First principles study of 2D gallium nitride and aluminium nitride in square-octagon structure

Bu tez düz, bağımsız tek tabaka kare-sekizgen (so) GaN ve AlN yapılar hakkındadır. Yoğunluk fonksiyonu teorisi (YFT) kullanılarak tek tabaka ve çoklu tabakalı so-GaN ve so-AlN yapıların, kararlılıkları, elektronik özellikleri ve fonksiyonelleştirilmeleri; adsorbe atomlar ve atomik boşluklar, temel prensipler pseudo potansiyel düzlem dalga hesapları kullanarak inceledik. Dinamik ve termal kararlıkların kapsamlı bir analizini, temel prensipler sonlu sıcaklık moleküler dinamiği ve kızıl ötesi Raman aktif modların birlikte analiz edildiği fonon hesaplarına göre yaptık. Bu GaN ve AlN'ın tek katmanlı kare-sekizgen yapıları, yöne bağımlı mekanik özellikler gösterir ve altıgen emsallerine kıyasla daha küçük, temel dolaylı bant aralıklarına sahipler. Bu YFT band aralıkları, düzeltmelerle artabilirler ve daha da geniş olabilirler de. Tek doğrultuda ve çift doğrultuda çekme deformasyonları altında temel band aralıkları azalır ve kapanabilirler. Tek katmanların üst üste yığılmasıyla oluşturulan çift katmanlı, üç katmanlı ve üç boyutlu (3B) katmanlı yapıların enerjetikleri, bağlanmaları ve sonuçta oluşan elektronik yapıları incelendi. van der Waals yapılarına kıyasla, katmanlar arasında bariz bir kimyasal bağ kurulması, bağlanmayı etkiler ve bükülmelere neden olarak düzlemsel geometriyi değiştirir. Yığılma dizilenmesine ve geometrisine bağlı olarak, enerjetikleri, zayıf dikey bağların sayısı ve direkt band aralıklı elektronik yapıları, ayarlanabilir geniş bir çeşitlilik umudu vaad eden ilgi çekici varyasyonlar gösterir. Ayrıca, tek katmanlı yapıların elektronik ve manyetik özellikleri, çeşitli atomların adsorpsiyonu ya da nötr katyon-anyon boşluğu yaratılarak modi fiye edilebilir. Tek tabaka so-GaN ve so-AlN yapılarının düz ve dikey heteroyapıları, gelecek çalışmaları olarak düşünülebilirler.