بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله خواص ساختاری، الکترونی و اپتیکی نانو ورقهی منیزیم فلوراید توسط امواج تخت تقویت شدهی خطی با پتانسیل کامل در چارچوب نظریهی تابعی چگالی مطالعه شده است. در بررسی خواص الکترونی، تقریب شیب تعمیم یافته برای محاسبهی تابعی تبادلی-همبستگی بهکار برده شده است. خواص اپتیکی با محاسبهی تابع دی الکتریک با استفاده از تقریب فاز کاتورهای بررسی شده است. شاخصترین ویژگی این ماده انرژی گاف نواری و شفافیت بالا میباشد.
تعمیم یافته - GGA - با تابعی پردو-بورک-ارنزرهوف - PBE - [16] استفاده نمودهایم. تعیین پارامترهای بهینهِی اولیه برای محاسبات ضروری میباشد. در این محاسبات، پارامتر RKmax را R - کوچکترین شعاع کرهی مافین تین و Kmax بردار موج قطع برای بسط تابع موج بر حسب امواج تخت در ناحیهی بین جایگاهی است - برابر با 7 قرار دادهایم. بزرگترین بردار موج در بسط فوریهی چگالی بار، Gmax، 14Ry1/2 اختیار شده است.
انرژی جداسازی بین الکترونهای هسته و ظرفیت برابر با -6Ry انتخاب کردهایم. تعداد نقاط K مورد استفاده در ناحیهی اول بریلوئن برای محاسبهی خواص الکترونی و اپتیکی به ترتیب برابر 500 و 5000 است که مطابق با 54 و 306 نقطه در منطقهی کاهشیافته میباشد. شبکه بندی فضا با روش تتراهدرون [17] صورت میگیرد و محاسبات اپتیکی با استفاده از تقریب فاز کاتورهای [18] - PRA - انجام گرفته است. به منظور ممانعت از برهمکنشهای بین لایهای، ثابت شبکه در امتداد محور z را حدود 20Å اختیار کردهایم.
نتایج و بحث خواص ساختاری
در شکل 1 ساختار بهینه و یاختهی واحد نانو ورقهی منیزیم فلوراید نشان داده شده است. طول پیوند بهینه شده بین اتمهای F-F و Mg-F به ترتیب برابر 2/29Å و 2/01Å و زاویهی بین F-Mg-F، 69/40 میباشد. همچنین اندازهی ثابت شبکه، 2/87Å بهدست آمد. در شکل 3 طیف قسمت موهومی تابع دی الکتریک در راستای قبطش موازی و عمودی میدان الکتریکی را مشاهده مینماییم. قلههای موجود در این طیف بیانگر گذارهای اپتیکی بین نواری است و در این نواحی بیشترین جذب صورت میگیرد. مقدار گاف اپتیکی محاسبه شده برای نانو ورقهی MgF2 در راستای قطبش موازی و عمودی میدان الکتریکی به ترتیب برابر 6/41eV و 6/03eV میباشد. دو گذار اصلی در راستای قطبش موازی و عمودی به ترتیب در انرژیهای 10/82eV و 17/32eV، و 11/82eV و 19/82eV اتفاق میافتد.
قسمت حقیقی تابع دی الکتریک که با رابطهی 3 محاسبه میشود در شکل 4 نشان داده شده است. مقادیر ثابت دی الکتریک استاتیک - مقدار تابع دی الکتریک در انرژی صفر - در راستای موازی و عمود قطبش میدان الکتریکی، به ترتیب برابر 0/86 و 0/98 میباشد. ضریب شکست نانو ورقهی منیزیم فلوراید در شکل 5 مشاهده میگردد. ضریب شکست استاتیکی در امتداد قطبش موازی و عمودی میدان الکتریکی به ترتیب برابر 1/11 و 1/10 میباشد. با ضریب شکست کم نانو ورقهی منیزیم فلوراید کاربردش در پوششهای جاذب تایید مینماید.
نتیجه گیری
توسط امواج تخت تقویت شدهی خطی با پتانسیل کامل در چارچوب نظریهی تابعی چگالی، خواص ساختاری، الکترونی و اپتیکی نانو ورقهی منیزیم فلوراید بررسی گردید. گاف انرژی 6/390eV موکد عایق بودن این نانو ورقه میباشد. همچنین ثابت دی الکتریک استاتیک و ضریب شکست محاسبه گردید. با توجه به اینکه این ماده دارای ضریب شکست 1/09 و 1/11 به ترتیب برای قطبش موازی و عمودی میدان الکتریکی میباشد، از شفافیت بالایی برخوردار است که در صنایع قطعهسازی بسیار پرکاربرد می باشد.
