بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله ویژگیهای الکترونی و فاز توپولوژی نانولایهیNpNi2 مورد بررسی قرار گرفته است ؟محاسبات برمبنای نظریه تابعی چگالی با استفاده ازامواج تخت بهبود یافته خطی به علاوه اوربیتالهای موضعی که در کد محاسباتی وین به کار رفته به دست آمده است. چگالی حالتهای الکترونی این نانولایه با استفاده از تقریب شیب تعمیم یافته - GGA - محاسبه شده است. همچنین با استفاده ازنمودار ساختار نواری، فاز توپولوژی این نانولایه محاسبه شده است؟
مقدمه
در بلورها وترکیباتی که حاوی اتم های سنگین مانند لانتاتیدها و لایه ای، ساختاری است که با ضخامت خاصی از میان حالت انبوهه اکتنیدها می باشند اثرهای نسبیتی از اهمیت خاصی برخوردارند. همراه با یک خلأ مناسب برش داده می شود. در غیاب اتم های ترکیب NpNi2 نیز یکی از این ترکیبات است لذا تمامی محاسبات همسایه در سطح بلور نیروهای داخلی دچار تغییرات اساسی خواهند این مقاله در حضور برهمکنش اسپین مدار انجام شده است. در سال شد. شرایط تعادلی برای اتم های سطح تغییر می کند، بنابراین مکان های اخیر مطالعات اثر کوانتومی هال منجر به شناسایی خواص قرارگیری اتم ها نسبت به آنچه در حجم است تغییر می کند و اتم کوانتومی جدیدی در برخی مواد شده است که در آن ها برهمکنش ها به گونهای نظم می گیرند که انرژی کمینه شود.
هنگام برش اسپین مدار نقش اساسی دارد. این مواد در انبوهه حالت رسانا یا نانولایه از میان حالت انبوهه بلور، تعدادی از پیوندها شکسته می نارسانای معمولی اند ولی در روی سطح ، دارای حالت های رسانش شوند و اوربیتال هایی موسوم به اوربیتال های آویزان ایجاد می کامل سطحی می باشند . وجود حالت های رسانش کامل در شود. در نانولایه ها با خواص فلزی که نوارهای انرژی انرژی فرمی سطوح می توانند به خواص غیرعادی در هدایت الکترونی منجر را در ساختار نواری قطع می کنند، پیوندهای آویزان آنیون ها تمام شوند. به این مواد رسانا یا نارسانای توپولوژی می گوییم.
محاسبات
محاسبات این مقاله بر مبنای نظریه تابعی چگالی و با استفاده از نرم افزار وین انجام شده است که به صورت پتانسیل کامل با روش امواج تخت بهبودیافته خطی به اضافه اوربیتالهای موضعی به حل دسته معادلات کان؛شم میپردازد ؟برای محاسبه انرژی تبادلی همبستگی از تقریب GGA در حضور برهم کنش اسپین مدار استفاده شده است. در این محاسبات شعاع کره مافین تین برای اتم های Np و Al به ترتیب 2/5 - a.u. - و 2/2 - a.u. - در نظر گرفته شده است. پارامترهای RMTKMAX وGMAX که در آن RMT کوچکترین شعاع کره مافین تین در یاخته یکه ، KMAX اندازه بیشینه بردار موج شبکه وارون و GMAX بردارموج قطع در بسط پتانسیل و چگالی بار هستند، با استفاده از همگرایی انرژی به ترتیب 9 و 17/5 به دست پایدارتر است.
ضخامت خلاء مناسب وابستگی زیادی به ضخامت لایه نازک و موقعیت اتمها درون لایه نازک ندارد ؟مقدار خلاء باید به گونهای باشدکه از برهمکنش اتمهای هر نانولایه با اتمهای نانولایه مجاور جلوگیری کند ؟برای این نانولایه خلاء 20 بوهر را لحاظ کردهایم که این خلأ به صورت متقارن در بالا وپایین ابریاخته قرار میگیرد. از این میزان خلاء به بعد، تقرباًی لایهها برهم کنش ندارند ؟افزایش بیشتر مقدار خلاء تأثیری برنتایج محاسبات ندارد ولی برحجم محاسبات به دلیل بزرگ شدن حجم ابریاخته میافزاید؟ نانولایه NpNi2 دارای دو نوع لایه مختلف است. با قرار دادن این دو نوع لایه روی سطح، نانولایه را در راستای - 001 - برش می دهیم.
خواص الکترونی
منحنی چگالی حالت های الکترونی یک بلور، چگونگی توزیع ویژه حالت های الکترونی آن بلور برحسب انرژی و تعداد حالت های مجاز موجود در هربازه ی انرژی را نشان می دهد. سطح زیر منحنی های چگالی حالت های الکترونی در هر گستره ی انرژی برابر عدد اشغال الکترون در آن گستره است. با توجه به این که حالت های رسانایی یا نارسانایی هر ترکیب با توجه به چگونگی توزیع الکترون ها روی انرژی فرمی آن قابل تشخیص است؛ بررسی نمودار چگالی حالت های الکترونی در مطالعه خواص الکترونی هر ترکیب اهمیت زیادی دارد.
ساختار نواری وفاز توپولوژی
در اثر همپوشانی توابع موج، ترازهای انرژی هر اتم پهن شده و یک بلور در فضای K را به وجود میآورند. وضعیت نوارهای انرزی نسبت به انرژی فرمی میزان رسانندگی یک ماده را مشخص می کند. اگر بین نوارهای ظرفیت در پایین انرژی فرمی و نوارهای رسانش در بالای انرژی فرمی گاف وجود داشته باشد، با توجه به اندازه ی گاف، ترکیب مورد نظر نارسانا یا نیم رسانا خواهد بود. در نیم رساناها اندازه گاف نواری کوچکتر از نارساناهاست.
در صورتی که نوارهای انرژی، انرژی فرمی را قطع کنند ماده دارای ویژگی رسانندگی است. تعداد نوارهای قطع کننده ی انرژی فرمی نشان دهنده ی میزان رسانندگی است. هرچه تعداد نوارهایی که انرژی فرمی را قطع می کنند بیشتر باشد نشان دهنده ی رسانندگی بیشتر است. علاوه بر این یکی از راههای شناسایی فاز توپولوژی مواد استفاده از ساختار نواری آنهاست.فاز توپولوژی در آن دسته از مواد وجود دارد که جفت شدگی اسپین مدار و تقارن وارونی زمان به گونه ای ترکیب شوند که ترازهای کوانتومی اسپینی هال بدون حضور میدان مغناطیسی - برخلاف ترازهای هال که نیازمند میدان مغناطیسی است - حضور دارند.
نتیجه گیری
نتایج حاصل ازاین محاسبات نشان می دهند که نانولایه NpNi2 رساناست و این رسانندگی ناشی از اوربیتال d اتم Ni است. همچنین بررسی ساختار نواری اتم های سطحی این نانولایه نشان می دهد که نانولایه NpNi2 رسانای توپولوژی است.
