%40تخفیف

بررسی خواص نیمه رساناهای مغناطیسی توسط تئوری (DFT)

تعداد 94 صفحه فایل word

چکیده:

در این پایان نامه خواص الکترونی و اپتیکی اکسید روی در حالت بالک مورد بررسی قرار گرفته است . محاسبات با استفاده از روش امواج تخت بهبود یافته خطی با پتانسیل کامل در چارچوب نظریه تابعی چگالی صورت گرفته است . در انجام محاسبات مربوط به تابع تبادلی همبستگی از تقریب شیب تعمیم یافته استفاده شده است . همچنین کلیه محاسبات با استفاده از بسته نرم افزاری WIEN2k  انجام شده است. اکسید روی یک ترکیب نیمه رسانا ست که در سه ساختار بلوری ورتزایت، بلندِروی سنگ نمک یافت می شود. ساختار هگزاگونال و ثابت شبکه های a=3/249 و 205/5c= آنگستروم می باشد. در این پایان نامه خواص الکترونی و اپتیکی از قبیل قطبش، دی الکتریک، چگالی حالت، ساختار نواری، رسانندگی، ضریب جذب و اتلاف انرژی اکسید روی در ساختار بلوری ورتزایت مورد بررسی قرار گرفته است . محاسبات گویای این موضوع می باشند که اکسید روی در حالت بالک نیمه رسانا می باشد و دارای یک گاف مستقیم به اندازﮤ  0.85 به اندازه الکترون ولت می باشد.

کلمات کلیدی : اکسید روی، نظریه تابعی چگالی، خواص ساختاری، خواص اپتیکی، نیمه رسانا

فهرست مطالب

فصل 1. 1

نظریه تابع چگالی (DFT). 1

1-1 مقدمه. 2

1-2 سیستم های بس ذره ای.. 2

1-2-1 تقریب الکترون مستقل.. 4

1-2-2 قضایای هوهنبرگ-کوهن.. 5

1-2-3 رهیافت کوهن-شم. 6

1-3 تقریب های مورد استفاده در محاسبه ی پتانسیل تبادلی-همبستگی ( ). 9

1-3-1 تقریب چگالی موضعی (LDA). 9

1-3-2 تقریب شیب تعمیم یافته  (GGA). 11

1-4 روش های تعیین توابع پایه برای حل معادله کوهن-شم. 11

1-4-1 روش امواج تخت(PW). 11

1-4-2 روش امواج تخت بهبود یافته (APW). 12

1-4-3 روش امواج تخت بهبود یافته خطی (LAPW). 14

1-4-4 روش امواج تخت بهبود یافته خطی با پتانسیل کامل (FP-LAPW). 15

1-5 نرم افزار Wien2K.. 16

1-5-1 ایجاد ساختار مورد نظر توسط STRUCT-GEN.. 16

1-5-2 آماده سازی اولیه 16

1-5-3 برنامه های مرحله حل خودسازگار. 19

فصل دوم. 21

گذری بر فیزیک حالت جامد و ویژگی های اکسید روی.. 21

2-1 مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………….22

     2-2 گذری بر فیزیک حالت جامد……………………………………………………………………………………………………..…..

2-3 نظم در برد کوتاه و در برد بلند.. 22

2-3-1 مواد کریستالی.. 23

2-3-2 شبکه کریستالی.. 25

2-3-3 برخی پارامترهای مورد نیاز در بررسی شبکه های براوه. 26

2-3-4 شبکه کریستالی  هگزاگونال فشرده. 27

2-4 خواص الکتریکی مواد و تئوری نواری.. 27

2-4-1 رسانایی الکتریکی در مواد جامد.. 27

2-4-2 نظریه نواری جامدات.. 29

2-4-3 نیمه رساناها. 31

2-5 اکسید روی.. 39

     2-5-1  ساختار بلوری ورتزایت……………………………………………………………………………..41

2-5-2 ساختار بِلِندِ روی…………………………………………………………………………………….42         

2-5-3  ساختار سنگ نمک………………………………………………………………………………………………..43

 

فصل سوم. 51

بررسی خواص الکترونی و اپتیکی.. 51

3-1 مقدمه. 52

3-2 جزئیات ساختاری.. 52

3-3 بهینه سازی پارامترهای محاسباتی.. 53

3-4 خواص الکترونی.. 56

3-4-1 ساختار نواری و چگالی حالت.. 56

3-4-2 بررسی ساختار نواری جزئی در حالت بالک… 60

3-4-3 بررسی چگالی حالت جزئی در حالت بالک… 63

3-4-4 بررسی چگالی حالت با در نظر گرفتن قطبش اسپین مدار. 66

3-5 خواص اپتیکی.. 71

3-5-1 تابع دی الکتریک… 71

3-5-3 بازتابندگی اپتیکی.. 79

3-5-4 رسانندگی اپتیکی.. 80

3-5-5 ضریب جذب.. 83

3-5-6 تابع اتلاف انرژی.. 85

نتیجه گیری.. 88

پیشنهادات : 89

مراجع.. 90

 

 

فهرست شکل ها

شکل2-1 درجات مختلف نظم در در مواد مختلف.. 23

شکل2 -2 چگونگی قرارگیری اتم ها در یک تک بلور[13]. 24

شکل2 -3 نحوه قرارگیری اتم ها در یک چند بلور[13]. 25

شکل2-4 ساختار شبکه ای هگزاگونال فشرد[14]. 27

شکل2-5 ساختار نواری مواد[14]. 29

شکل2-6 ساختار نواری مواد مختلف[14]. 30

شکل2-7 ساختار اتمی نیمه رسانای نوع N و نحوه حرکت حامل های بار[13]. 32

شکل2-8 ساختار اتمی نیمه رسانای نوع P و نحوه حرکت حامل های بار[13]. 33

شکل2-9 برخی خواص اکسید روی.. 48

شکل 2-10 : جایگاه های چهار وجهی در ساختار ورتزایت ……………………………………………………………………………………….

شکل 2-11 ساختار مکعبی بِلِندِ روی……………………………………………………………………………………………………………….

شکل 2-12 ساختار مکعبی سنگ نمک ………………………………………………………………………………………………………………

شکل3-1 سلول واحد اکسید روی …………………………………………………………………………………………………………………               شکل3-2 تقارن شش گوشه پارامترهای شبکه ……………………………………………………………………………………………….

شکل3-3 نمودار بهینه سازی پارامتر همگرایی . 54

شکل 3-4 نمودار بهینه سازی نقاط شبکه وارون ……………………………………………………………………………………………

شکل3-5 نمودار تغییرات انرژی برحسب تغییرات حجم. 55

شکل3-6 ساختار نواری اکسید روی در حالت بالک… 57

شکل3-7 چگالی حالت بالک اکسید روی.. 58

شکل3-8 الف ساختار  نواری مدار  اتم Zn                        شکل3-8 ب ساختار نواری  مدار   اتم  ……………………………O61

شکل3-9 الف ساختار نواری مدار p اتم Zn                            شکل3-9 ب ساختار نواری مدار p اتمO.. 62

شکل3-10 ساختار نواری مدار  اتمZn. 63

شکل3-11 الف مقایسه چگالی حالت کل روی.. 64

شکل3-11 ب مقایسه چگالی حالت کل اکسیژن. 65

شکل3-12 چگالی حالت روی و اکسیژن در یک نمودار. 65

شکل3-13 الف چگالی حالت اوربیتال s اتم روی.. 66

شکل3-13 ب چگالی حالت اوربیتال  pاتم روی.. 67

شکل3-13 ج چگالی حالت اوربیتال d اتم روی.. 67

شکل3-14 الف چگالی حالت اوربیتال S اتم اکسیژن. 68

شکل3-14 ب چگالی حالت اوربیتال  pاتم اکسیژن. 68

 

شکل 3-15 چگالی حالت اکسید روی در حالت اسپین پایین  …………………………………………………………………………………..

شکل 3-16 مقایسه چگالی حالت های اکسید روی در حالت اسپین بالا و پایین …………………………………………………………….

شکل3-17 الف نمودار ثابت دی الکتریک حقیقی اکسید روی در راستای x. ..72

شکل3-17ب  نمودار ثابت دی الکتریک حقیقی اکسید روی در راستای z. 72

شکل3-18الف  نمودار بخش موهومی تابع دی الکتریک در راستای x. 74

شکل3-18ب  نمودار بخش موهومی تابع دی الکتریک در راستای z…………………………………………………………… 74

شکل3-19 الف نمودار تغییرات قسمت حقیقی رسانندگی اپتیکی اکسید روی در راستای x. 81

شکل3-19 ب  نمودار تغییرات قسمت حقیقی رسانندگی اپتیکی اکسید روی در راستای z. 81

شکل3-20 الف نمودار ضریب جذب در راستای x. 84

شکل3-20 ب نمودار ضریب جذب در راستای z. 85

شکل3-21 الف نمودار اتلاف انرژی اکسید روی در راستای x. 86

شکل3-21ب  نمودار اتلاف انرژی اکسید روی در راستای z. 87

 

فهرست جداول

جدول2-1 برخی خواص اکسید روی.. 47

جدول3-1 تفکیک بار داخل و خارج کرﮤ مافین تین.. 53

جدول3-2 تفکیک الکترونی اکسیدروی.. 53

جدول3-3 نتایج بدست آمده از نمودار تغییرات انر ژی برحسب تغییرات حجم. 56

جدول3-4 مقایسه گاف نواری در حالت بالک… 58

جدول3-5 ثابت دی الکتریک و ضریب شکست استاتیک… 73

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo