عنوان
خواص الكتروني و ساختاري تركيبات f -الكتروني و پروسكايت‌هاي اكسيدي
مقطع تحصيلي
دكتري
چكيده
هدف اين رساله بررسي خواص ساختاري و الكتروني تركيبات لانتانيدي، اكتنايدي و پروسكايت‌هاي اكسيدي مي‌باشد. در ابتداي اين پژوهش ما به مطالعه خواص ساختاري و الكتروني ساختار چهارگوشه تركيب سرب تيتانات (PbTiO3) ، به عنوان يكي از تركيبات پروسكايت اكسيدي مورد توجه پژوهشگران، پرداختيم. پس از بررسي خواص كشساني اين تركيب، در نهايت به اين نتيجه رسيديم كه كمينه نرخ پواسون در ساختار چهارگوشه تركيب سرب تيتانات داراي مقدار منفي مي‌باشد. از آنجايي كه مواد با نسبت پواسون منفي در صنايعي مانند هوافضا و صنايع دفاعي، توجه زيادي را به خود جلب كرده‌اند، نتايج به‌دست آمده در اين كار مي‌توانند داراي اهميت باشند. در محاسبه خواص كشساني مواد ما از كد محاسباتي IR-elast استفاده كرديم. از جمله تركيبات اكتنايدي مي‌توان به تركيبات چهارگوشه UX2 (X=P, As, Sb) اشاره كرد. طبق تحقيقات ما، خواص كشساني فاز پادفرومغناطيس تركيبات UX2 (X=P, As, Sb) تا كنون مورد بررسي قرار نگرفته‌اند. بنابراين، از آنجايي كه محاسبات مربوط به ثابت‌هاي كشساني داراي اهميت فراواني هستند، ما در اين پژوهش به محاسبه ثابت‌هاي كشساني و خواص مرتبط با آنها در تركيبات پادفرومغناطيس UX2 (X=P, As, Sb) پرداختيم. علي‌رغم انبوه تحقيقات انجام شده بر روي فاز پادفرومغناطيس تركيبات UX2 (X=P, As, Sb)، ما مطالعه نظري‌اي كه خواص الكتروني اين تركيبات در فاز پارامغناطيس آنها را بررسي كند، پيدا نكرديم. بنابراين در پژوهش حاضر، خواص الكتروني فاز پارامغناطيس تركيبات UX2 (X=P, As, Sb) را در دماي اتاق بررسي كرديم. براي اين منظور، ما از تركيب نظريه تابعي چگالي(DFT) و نظريه ميدان ميانگين ديناميكي تعبيه شده (eDMFT)، استفاده كرديم. براي محاسبات بخش‌هاي DFT و eDMFT ما به ترتيب از كدهاي WIEN2k و eDMFT استفاده كرديم. پس از اين بررسي‌هاي اوليه، به بررسي اثر نوع اتم‌هاي ليگاند در فشار صفر و همچنين اثر فشار هيدروستاتيك (𝑃) روي رفتار سيار بودن الكترون‌هاي اوربيتال f5 اتم‌هاي اورانيوم (U) فاز پارامغناطيس تركيب‌هاي UX2 (X=P, As, Sb) در دماي اتاق پرداختيم. در انتها نيز تلاش كرديم تا منشأ تغييرات در رفتار سيار الكترون‌هاي اوربيتال f5 اتم U، در اثر جايگزيني اتم‌هاي X=P, As, Sb در فشار صفر و همچنين در اثر اعمال فشار را پيدا كنيم. براي رسيدن به اين هدف، ما افت و خيزهاي الكترون‌هاي ظرفيت اوربيتال‌هاي f5 را در تركيبات UX2 (X=P, As, Sb) مورد مطالعه قرار داديم. در ادامه كار با به‌كار گرفتنDFT+SP+SOC+U نشان داديم كه تركيب فرومغناطيس مكعبي GdAl2، به عنوان يك تركيب لانتانيدي داراي اوربيتال اسپين خالص f4، الف) مشكل بهينه‌سازي پارامتر مؤثر هابارد (Ueff)در هر فشاري را ندارد و ب) گشتاور مغناطيسي آن (MM)نسبت به تغييرات Ueffو فشار هيدروستاتيك(P) حساس نمي‌باشد. اين در حالي است كه ج) چگالي حالت‌ها و گاف انرژي قله به قله بين چگالي‌هاي حالت‌هاي ظرفيت و رسانش Upp تركيب GdAl2، در توافق باMM ، نسبت به تغييرات يكي از اين كميت ها (يعني P) غيرحساس و د) حساس، بر خلافMM ، نسبت به تغييرات Ueff مي‌باشد. بنابراين، مي‌توان نتيجه گرفت كه بلور مورد نظر مانند سامانه‌اي عمل مي‌كند كه در مقابل فشار اعمال شده بر آن از گشتاور مغناطيسي، ساختار الكتروني و خواص كمتر حساس خود مانند ثابت‌هاي كشساني و خواص محاسبه شده با استفاده از اين ثابت‌ها محافظت مي‌كند. محاسبات مربوط به ثابت‌هاي كشساني و خواص مرتبط با آنها تأييدي بر نتيجه به‌دست آمده مي‌باشد. در ادامه ما اثر فشار هيدورستاتيك روي خواص كشساني اين تركيب را نيز مورد مطالعه قرار داديم. در انتها نيز به منظور يافتن معيارها و مبدأ پايداري مغناطيسي در برابر پارامتر هابارد مؤثر (فشار هيدروستاتيك) در تركيب GdAl2 ما تابع جايگزيدگي الكتروني (ELF) و نسبت Uppبه W بر حسب تغييرات Ueff(ميدان بلوري) را به عنوان دو معيار مناسب براي اين كار معرفي كرديم. W معرف پهناي نوار ظرفيت (رسانش) مرتبط با تابع جايگزيدگي الكتروني اسپين بالا (پايين) مي‌باشد.
شماره ركورد
227723
دانشگاه
دانشگاه اصفهان
رشته تحصيلي
فيزيك - ماده چگال
استاد راهنما
سعيد جلالي اسدآبادي