Published December 1, 2023
| Version v1
Publication
Effect of AlN dimers on the electronic properties of graphene quantum dot: DFT investigations
- 1. Iraq University College
- 2. University of Sfax
- 3. Thi Qar University
Description
Tuning the electronic properties of engineered graphene quantum dots (GQDs) is used to produce nanoelectronic devices, which are important in many applications. Chemical doping is applied to give GQDs controllable electronic properties. As a model for GQDs, we considered a molecule with 7 benzene rings and a hydrogen atom at the end of each edge carbon atom (written as C24H12). We considered engineering electronic characteristics in a GQD by altering its geometrical pattern of aluminium nitride (AlN) dimers, and so we employed the density function theory (DFT) approach with B3LYP/6-31G level to study the GQD with and without different dopants of AlN dimers. Ortho, meta, and para position dimers of aluminum and nitrogen atoms are used in the making of the three types of AlN dimers. The electronic properties which including DOS resolution, total energies, HOMO and LUMO energies, Fermi level, bandgap, reactivity descriptors, and molecular electrostatic potential are considered. It has been determined that the presence of AlN dimers has a major impact on the bandgap of the GQD. Based on our findings, the electronic characteristics of GQD are affected not only by the number of GQD dimers present but also by the arrangement of AlN dimers within the GQD. By suitably doping AlN dimers, we can tune the bandgap of GQDs. These results contribute to a better understanding of how chemical doping modifies electronic properties of GQDs and inspires the development of nanodevices with enhanced electronic performance.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يُستخدم ضبط الخصائص الإلكترونية لنقاط كم الجرافين الهندسية (GQDs) لإنتاج الأجهزة الإلكترونية النانوية، والتي تعتبر مهمة في العديد من التطبيقات. يتم تطبيق المنشطات الكيميائية لإعطاء GQDs خصائص إلكترونية يمكن التحكم فيها. كنموذج لـ GQDs، اعتبرنا جزيءًا يحتوي على 7 حلقات بنزين وذرة هيدروجين في نهاية كل ذرة كربون حافوية (مكتوبة باسم C24H12). أخذنا في الاعتبار الخصائص الإلكترونية الهندسية في GQD من خلال تغيير نمطها الهندسي من ثنائيات نيتريد الألومنيوم (ALN)، وبالتالي استخدمنا نهج نظرية دالة الكثافة (DFT) مع مستوى B3LYP/6-31 G لدراسة GQD مع وبدون منشطات مختلفة من ثنائيات ALN. تُستخدم ثنائيات أورثو وميتا وبارا الموضعية لذرات الألومنيوم والنيتروجين في صنع الأنواع الثلاثة من ثنائيات النيتروجين. يتم النظر في الخصائص الإلكترونية التي تشمل دقة DOS، والطاقات الإجمالية، وطاقات HOMO و LUMO، ومستوى فيرمي، وفجوة النطاق الترددي، وواصفات التفاعل، والإمكانات الكهروستاتيكية الجزيئية. لقد تم تحديد أن وجود ALN dimers له تأثير كبير على فجوة النطاق الترددي لـ GQD. بناءً على النتائج التي توصلنا إليها، فإن الخصائص الإلكترونية للدينار الكمي العام لا تتأثر فقط بعدد ثنائيي الدينار الكمي الحاليين ولكن أيضًا بترتيب ثنائيي النيتروجين داخل الدينار الكمي العام. من خلال منشطات ALN dimers بشكل مناسب، يمكننا ضبط فجوة النطاق الترددي لـ GQDs. تساهم هذه النتائج في فهم أفضل لكيفية تعديل المنشطات الكيميائية للخصائص الإلكترونية للأجهزة النانوية العامة وتلهم تطوير الأجهزة النانوية مع تحسين الأداء الإلكتروني.Translated Description (French)
Le réglage des propriétés électroniques des points quantiques de graphène (GQD) est utilisé pour produire des dispositifs nanoélectroniques, qui sont importants dans de nombreuses applications. Le dopage chimique est appliqué pour donner aux GQD des propriétés électroniques contrôlables. Comme modèle pour les GQD, nous avons considéré une molécule avec 7 cycles benzéniques et un atome d'hydrogène à l'extrémité de chaque atome de carbone périphérique (écrit C24H12). Nous avons considéré l'ingénierie des caractéristiques électroniques dans un GQD en modifiant son motif géométrique de dimères de nitrure d'aluminium (AlN), et nous avons donc utilisé l'approche de la théorie de la fonction de densité (DFT) avec le niveau B3LYP/6-31G pour étudier le GQD avec et sans différents dopants de dimères AlN. Les dimères de position ortho, méta et para des atomes d'aluminium et d'azote sont utilisés dans la fabrication des trois types de dimères d'AlN. Les propriétés électroniques qui comprennent la résolution DOS, les énergies totales, les énergies HOMO et LUMO, le niveau de Fermi, la bande interdite, les descripteurs de réactivité et le potentiel électrostatique moléculaire sont prises en compte. Il a été déterminé que la présence de dimères d'AlN a un impact majeur sur la bande interdite de la GQD. Sur la base de nos résultats, les caractéristiques électroniques de la GQD sont affectées non seulement par le nombre de dimères GQD présents, mais également par la disposition des dimères AlN au sein de la GQD. En dopant de manière appropriée les dimères d'AlN, nous pouvons régler la bande interdite des GQD. Ces résultats contribuent à une meilleure compréhension de la façon dont le dopage chimique modifie les propriétés électroniques des GQD et inspire le développement de nanodispositifs aux performances électroniques améliorées.Translated Description (Spanish)
El ajuste de las propiedades electrónicas de los puntos cuánticos de grafeno (GQD) diseñados se utiliza para producir dispositivos nanoelectrónicos, que son importantes en muchas aplicaciones. El dopaje químico se aplica para dar a los GQD propiedades electrónicas controlables. Como modelo para los GQD, consideramos una molécula con 7 anillos de benceno y un átomo de hidrógeno al final de cada átomo de carbono del borde (escrito como C24H12). Consideramos las características electrónicas de ingeniería en un GQD mediante la alteración de su patrón geométrico de dímeros de nitruro de aluminio (AlN), por lo que empleamos el enfoque de la teoría de la función de densidad (DFT) con el nivel B3LYP/6-31G para estudiar el GQD con y sin diferentes dopantes de dímeros de AlN. Los dímeros de posición orto, meta y para de átomos de aluminio y nitrógeno se utilizan en la fabricación de los tres tipos de dímeros de AlN. Se consideran las propiedades electrónicas que incluyen la resolución DOS, las energías totales, las energías HOMO y Lumo, el nivel de Fermi, la banda prohibida, los descriptores de reactividad y el potencial electrostático molecular. Se ha determinado que la presencia de dímeros de AlN tiene un impacto importante en la banda prohibida de la GQD. Con base en nuestros hallazgos, las características electrónicas de GQD se ven afectadas no solo por la cantidad de dímeros de GQD presentes, sino también por la disposición de los dímeros de AlN dentro de GQD. Al dopar adecuadamente los dímeros de AlN, podemos ajustar la brecha de banda de los GQD. Estos resultados contribuyen a una mejor comprensión de cómo el dopaje químico modifica las propiedades electrónicas de los GQD e inspira el desarrollo de nanodispositivos con un rendimiento electrónico mejorado.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تأثير ألن ديمرز على الخصائص الإلكترونية لنقطة الجرافين الكمومية: تحقيقات دفت
- Translated title (French)
- Effet des dimères d'AlN sur les propriétés électroniques du graphene quantum dot : investigations DFT
- Translated title (Spanish)
- Efecto de los dímeros de AlN en las propiedades electrónicas del punto cuántico de grafeno: investigaciones DFT
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4388248430
- DOI
- 10.1016/j.chphi.2023.100364
References
- https://openalex.org/W1980064606
- https://openalex.org/W1983208835
- https://openalex.org/W1993893775
- https://openalex.org/W2000043459
- https://openalex.org/W2002754451
- https://openalex.org/W2011690838
- https://openalex.org/W2019818132
- https://openalex.org/W2044551726
- https://openalex.org/W2048385187
- https://openalex.org/W2053391984
- https://openalex.org/W2058122340
- https://openalex.org/W2065308677
- https://openalex.org/W2076518246
- https://openalex.org/W2077903286
- https://openalex.org/W2078921810
- https://openalex.org/W2081018600
- https://openalex.org/W2081613373
- https://openalex.org/W2105685140
- https://openalex.org/W2108102346
- https://openalex.org/W2125284466
- https://openalex.org/W2169106004
- https://openalex.org/W2191259021
- https://openalex.org/W2297849778
- https://openalex.org/W2460838568
- https://openalex.org/W2522952059
- https://openalex.org/W2549424854
- https://openalex.org/W2619566368
- https://openalex.org/W2626689012
- https://openalex.org/W2775344851
- https://openalex.org/W2781531256
- https://openalex.org/W2792184668
- https://openalex.org/W2793963249
- https://openalex.org/W2889083035
- https://openalex.org/W2893423632
- https://openalex.org/W2899717986
- https://openalex.org/W2914481660
- https://openalex.org/W2943865351
- https://openalex.org/W3098115920
- https://openalex.org/W3102942025
- https://openalex.org/W3114455822
- https://openalex.org/W3120782445
- https://openalex.org/W3201251161
- https://openalex.org/W3214756116
- https://openalex.org/W4211172053
- https://openalex.org/W4220914467
- https://openalex.org/W4229332662
- https://openalex.org/W4293788819
- https://openalex.org/W4297975185
- https://openalex.org/W4306804384
- https://openalex.org/W4312085028
- https://openalex.org/W4313254839
- https://openalex.org/W4366082767
- https://openalex.org/W4384934450
- https://openalex.org/W4386308495
- https://openalex.org/W4386579284
- https://openalex.org/W4387365074
- https://openalex.org/W4387580455