Tip:
Highlight text to annotate it
X
ATK'ya hoşgeldiniz, ben Nanna.
Bu videoda kristal yapısı bozulmuş bir grafin nanoşeridin (GNR) elektonik iletim
özelliklerinin simülasyonunu göstereceğim.
Bu eğitim materyali 3 aşamadan oluşuyor:
Yapıyı oluşturma ve optimize etme,
Kodlamanın oluşturulması,
Simülasyonun çalıştırılması ve sonuçların analizi.
Birinci adım:
Yapıyı oluşturma ve optimize etme.
Zigzag GNR metaliktir ve mükemmel balistik iletkenliğe sahiptir.
Burada, grafin nanoşeridin kenarları Stone-Wales kusuruyla bozulduğunda
iletim esnasında saçılmanın nasıl gerçekleştiğini inceleyeceğiz.
Başlayalım...
Virtual NanoLab'ı başlatalım.
"Builder" modülünü açıyoruz.
Mükemmel bir zigzag GNR yapısı oluşturarak başlıyoruz.
Bunun için "stash" penceresinde "Add"i tıklıyoruz.
"From Plugin"den
"Nanoribbon"ı seçiyoruz.
Zigzag kenarlı olarak ayarlıyoruz.
Genişliği de 8'e getirip
"Build" tuşuna basıyoruz.
Bu çok dar bir GNR, detaylı bir hesaplama değil de
demo niteliğinde bir örnek yaptığımız için
şimdilik böyle dar seçtik.
Kenarda bir bozulma oluşturmak için daha uzun bir şeride ihtiyacımız var.
Bu nedenle "Bulk tools"dan "Repeat" kısmında
C doğrultusunda 12 kere
tekrar edecek şekilde ayarlıyoruz.
ve "Apply" tuşuna basıyoruz.
3D görünüm penceresinde tüm yapıyı görmek için Ctrl+R kombinasyonuna basıyoruz.
3D görünüm penceresinde yakınlaştıma ve uzaklaştırma için mouse'un üst tekerleğini kullanabilirsiniz.
Böylece mükemmel bir zigzag nanoşerit oluşturduk.
Şimdi bir Stone-Wales kusuru oluşturmamız lazım.
Stone-Wales kusuru oluşturmak için bir bağı 90 derece döndürmemiz gerekir.
Yapının ortasında 2 atom seçiyoruz.
Atomları seçerken Ctrl tuşuna basıyoruz.
2 atomu seçtikten sonra "Coordinate Tools"dan
"Rotate"i seçiyoruz.
Döndürme açısını 90 dereceye ayarlıyoruz.
Varsayılan döndürme ekseni X ekseni ve bu örnek için doğru çünkü
bu eksen grafin yüzeyine dik olan eksen.
"Apply"a basıyoruz.
Bu örnekteki amacımız şeridin iletim özelliklerini elde etmek
bu nedenle oluşturduğumuz geometriyi bir eleman (device) konfigürasyonuna dönüştürmeliyiz.
Bunun için "Device Tools"dan
"Device from Bulk"ı seçiyoruz.
Bu örnek için varsayılan ayarları kullanacağız dolayısıyla OK tuşuna basıyoruz.
Böylece Stone-Wales kusuru olan bir eleman elde ettik.
Ama gördüğünüz gibi bozulmanın oluşturulduğu kısım düzgün değil çünkü
sadece döndürdük ve optimize etmedik.
Bu nedenle geometriyi optimize etmemiz gerekir.
Bu amaç için karbon bazı elemanlar için iyi sonuç veren
hızlı Brenner potansiyelini kullanıyoruz.
"Coordinate Tools"u açıyoruz.
"Quick Optimizer" kısmından
Optimizasyon adımlarını 100'e ayarlayarak
"Run"a basıyoruz.
Şerit yapıları eleman konfigürasyonunda optimize etmek kolay
çünkü tekrarlama periyodu otomatik olarak sabitlenir.
Başka tip yapıları optimize ederken tekrarlamayı sabitlediğimizden emin olmalıyız.
Optimizasyondan sonra eleman geometrisi hazır.
GNR'yi, hesaplama parametrelerinin ayarlanması için
kodlama aracına gönderiyoruz.
Böylece simülasyon ayarlarını yapabiliriz.
İkinci adım:
Simülasyon kodunun oluşturulması.
Sol menüden
"New Calculator"ı seçiyoruz.
Bu komut, simülasyona yeni bir hesaplayıcı ekler.
Ekledikten sonra ayarlamak amacıyla çift tıklıyoruz.
Bu örnek için ATK'nın genişletilmiş Hückel modelini kullanacağız.
başka simülasyonlar için DFT veya
Slater-Koster sıkı bağlı modeli de seçebilirsiniz.
Hückel baz kümesini seçiyoruz.
Grafin elemanlar için en iyi Hückel baz kümesi "Cerda Garphite" olduğundan, bu baz tipini seçiyoruz.
Yapıdaki hidrojen atomları için de
"Cerda Hydrogen" baz tipini seçiyoruz.
Simülasyon kendi içinde tutarlı tip olacağından,
No SCF (Self-Consistent Field) seçimini kaldırıyoruz.
Daha sonra
"OK" ile tamamlıyoruz.
Simülasyon sonucunda iletim spektrumunu da elde edeceğiz.
Bunun için sol menüdeki "Analysis"dan
"Transmission Spectrum" öğesini seçiyoruz.
Ayrıca iki farklı enerjideki iletim yollarını hesaplayacağız.
"Analysis"a çift tıklayalım.
"Transmission Pathways"i seçiyoruz.
Bu işlemi yineleyerek ikinci bir iletim yolu öğesi ekliyoruz.
İkinci iletim yolu öğesini çift tıklayarak açıyoruz.
Enerji değerini
Fermi seviyesinden
0.15eV yukarıya getiriyoruz.
OK tuşuna basarak onaylıyoruz.
Son olarak da çıkış dosyası adını
vererek istediğimiz klasöre
kaydediyoruz.
Bunun dışında kodun kendisini de kaydetmek iyi bir fikir.
Simülasyonu çalıştırmak için hazırız.
Üçüncü adım:
Simülasyonun çalıştırılması ve sonuçların analizi.
Simülasyonu çalıştırmak için "Job Manager" modülüne gönderiyoruz.
ve simülasyonu çalıştırmak için
"Run Queue"yu tıklıyoruz.
Simülasyon ortalama yarım saatte bitecektir.
Simülasyon bittikten sonra Virtual NanoLab'ın ana ekranında, oluşan NetCDF dosyasını
buluyoruz ve
üzerine tıklayarak içeriğini sağ menüde görüntülüyoruz.
"Result Browser"da çeşitli hesaplama sonuçlarını görebilirsiniz.
Öncelikle Stone-Wales kusuru olan GNR'nin iletim spektrumunu çizdiriyoruz.
"Result Viewer"da "Plot"un yanındaki "Show" tuşuna basıyoruz.
Mükemmel bir zigzag GNR için sağdaki gibi tüm enerjilerde
tamsayı değerleri olan bir iletim spektrumu görürdünüz.
Ancak Stone-Wales kusuru olan bu GNR'de iletim bayağı bir engellenmiş durumda.
Bu da güçlü bir saçılmaya işaret eder.
Bir bakalım.
Yakınlaştırmak istediğiniz yeri seçerek
detaylı görüntüleyebilirsiniz.
Görüldüğü gibi 0.15eV'ta iletim neredeyse
tamamen engellenmiş durumda.
Bu nedenle, ikinci iletim yolu enerjisini
0.15eV'a ayarlamıştık.
Çünkü bir elektronun bu enerjideki iletimini
görüntülemek ilginç olacaktır.
Ana VNL penceresine geri dönelim.
Buradan iletim yollarına bir bakalım.
Görülen, Fermi enerjisindeki iletim yoludur.
Her bir okun kalınlığı, her atom çifti arasındaki
yerel iletimin büyüklüğünü gösterir.
Okun rengi de akış yönünü gösterir.
Eleman konfigürasyonunu şekil üzerine
sürükleyip bırakalım.
Atomlar arasındaki bağlar, okları gizlemektedir dolayısıyla en iyisi bunları çizgi olarak görüntülemek olacaktır.
Bunun için "Viewer" menüsünden
"Properties"e gidiyoruz.
Sağ tıklayarak da
özellikleri açabilirdik.
Daha sonra
"Bonds" kısmından
görüntüleme ayarını "Line" olarak ayarlayabilirsiniz.
Daha sonra, iletim yollarından
renk modunu ve
büyüklüğünü değiştiriyoruz.
Bu şekilde, iletim büyüklüğüne göre
renk değişimini ayarladık.
Bu hala,
iletim yolunun
Fermi seviyesindeki görüntüsü.
0.15eV enerjisindeki
iletim yoluna bakalım.
Burada, 0.15eV'taki
iletim yolu görülmektedir.
Bu iletim yolu, Fermi seviyesindeki iletim yolundan çok farklı.
Web adresimiz quantumwise.com'dan daha fazla bilgi ve örneklere ulaşabilirsiniz.
Ayrıca YouTube'daki QuantumWise TV kanalını ziyaret edebilirsiniz.
İzlediğiniz için teşekkürler...