فهرست مطالب

فیزیک کاربردی - سال دوازدهم شماره 3 (پیاپی 30، پاییز 1401)

مجله فیزیک کاربردی
سال دوازدهم شماره 3 (پیاپی 30، پاییز 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/10/07
  • تعداد عناوین: 6
|
  • احمد احمدی فولادی* صفحات 7-18

    در این مقاله ترابرد الکترونی از راه پیوندگاه نانولوله کربنی تک جداره زیگزاگ که در آن یک نانولوله کربنی تک جداره زیگزاگ (منطقه میانی) به الکترودهای نیمه بینهایت نانولوله کربنی تک جداره زیگزاگ در حضور کرنش تک محوری متصل می شود، به صورت عددی بررسی شده است. این مطالعه بر پایه تقریب بستگی قوی در چارچوب روش تابع گرین تعمیم یافته و فرمول بندی لانداور- بوتیکر انجام شده است. نتایج نشان می دهند که ویژگی های ترابرد الکترونی سامانه را به خوبی با تغییر قدرت کمیت کرنش تک محوری و طول پیوندگاه نانولوله کربنی تک جداره زیگزاگ می توان پایش نمود. افزون بر این، اعمال کرنش فشاری موثرتر از کرنش کششی در باز کردن شکاف نواری در سامانه می باشد. همچنین، بزرگی جریان الکتریکی در اعمال کرنش کششی بزرگ تر از اعمال کرنش فشاری در اندازه های مساوی مقادیر قدرت کرنش است. با افزایش طول منطقه میانی، چگالی حالت ها در انرژی فرمی کاهش می یابد و اندازه تابع گسیل الکترونی در انرژی فرمی به صفر می رسد که منجر به گذار فلز به نیم رسانا می گردد.

    کلیدواژگان: پیوندگاه نانولوله کربنی، ترابرد الکترونی، کرنش تک محوری، روش تابع گرین
  • محمد اقبالی*، معصومه نجفی منش، علیداد عسکری صفحات 19-33

    در این پژوهش یک نظریه از برهم کنش چگالیده بوز- اینشتین (BEC) یک بعدی در درون یک کاواک نوری با آینه های ثابت ارایه می شود. در تقریب بوگولیوبوف و زمانی که تعداد فوتون های درون کاواک زیاد نیست، عملگر میدان اتمی را می توان یک تک مد میدان کوانتومی در نظر گرفت که توسط فشار تابشی با میدان درون کاواکی جفت شده است. از این جهت، این سامانه مانند یک سامانه اپتومکانیکی با یک جمله اصلاحی غیرخطی در حضور  برهمکنش اتم-اتم عمل می کند. در این مطالعه نشان می دهیم که یکی از بهترین روش ها برای ردیابی اثر برهمکنش اتمی، مطالعه درباره طیف نویزهای میدان کاواک است. به این منظور، طیف شدت نور کاواک و همچنین درهم تنیدگی بین میدان کاواک نوری و BEC را بررسی می کنیم. همچنین نشان می دهیم که چگونه طیف میدان کاواک، ناشی از اثرات غیرخطی نوسانات اتمی، تغییر می کند. به علاوه نشان داده شده است که بخاطر فرکانس پراکندگی موج s  ناشی از برهمکنش اتم- اتم، می توان قدرت برهمکنش بین اتمی را اندازه گرفت. درنهایت نشان داده می شود که چگونه نوسانات اتمی بر درهم تنیدگی زیر سامانه ها و سردسازی اتم های BEC  اثر می گذارد.

    کلیدواژگان: درهم تنیدگی، سردسازی کوانتومی، چگاله بوز- اینشتین
  • فاطمه باقرلو، منصوره ایلخانی*، رضا فقیه میرزایی صفحات 34-46

    در این مقاله، ابتدا با استفاده از محاسبات با به کارگیری نظریه تابعی چگالی و تابع گرین غیرتعادلی، تاثیر جنس گیره بر ویژگی های ترابرد سیم مولکولی با پایه بنزن بررسی می شود. به این منظور، ابتدا تک مولکول بنزن و سپس دو مولکول بنزن با جداکننده استیلن به عنوان ناحیه مرکزی بین دو الکترود طلا قرار داده شده است. همچنین، از فلزات نیکل و آهن به عنوان گیره استفاده می شود، تا اثر پلاریزاسیون اسپینی در حضور آن ها مورد بررسی قرار گیرد. در مطالعات پیشین، از سایر گیره ها مانند گیره های گوگردی و مولکول های ارگانیک استفاده شده است. مشاهده ویژگی ها و رفتار عناصر مختلف برای دستیابی به افزاره های مولکولی با کارآیی بالا در آینده از اهمیت بالایی برخوردار است. نتیجه محاسبات با استفاده از کدهای محاسباتی سیستا و ترنسیستا نشان می دهد که بدون در نظر گرفتن اثر اسپین، در همه ساختارها (به غیر از ترکیب نیکل- بنزن)، مقاومت تفاضلی منفی روی می دهد. مقاومت تفاضلی منفی عامل مهمی برای سوییچ سریع در افزاره های مولکولی است. لازم به یادآوری است که با در نظر گرفتن اثر اسپین، در هیچ یک از ساختارها ویژگی مقاومت تفاضلی منفی بروز نمی کند. بررسی مشخصه های جریان- ولتاژ نیز نشان می دهد که بدون در نظر گرفتن اثر اسپین و همچنین با در نظر گرفتن اثر اسپین، همه ساختارها در بایاس پایین رفتار خطی دارند. به منظور بررسی احتمال یک سوسازی در این پیکربندی ها، محاسبات در بازه ولتاژ 2- تا 2+ ولت انجام شده است.

    کلیدواژگان: الکترونیک مولکولی، ترابرد الکترونی، افزاره مولکولی بنزنی، گیره، مشخصه جریان- ولتاژ
  • زهراسادات حسینی*، عبدالله مرتضی علی، سمانه سروی صفحات 47-61

    در این پژوهش تلاش بر این است که عملکرد حسگر نور فرابنفش (UV) بر پایه نانو میله های اکسیدروی (ZnO) را از طریق آرایش با نانوذرات طلا (Au) بهبود دهیم. نانومیله های یک بعدی ZnO بربستر زیرلایه کوارتز به روش انتقال فاز بخار (VPT) رشد داده شدند. سپس، نانوذرات طلا با رسوب لایه نانومتری طلا با ضخامت های 3، 6، 9 و 12 نانومتر به روش کندوپاش همراه با فرایند حرارت دهی بر روی نانومیله های اکسید روی ایجاد می گردند. ریخت شناسی و ساختار نمونه ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی و طیف پراش پرتو ایکس مشخصه یابی شدند. نتایج حاصله شکل گیری نانومیله های ZnO نسبتا عمود با فاز بلوری ورتسایت ساختار بلوری هگزاگونال و جهت گیری ارجح در راستای محور c را نشان دادند که با نانوذرات طلا پوشانده شده اند. داده های به دست آمده از اندازه گیری پاسخ نوری فرابنفش نشان می دهد که نمونه آرایش شده با لایه طلا با ضخامت 9 نانومتر، نسبت جریان روشن به تاریک بیشتر (5/6)، پاسخ دهی بالاتر (mA/W 33 ± 568 ~) و زمان های پاسخ و بازگشت سریع تری را فراهم می کند. هم چنین با حضور نانوذرات طلا پاسخ دهی در ناحیه مریی (nm 520 = λ) از mA/W 5/0 ± 6 به mA/W 1 ± 19 افزایش یافت. این رفتار آشکارسازی اصلاح شده از پلاسمون های سطحی جایگزیده (LSPs) به وجود آمده از نانوذرات طلا و شکل گیری سدهای شاتکی موضعی بین نانوذرات طلا و اکسیدروی نتیجه می شود .

    کلیدواژگان: آشکارساز نور، نانومیله های یک بعدی اکسیدروی، نانوذرات طلا، عملکرد افزایش یافته
  • حمدالله صالحی*، حسین طولابی نژاد صفحات 62-75

    در این مقاله ویژگی های الکترونی و ساختاری از جمله ثابت های شبکه، ساختار نوارهای انرژی و چگالی حالت های  در حالت انبوهه و نانوسیم محاسبه و مورد بررسی قرار گرفته است. محاسبات با استفاده از روش شبه پتانسیل در چارچوب نظریه تابعی چگالی (DFT) و با استفاده از نرم افزار کوانتوم اسپرسو با تقریب های چگالی موضعی (LDA) و تقریب گرادیان تعمیم یافته (GGA) صورت گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که نوارهای انرژی سطح فرمی را قطع نکرده و دارای یک شکاف انرژی به اندازه 4/1 الکترون ولت در نقطه Γ در منطقه بریلوین می باشد که سازگاری خوبی با نتایج تجربی دارد. همچنین شکاف نواری در حالت نانوسیم ها حدود 49/1 الکترون ولت به دست آمد که نسبت به شکاف نواری در حالت انبوهه افزایش یافته است. در نهایت، پارامترهای محاسبه شده سازگاری خوبی با دیگر نتایج دارد.

    کلیدواژگان: InP، نظریه تابعی چگالی، شبه پتانسیل ساختار نواری، نانو سیم
  • محمد قدیمی مهر*، سعید جلوانی، ابراهیم صفری صفحات 76-84

    بلور سیلورگالیوم سلناید AgGaSe2 به دلیل برخی پارامترهای ذاتی خود، نسبت به سایر بلور ها از اهمیت بیشتری برخوردار است. شفافیت بلور AGSe  در محدوده طول موجی  06/10 میکرون است. از این رو، از لیزرگاز کربنیک پالسی در فشار جو (TEA)  به عنوان طول موج پایه برای تولید هماهنگ دوم استفاده می شود. تاثیر پارامترهایی چون شدت، طول بلور غیرخطی، دما و طول موج بر ناجورشدگی فاز و بازده مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات موج جفت شده به صورت عددی با استفاده از نرم افزار MATLAB  انجام شد. نتایج بدست آمده نشان دهنده وجود طول بهینه در میزان بازدهی تولید هماهنگ دوم در بلور می باشد. در بلوری به طول05/1سانتی متر ، بازدهی به مقدار 35/80 % می رسد. نتایج بدست آمده از مدل سازی و محاسبات عددی در کار حاضر با نتایج تجربی دیگران هماهنگ است.

    کلیدواژگان: لیزرگاز کربنیک، هماهنگ دوم، بازدهی، بلور AgGaSe2
|
  • Ahmad Ahmadi Fouladi * Pages 7-18

    In this paper, the electron transport through a zigzag single-walled carbon nanotube (SWCNT) junction consisting of zigzag SWCNT (central region) sandwiched between two semi-infinite metallic zigzag SWCNT leads to the presence of an applied uniaxial strain is numerically investigated. This study is based on a nearest-neighbor tight-binding approximation within the framework of a generalized Green’s function technique and relies on the Landauer-B¨utikker formalism. The results show that the electron transport properties of the system can be well controlled by modifying the uniaxial strain strength and length of the SWCNT junction. Besides, applying compressive strain is more effective than tensile strain in opening a band gap in the system. Furthermore, the current amplitude for the tensile strain is bigger than the compressive strain with the same absolute values of uniaxial strain strength. As the length of the intermediate region increases, the density of states in Fermi energy decreases, and the magnitude of the electron emission function in Fermi energy decreases to zero, leading to the transition of the metal to the semiconductor.

    Keywords: Carbon nanotube junction, Electron transport, Uniaxial strain, Green’s Function Method
  • Mohammad Eghbali-Arani *, Masume Najafimanesh, Alidad Asgkari Pages 19-33

    ‎We present a theoretical interacting one-dimensional Bose-Einstein condensate (BEC) inside an optical cavity which is driven through of the fixed end mirrors. Under the Bogoliubov approximation and when the number of photons inside the cavity is not too large, the atomic field operator can be considered as a single-mode quantum field which is coupled to the radiation pressure of the intracavity field. In this way, the system behaves like an optomechanical system with an extra nonlinear term corresponding to the atom-atom interaction.We show that one of the best ways of tracing the effect of atomic interaction is to study the noise power spectrum of the field of the cavity. For this purpose, we study the light intensity spectrum of the cavity as well as the entanglement between the optical cavity and the BEC. We show how the pattern of the power spectrum of the cavity changes due to the nonlinear effect of atomic collisions. Furthermore, it is shown that due to the s-wave scattering frequency of the atom-atom interaction, one can measure the strength of interatomic interaction. Besides, we show how the atomic collisions affect the entanglement between subsystems and cooling behavior of the BEC atoms.

    Keywords: Entanglement, Quantum cooling, Bose-Einstein Condensate (BEC)
  • Fatemeh Bagherloo, Mansoure Ilkhani *, Reza Faghih Mirzaee Pages 34-46

    In this paper, using density functional theory combined with non-equilibrium Green's function, the effects of alligator-clip compounds on the electronic transport properties of benzene-based molecular devices are investigated. For this purpose, once a single Benzene molecule and once again two Benzene molecules with an acetylene spacer in between are considered as the central element of the molecular device between two gold electrodes. The spin polarization effects in the presence of Nickel and Iron anchors are studied. In the previous studies, other alligator-clip compounds such as Sulfur and organic molecular ones have been utilized. It is important to study the properties and behavior of different elements for the realization of high-performance molecular devices in the future. By utilizing Siesta and Transiesta codes, when excluding spin polarization effects, in all of the structures (except Nickel-Benzene), negative differential resistance is observed. It is an essential property that allows fast switching in certain types of electronic devices. However, when the spin polarization is considered, none of the combinations show the negative differential resistance feature. The I-V characteristics show that all of the combinations have linear behavior in low voltages no matter whether the spin polarization is considered or not. The voltage ranges from -2V to +2V are taken into account in order to investigate the probability of rectification.

    Keywords: Molecular Electronics, Electronic Transport, Benzene-based Molecular Devices, Alligator-clip, I-V Characteristic
  • Zahra Sadat Hosseini *, Abdollah Mortezaali, Samaneh Sarvi Pages 47-61

    In this research, we try to improve the performance of ultraviolet (UV) photodetector based on ZnO nanorods through decoration with Au nanoparticles. One-dimensional ZnO nanorods were grown on the quartz substrates by the vapor phase transport (VPT) method. Then, Au nanoparticles by depositing a thin nanometric Au layer with thicknesses 3, 6, 9, and 12 nm via sputtering technique and a heating process were coated on the ZnO nanorods. The morphology and structure of the samples were characterized by using a Scanning Electron Microscope (SEM) and X-ray diffractometer (XRD). The results showed formation of rather aligned ZnO nanorods with wurtzite hexagonal crystalline structure and preferred orientation along the c-axis which are coated with Au nanoparticles. The obtained data from measuring ultraviolet photoresponse shows that the decorated sample with 9 nm thick Au film possesses a higher on/off ratio (6.5), responsivity (568 ± 33 mA/W), and faster rise and decay times. In addition, with presence of Au nanoparticles, responsivity in the visible region (λ= 520 nm) increased from 6 ±0.5 mA/W to 19±1 mA/W. This improved detecting behavior results from Localized Surface Plasmons (LSPs) of the Au nanoparticles and the formation of localized Schottky barriers between Au nanoparticles and ZnO.

    Keywords: photodetector, Zinc Oxide 1D nanorods, Au nanoparticles, enhanced performance
  • Hamdollah Salehi *, Hossein Tolabinejad Pages 62-75

    In this paper, electronic and structural properties such as lattice constant, energy band structure, and density of states of InP in bulk and nanowire are calculated. The calculations have been performed using the Pseudopotential method in the framework of density functional theory (DFT) with local density approximation (LDA), and generalized gradient approximation (GGA) by Quantum Espresso package. The results show a direct bandgap of 1.4 eV at the Γ point in the Brillouin zone and have not cut the Fermi level, with a good agreement with the available experimental results. Also, band structure in nanowires of about 1.49 eV was calculated, which shows an increased bulk state. The calculated results show good agreement with the available experimental results.

    Keywords: InP, Density Functional Theory (DFT), pseudo-potential, Compressibility, band structure, nanowires
  • Mohammad Ghadimimehr *, Saeid Jelvani, Ebrahim Safari Pages 76-84

    The Silver Gallium selenide crystal is more important than other crystals due to its intrinsic parameters. The transparency of the AGSe crystal is in the wavelength range of 10.06 microns, which uses the pulsed CO2 laser at atmospheric pressure (TEA) as the fundamental wavelength for the second harmonic generation. Therefore, the effect of parameters such as intensity, nonlinear crystal length, temperature and wavelength on the phase–mismatched and efficiency has been investigated. The coupled- wave equations are performed numerically by MATLAB software. The results indicate the existence of optimal length in the efficiency of the second harmonic generation in the crystal. In a crystal with a length of 1.05 cm, the efficiency reaches 80.35%. Also, the maximum efficiency of the second harmonic generation is 0.025W/cm2 (threshold intensity) and the crystal length is 0.5 cm. The results of modeling and numerical calculations in this work are in good agreement with the experimental results of others.

    Keywords: CO2 Laser, Efficiency, second harmonic generation, AgGaSe2 Crystal