Дослідження електронних та оптичних характеристик нових нанокомпозитів для гнучких нанопристроїв оптоелектроніки
DOI:
https://doi.org/10.15330/pcss.23.3.454-460Ключові слова:
електронні пристрої, оптичні властивості, PEO, заборонена зона, CuOАнотація
Робота спрямована на розробку нових структур PEO/CuO та дослідження їх оптичних та електронних характеристик для використання в різних електронних та оптоелектронних пристроях, таких як діоди, транзистори, фотоелектричні елементи, датчики та інші електронні пристрої. Використовуючи B3LYP-DFT з відповідним базовим набором 6-31G для чистого PEO та базовим набором SDD для нанокомпозиту, отримано хорошу оптимізаційну структуру для прогнозованих нанокомпозитів. Розраховано геометричні параметри. Результати показали, що досліджуваному нанокомпозиту потрібна невелика енергія, щоб стати катіоном, оскільки потенціал іонізації зменшується з додаванням наночастинок до чистого PEO, при цьому електронна спорідненість збільшується із додаванням наночастинок до чистого PEO. У порівнянні з іншими нанокомпозитами, загальна енергія основного стану PEO володіє найвищим значенням повної енергії, але ET падає при додаванні наночастинок до чистого PEO. З додаванням наночастинок до чистого PEO твердість зменшується, роблячи нанокомпозит м’якшим, знижуючи бар’єр для втрати електронів. Досліджуваний нанокомпозит характеризується прямим електронним переходом із валентної зони в зону провідності із зменшенням довжини хвилі в межах сонячного спектру. Результати показали, що нанокомпозит (PEO-CuO) має широкий спектр застосування в галузях електроніки та фотоелектроніки.
Посилання
L.H. Madkour, Introduction to nanotechnology (NT) and nanomaterials (NMs). In Nanoelectronic Materials, Springer, Cham, 1-47 (2019); https://doi.org/10.1007/978-3-030-21621-4_1.
M. Tyagi, D. Tyagi, Polymer nanocomposites and their applications in electronics industry. International Journal of Electronic and Electrical Engineering 7(6), 603-608 (2014).
M.M. Abutalib, A. Rajeh, Enhanced structural, electrical, mechanical properties and antibacterial activity of Cs/PEO doped mixed nanoparticles (Ag/TiO2) for food packaging applications, Polymer Testing, 93, 107013 (2021); https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2020.107013.
M.M. Abutalib, A. Rajeh, Journal of Organometallic Chemistry, 920, 121348 (2020); https://doi.org/10.1016/j.jorganchem.2020.121348.
M. A. Morsi, A. Rajeh, A. A. Al-Muntaser, Composites Part B: Engineering 173, 106957(2019); https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.106957.
Ahmed Hashim, Yahya Al-Khafaji, Aseel Hadi, Transactions on Electrical and Electronic Materials 20, 530–536 (2019); https://doi.org/10.1007/s42341-019-00145-3.
C.J. Cramer, Computational Chemistry: Theories and Models (2004).
D.D. Fitts, Principles of quantum mechanics: as applied to chemistry and chemical physics. Cambridge University Press (1999).
P.A. Cox, Introduction to quantum theory and atomic structure. New York: Oxford University Press (1996).
D. W. Rogers, Computational Chemistry using the PC. John Wiley & Son, (2003).
S. M. Valone, Quantal Density Functional Theory II. Approximation Methods and Applications, (2010); https://doi.org/10.1021/ja105861z.
N. Ira Levin. Quantum Chemistry, 6th edn. (Pearson Education Inc, Upper Saddle River ( 2009).
M.O. Sinnokrot, E.F. Valeev, C.D. Sherrill, Journal of the American Chemical Society 124, 36, 10887-10893 (2002); https://doi.org/10.1021/ja025896h.
Chabinyc, X. Chen, R. E. Holmlin, H. Jacobs, H. Skulason, C. D. Frisbie, ... & M. A. Ratner, MA Rampi and GM. Whitesides J. Am. Chem. Soc., 124(39), 11730-11736 (2002); https://doi.org/10.1021/ja020506c.
Koch, M.C. Holthausen. Achemist’s guide to functional theory, 2nd edn. (Wiley, Berlin) (2001).
F. Jensen, Introduction to computational chemistry. John Wiley& Sons (2017).
G.G. Hall, Proceedings of the Royal Society of London. Series A. Mathematical and Physical Sciences, 205,1083, 541-552 (1951); https://doi.org/10.1098/rspa.1951.0048.
J.R. Reimers, Computational methods for large systems: electronic structure approaches for biotechnology and nanotechnology. John Wiley & Sons, (2011);
B. Kenny Lipkowitz, R. Larter, R. Thomas Cundari, D.B. Boyd. Reviews in Computational Chemistry, Wiley, Hoboken, (2005) 93 (2000).
W. Thiel, Semiempirical methods. Modern methods and algorithms of quantum chemistry, 261-283 (2000).
Hind Ahmed, Ahmed Hashim, Silicon, 13, 2639–2644 (2020); https://doi.org/10.1007/s12633-020-00620-0.
A. Hashim, H.M. Abduljalil, H. Ahmed, Egypt. J. Chem., 62, 9 (2019); https://doi.org/10.21608/EJCHEM.2019.7154.1590.
Angham Hazim, Hayder M. Abduljalil, Ahmed Hashim, Transactions on Electrical and Electronic Materials 21, 550–563 (2020); https://doi.org/10.1007/s42341-020-00210-2.
Hind Ahmed and Ahmed Hashim, Transactions on Electrical and Electronic Materials 22, 335–345 (2021); https://doi.org/10.1007/s42341-020-00244-6.
P.T. Matthews. Introduction to Quantum Mechanics, McGrewHill, New York (1974).
W.J. Hehre, L. Radom, P.R. Schleyer, J.A. Pople, Ab Initio Molecular Orbital Theory, Wiley, New York (1986).
M.P. Mueller, Fundamentals of quantum chemistry: molecular spectroscopy and modern electronic structure computations, Springer Science & Business Media, (2007).
A. Hashim, K.H.H. Al-Attiyah, S.F. Obaid, Ukr. J. Phys. 64, 2(2019); https://doi.org/10.15407/ujpe64.2.157.
H. Dorsett, A.White, Overview of molecular modelling and ab initio molecular orbital methods suitable for use with energetic materials. Defence Science And Technology Organization Salisbury (Australia) (2000).
G. Montambaux, F. Piéchon, J. N. Fuchs, M. O. Goerbig, Merging of Dirac points in a two-dimensional crystal. Physical Review B 80(15), 153412 (2009); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.80.153412.
L. Pauling, “The Nature of the Chemical Bond—An Introduction to Modern Structural Chemistry”. 3rd Edition, Cornell University Press, Ithaca, New York, 10-13 (1960).
B. Soren, T. Morten..Electronic and optical properties of graphene and graphene antidote structures, Master Thesis, University of Aalborg, (2013).
A. Hazim, H. M. Abduljalil, A. Hashim, Trans. Electr. Electron. Mater. 21, 48–67 (2020); https://doi.org/10.1007/s42341-019-00148-0.
M. Vanin, Electronic and chemical properties of graphene-based structures: A density functional theory study. Kgs. Lyngby, Ph.D. THESIS, Denmark: Technical University of Denmark (DTU), (2011).
H. Ahmed, A. Hashim, Silicon, 14, 4907–4914 (2022); https://doi.org/10.1007/s12633-021-01258-2.
N.K. Pham, N.H. Vu, V. Van Pham, H.K.T. Ta, T.M. Cao, N. Thoai, V.C. Tran, J Mater Chem C 6(8), 1971–1979 (2018); https://doi.org/10.1039/C7TC05140A.
M.Yu, C.S. Jayanthi, S.Y. Wu, Bonding nature, structural optimization, and energetics studies of SiC graphitic-like layer structures and single/double walled nanotubes. arXiv preprint: 0901.3567 (2009); https://doi.org/10.48550/arXiv.0901.3567
P.D. Dietzel, R.E. Johnsen, H. Fjellvåg, S. Bordiga, E. Groppo, S. Chavan, R. Blom, Chem. Commun. 41, 5125–5127 (2008); https://doi.org/10.1039/B810574J.
J.M. Ramos, M.T.D.M. Cruz, A.C. Costa Jr, O. Versiane, C.A.T. Soto, Science Asia 37, 247–255 (2011); https://doi.org/10.2306/scienceasia1513-1874.2011.37.247.
W.A. Prabowo, M.K. Agusta, S. Nugraha, A.H. Lubis, H.K. Dipojono, In Proceedings of the International MultiConference of Engineers and Computer Scientists 2, 13-15 (2013).
Ahmed Hashim, Zinah S. Hamad, Egypt. J. Chem. 63, 2 (2020); https://doi.org/10.21608/EJCHEM.2019.7264.1593.
A. Hashim, Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials 31, 2483–2491 (2021); https://doi.org/10.1007/s10904-020-01846-6.
A. Hashim, J Mater Sci: Mater Electron 32, 2796–2804 (2021); https://doi.org/10.1007/s10854-020-05032-9.
A. Hashim, Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials 30, 3894–3906 (2020); https://doi.org/10.1007/s10904-020-01528-3 .
L.M. Malard, M.A. Pimenta, G. Dresselhaus, M.S. Dresselhaus, Physics Reports 473 (5-6), 51-87 (2009); https://doi.org/10.1016/j.physrep.2009.02.003.
Angham Hazim, Hayder M. Abduljalil and Ahmed Hashim, International Journal of Emerging Trends in Engineering Research 7, 8 (2019); https://doi.org/10.30534/ijeter/2019/04782019.
A.A. Balandin, S. Ghosh, W. Bao, I. Calizo, D. Teweldebrhan, F. Miao, C.N. Lau, Nano Letters 8(3), 902-907 (2008); https://doi.org/10.1021/nl0731872.
D. Hassan, A. Hashim, Journal of Bionanoscience 12, 3 (2018); https://doi.org/10.1166/jbns.2018.1533 .
M. Aliofkhazraei, Advances in Graphene Science. BoD–Books on Demand (2013).
F. Bonaccorso, Z. Sun, T. Hasan, A. C. Ferrari, Nat Photon 4, 611–622 (2010); https://doi.org/10.1038/nphoton .
Zhang, Q., Cao, F., Liu, W., Lukas, K., Yu, B., Chen, S., ... & Ren, Z. Journal of the American chemical society 134(24), 10031-10038 (2012); https://doi.org/10.1021/ja301245b.
H. Ishida, Zeitschrift Fur Naturforschung A, 55(9/10), 769-771 (2000).
D. Hassan, A. Hashim, Journal of Bionanoscience 12, 3 (2018); https://doi.org/10.1166/jbns.2018.1537.
A. Hazim, H. M. Abduljalil, A. Hashim, Trans. Electr. Electron. Mater. 22, 185–203 (2021); https://doi.org/10.1007/s42341-020-00224-w.
H. Ahmed, A. Hashim, J Mol Model 26, 210 (2020); https://doi.org/10.1007/s00894-020-04479-1.
H. Ahmed, A. Hashim, Silicon 13, 1509–1518 (2021); https://doi.org/10.1007/s12633-020-00543-w.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
