بررسي واهلش اسپين-فونون و تابندگي مراكز نقص〖VB〗- در چندگون هاي دوبعدي نيتريد بور

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

فيزيك

دكتري

در ميان نيمه¬رسانا¬هاي دوبعدي، نيتريد بور (BN) با گاف¬نواري پهن حدود 6 الكترون¬ولت قابليت بالايي براي ميزباني مراكز رنگي و نقص¬هاي اسپيني حالت جامد نشان داده است. ساختار BN دوبعدي با هيبريدشدگي تعدادي چندگون مختلف دارد كه در آنها hBN با ساختار لايه¬اي و rBN با ساختار لايه¬¬اي ABC پايدارتر از چندگون¬هاي ديگر مي¬باشند. تغيير در چيدمان لايه¬ها و نحوه برهم¬كنش آنها منجر به خواص فيزيكي مختلفي مي¬شود. rBN علاوه بر داشتن خواص مطلوب hBN خواصي از جمله اپتيك غيرخطي و فروالكتريكي نيز دارد. در مواد دوبعدي به علت كاهش چگالي فونون¬ها، نرخ واهلش اسپين-فونون نسبت به مواد سه بعدي انتظار مي¬رود كه كندتر باشد و بنابراين به¬كارگيري نقص¬هاي اسپيني در مواد دوبعدي امتياز محسوب مي¬شود. نقص در hBN به علت كاربردهاي متنوعي كه در فناوري¬هاي كوانتومي از جمله محاسبات كوانتومي، اطلاعات كوانتومي و حسگرهاي كوانتومي دارد بسيار مورد توجه قرار گرفته است. اين نقص اسپيني داراي اسپين يك در حالت پايه است كه اخيراً قابليت آشكارسازي اپتيكي تشديد مغناطيسي آن به طور تجربي نشان داده شده است. اين ويژگي قابل¬توجه قابليت كنترل همدوس نقص اسپيني در دماي اتاق را فراهم مي¬كند. بيشتر كاربردهاي كوانتومي نقص‌هاي اسپيني بستگي به زمان همدوسي اسپين الكترون دارند و اين زمان به طور قابل¬توجهي توسط برهم¬كنش¬هاي اسپين و فونون محدود مي¬شود. بنابراين تعيين زمان همدوسي، نقش مهمي در كاربردهاي نقص‌هاي اسپيني در فناوري¬هاي كوانتومي ايفا مي¬كند. در اين پژوهش نقص اسپيني در تك¬لايه hBN، ساختارهاي پايدار hBN و rBN با استفاده از محاسبات مبتني بر نظريه تابعي چگالي مورد مطالعه قرار گرفت. بعد از انجام محاسبات فونوني و اسپيني، واهلش اسپين- فونون كه زمان همدوسي اسپين الكترون را محدود مي¬كند در حالت پايه الكتروني مورد بررسي قرار گرفت و نرخ¬هاي واهلش گذارهاي اسپيني مجاز به صورت تابعي از دما به¬دست آورده شدند. در اين پژوهش نشان داده شد كه وابستگي دمايي نرخ واهلش با استفاده از فرايندهاي دو فونوني رامان و برهم¬كنش¬هاي اسپين-فونون مرتبه دوم به¬دست مي¬آيد. همچنين مشاهده شد كه در دماهاي بالا واهلش اسپين-فونون غالباً در نتيجه برهمكنش اسپين الكترون نقص با فونون¬هاي موضعي¬ است كه به علت حضور نقص در شبكه ظاهر مي¬شوند. نتايج بررسي¬ها نشان دادند كه زمان واهلش اسپين-فونون نقص در تك¬لايه hBN و ساختار مشابه است، در حالي¬كه ساختار زمان واهلش طولاني¬تري دارد. در بررسي خواص اپتيكي مشاهده شد كه كاهش تقارن rBN نسبت به hBN باعث بهبود خواص اپتيكي و افزايش طول¬عمر تابشي نقص در rBN شده است. بنابراين نقص در rBN كه از جمله ساختارهاي دوبعدي پايدار BN مي¬باشد خواص همدوسي اسپيني و خواص اپتيكي مطلوب¬تري جهت كاربردهاي فناوري كوانتومي در مقايسه با hBN نشان مي¬دهد.

237789

ماده چگال

فيزيك

دانشگاه صنعتي اصفهان