtiyaçlar için uyarlanmış özelliklerle önemli ölçüde üstün ürünler üretilebilir. Beton veya asfalt, çeşitli metal kompozitler, plastik karışımlar ve seramik kompozitler gibi kompozit yapı malzemeleri genellikle yapılır.

Polimerli, Metalli, Metal Oksitli Kompozitler

Elektronik, optik ve fotonik uygulamalarda daha heyecan verici performans elde etmek için potansiyel kompozit malzemeler olarak kullanılmak üzere mükemmel grafen özelliklerini kendine çekmiştir. Polimerler, epoksi metaller ve metal oksitler gibi çeşitli matris maddelerine grafen ve türevleri dahil edilmiştir.

2006 yılında, Ruoff ve ark. Polistiren ile çözelti fazında karıştırarak grafenin polimer matrisine erken girişini sentezledi. Oluşan polistiren grafen kompoziti, yaklaşık 0.1 hacimlik düşük bir sızma eşiği sergiler. 

Önceki kompozit grafen/polimer çalışmalarının çoğu, polivinil alkol (PVA), poli(metil metakrilat) (PMMA) ile birleştirilmiş polimer matris dolgu maddeleri olarak grafen oksit (GO) ve indirgenmiş GO (RGO) gibi grafen türevlerini kullanmıştır.

Bununla birlikte, ex-situ hibridizasyon tekniği, in-situ hibridizasyon yönteminden muhtemelen çok daha basittir. Grafen ve önceden sentezlenmiş veya ticari olarak temin edilebilen nanokristaller genellikle çözelti ortamında karıştırılır.

Bu süreçte, bazı bağlayıcı moleküller aracılığıyla istifleme, birkaç örnek, altın nanoparçacıklar ve CdS nanoparçacıklar gibi nanoparçacıkların soğurulmasında yer alan mekanizmalardan biridir ve ilk nanokristal hazırlama ve grafenin dispersiyonu üzerinde yüzey modifikasyonu ile ilgilidir.

Ayrıca, kovalent etkileşim yoluyla sentezlenen gümüş, paladyum ve platin nanoparçacıklar/grafen kompozitleri gibi diğer metallerin üretimi de rapor edildi. Oysa yarı iletken oksitler kullanılarak grafen hibridizasyonu tipik olarak TiO2 veya ZnO’ya ve ayrıca grafen sentezine dayalı nanokompozit malzemelere uygulandı.

Bu yöntem, herhangi bir stabilize edici madde kullanılmadan yüksek kaliteli bir grafik tabanlı nanokompozit üretmek için kullanılabilir. Bu kompozitlerin elde edilmesi ve analizi için birçok yaklaşım kullanılmıştır: elektrokimyasal yol, kovalent karışım, termal bozulma ve bir sol-jel fazı vb.

UV ve etanol çözeltisi-fotokatalitik indirgemenin yanı sıra grafen/ZnO veya grafen/TiO2 kompozitlerinin desteğiyle. Yukarıdaki tüm sentezlerde, karbon malzeme/ZnO sistemleri olağanüstü özelliklere sahiptir. Grafen ZnO bu nedenle hızlı, güvenilir ve uygun maliyetli bir yöntem kullanan çevresel uygulamalar için hayati öneme sahiptir.

Etiketler: , , ,

Bir yanıt yazın