محاسبة ويژگيهاي الكتروني و ساختاري نيمرساناي
منيزيم سلنيد (MgSe) در فازهگزاگونال ورتسايت (4(B با استفاده از نظرية تابعي چگالي (DFT)

حمدالله صالحي*+، حسن نظري اهواز، دانشگاه شهيد چمران، گروه فيزيک

1756513976144

چكيده: در اين مقاله ويژگيهاي ساختاري و الکتروني ازجمله ثابت شبکه، مدول حجمي، تراکم پذيري، بهينهسازي حجم، ساختار نوارهاي انرژي، چگالي حالتها و چگالي ابرالکتروني نيمرساناي منيزيم سلنيد (MgSe) درفازهگزاگونال براي ساختار4B مورد بررسي قرار ميگيرد. محاسبهها با استفاده از روشامواج تخت تقويت شدۀ خطي باپتانسيل کامل( FP LAPW)، درچارچوب نظريۀ تابعي چگالي (DFT) وبااستفاده ازنرم افزار Wien2k صورت گرفت. نتيجههاي بهدست آمده يک گاف نواري مستقيم eV 7/2در نقطۀ را نشان ميدهد. همچنين يک خصوصيت يوني را براي اين ترکيب نشان مي دهد، که از ويژگي هاي ترکيبهاي II-IV است و با نتيجههاي تجربي و نظري بهدست آمده از روشهاي ديگران سازگاري خوبي دارد.
واژههاي كليدي: مدول حجمي؛ ساختار نوارهاي انرژي؛ FP-LAPW ؛ MgSe.
KEYWORDS: Bulk modules; Energy band structure; FP-LAPW; MgSe.

مقدمه
منيزيم سليند (MgSe) يك آلياژ نيمرسانا با گاف نواري پهن روي ويژگيهاي کشساني، الكتروني و ساختاري آن انجام شده ميباشد که در صنعت الكترونيك و مطالعههاي فيزيك نظري است] 4،5[. اين ترکيب در وسايل الكترونيكي نيمرسانا مانند جايگاه ويژهاي دارد و در زمره دسته مواد قليايي خاکي کلكوژنيد ليزرهاي تزريقي ديودي و فناوريهاي ليزرهاي اپتيكي و به شكل AE=Mg ، C=Sr,C,O,Se( AEC( ميباشد. اين ماده ماشينهاي ظريف کاربرددارد] 7،3[.
با ساختار مكعبي fcc داراي دو فاز، نمك طعام 1B با ثابت شبكة
a= 5/64 Å وساختار روي 3B با ثابت شبكة a= 5/19 Å بخش نظري
ميباشد [9]. همچنين ساختار هگزاگونال ورتسايت با ثابتهاي محاسبهها با استفاده از روش FP-LAPW در چارچوب نظريه شبكة a=b=6/965 Å و c= 4/327 Å است]2[. افزون بر تابعي چگالي (DFT) با تقريبهاي شيب تعميم يافته (GGA) و کارهاي تجربي بسياري که برروي رشد لايههاي نازك آن چگالي موضعي (LDA) بانرم افزار Wien2k انجام گرفته است [99 ـ 1].
-33410428916

صورت گرفته است] 6،7[ کارهاي نظري گوناگون با استفاده از پارامترها به صورت RMT(Se)=2.2au و RMT(Mg)=2a.u روشهاي تقريب کرۀ اتمي، TB-LMTO، تقريب همبستگي قوي انتخاب شدهاند که اين انتخاب با توجه به شعاع کرهي اتمي
+E-mail: [email protected] عهده دار مکاتبات *
99
جدول 3ـ تقسيم بندی الکترونهای مغزه، شبه مغزه و ظرفيت.
اتم آرايش الكتروني مغزه
1s2 Mg
1s2 Se

-31322/3811

-31322/3911

-31322/6111
345630281

انرژی

Ry
]
[

انرژی

Ry

]

[

-31322/6311

-31322/6211

-31322/6511

-31322/6411

31322/6311 611 621 641 661 681 011 021 041 061
[a.u.5] حجم

شکل 3ـ منحني انرژی بر حسب حجم ساختار B4-MgSe با استفاده از تقريب GGA96.

آرايش الكتروني شبه مغزه آرايش الكتروني ظرفيت
2p6 3s2 2s2
3d10 4s2 4p4 2s22p6 3s2 3p6
انجام محاسبههاي نمودار انرژي بر حسب حجم رسم شد.
اين محاسبهها در هر سه تقريب انجام شده است که تنها نمودارمربوط به تقريب GGA96 در شكل 9 آورده شده است.
-4835-1637688

در اين محاسبهها وابستگي انرژي به حجم محاسبه و سپس با به کار بردن معادلة حالت مورناگون)9( ]92[ براي ساختار ورتسايت، ثابت شبكه، مدول حجمي، مشتق مدل حجمي نسبت به فشار و تراکم پذيري محاسبه شد .نتيجههاي به دست آمده در جدول 2 آورده و با نتيجههاي نظري و تجربي ديگران مقايسه شده است.
718172-47131

E(V)  E0  B VB VV  V/VB1 1B B )9(
همانگونه که در جدول 2 ديده ميشود، نتيجههاي محاسبههاي انجام شده با GGA96 به نتيجههاي تجربي و نظري
و طول پيوندها انتخاب شدهاند. براي جداسازي حالتهاي ظرفيت ديگران نزديكتر است.حجم تعادلي، انرژي تعادلي و پارامترهاي ازحالتهاي مغزه، انرژي 4- ريدبرگ مبنا قرار گرفت که باتوجه به شبكه با کمينه کردن انرژي برحسب حجم به دست ميآيد.
اين انرژي، چگونگي تقسيم الكترونهاي مغزه، شبه مغزه از سوي ديگر نزديكترين فاصله بين اتمها براي فاز ورتسايت
و در ظرفيت محاسبهدر ها از جدول آن9 آمدهاستفاده است. شدهثابتاند هاÅي 965/6شبكه که a=b=به و Åصورت 327/4تجربc=ي بوي براانگري ا ين ثابت است شبكة که ايتجربن ي در فاصله همةبه تقرتقرييبب ها هايبرابر و اعمالبرايي مقبستگدار ي نظريندارد مکهي با باشد99. در چرخهاجرا وي با برنامه اختلاف همگراانرژييي انرژي 22924/2مد رينظر دبرگقرار داده همگراييشد هم همينگونه است.
ايجاد شد. براي اين همگرايي9662 موج تخت توليد شده است .
تعداد نقاط درنظرگرفته شده 422 نقطه بوده که بهازاي آن يك بار مؤثر
شبكة 924 (k-mesh)92 ايجاد شده است. پارامتر همگرايي از جمله پارامترهاي ديگري که در مطالعة ويژگيهاي Rkmax برابر با 7 انتخاب شد که اين پارامتر تعداد پايهها را ساختاري ترکيبهاي مورد توجه ميباشد، بار مؤثر اتمهاي در محاسبههاکنترل ميکند. تشكيل دهندة آن است. ميزان اين بار و انحراف آن از بار اسمي ترکيب، بيانگر وجود نوع پيوند در ترکيب مورد نظر ميباشد. در جدول 7، نتيجهها و بحث بار مؤثر محاسبه شده براي اتمهاي تشكيل دهندۀ ترکيب MgSe
الف: ويژگيهاي الكتروني در فاز ورتسايت در تقريبهاي LDA و GGA آورده شده و با براي محاسبة ويژگيهاي ساختاري ترکيب در فاز 4B پس از بار اسمي اين اتمها مقايسه شدهاند.
انجام محاسبههاي خودسازگار، انرژي ياختة واحد ترکيب را داده هاي جدول بيانگر اين است که در فاز مورد بررسي نيز بهازاي حجمهاي گوناگون دور حجم تعادلياش وردش و پس از بهطور متوسط براي هر اتم Mg ، 69/9 الكترون و براي هراتم Se،
311
جدول 2ـ پارامترهای ساختاری محاسبه شده در اين کار و مقايسه آن با نتيجههای ديگران برای B4-MgSe

-1025202195

بار

اسمي

,
FPLAPWLDA

,
91
FPLAPWGGA

,
96
FPLAPWGGA

تقريب

اتم

2

6542
/
9

6214
/
9

6949
/
9

Mg

2

2734
/
2

2242
/
2

2769
/
2

Se

بار

اسمي



قیمت: تومان

دسته بندی : شیمی و مهندسی شیمی

دیدگاهتان را بنویسید