بخشی از مقاله
چکیده
به بررسی خواص ساختاری و الکترونی و اپتیکی ترکیب MgO پرداختیم و پارامتر شبکه و نیز مدول حجمی محاسبه شده به خوبی نزدیک به مقادیر نتایج تجربی بدست امده بود. سپس قسمت حقیقی و موهومی تابع دی الکتریک این ترکیب محاسبه شد سپس باخواص ساختاری والکترونی نانو لایه MgOبا زیر لایهFe مقایسه کردیم.
مقدمه
اکسید قلیایی MgO دارای ساختارfcc است وکاربرد این ترکیب در پزشکی و دارو سازی موجب شده که بررسی های فراوانی روی خواصفیزیکی آن انجام شود.[ 1 ]وجود گاف نواری ev 7,2 در ترکیب MgO باعث شده که خواص اپتیکی آن مورد توجه قرار گیرد. از طرفی نشاندن نانو لایه MgO بر زیر لایه Fe موجب خواص فیزیکی جالب در آن می شود.[ 2,1 ]. روش محاسبات محاسبات این مقاله با استفاده از کد رایانه ای وین نسخه [3]2009بر پایه نظریه تابعی چگالی با استفاده از امواج تخت بهبود یافته خطیانجام شده است .برای محاسبه انرژی تبادلی همبستگی از تقریب شیب تعمیم یافته GGA - - استفاده شده است. این کد دسته معادلات کوهن - شم را به صورت خود سازگار حل می کند .[5,4]
خواص ساختاری
برای بررسی خواص فیزیکی این ترکیب ابتدا فاز پایدار آن را مشخص می کنیم بدین منظور انرژی کل را در حجمهای مختلف در دو فازفرو مغناطیسی و غیر مغناطیسی محاسبه و نتایج حاصله را با معادله حالت مورناگان برازش می دهیم.نمودارهای تغییرات انرژی بر حسب حجم این ترکیب در فاز فرو مغناطیسی و غیر مغناطیسی در شکل 1 نشان داده شده است نتایج حاصله از این نمودارها بیانگر این است که ترکیبMgO در حالت تعادل غیرمغناطیسی است.با استفاده از این نمودارها ثابت شبکه و مدول حجمی و مشتق مدول حجمی را محاسبه و با مقادیر تجربی آن در جدول 1 مقایسه کرده ایم. در ادامه خواص فیزیکی این ترکیب با استفاده از پارامتر شبکه محاسبه شده در این قسمت محاسبه می شود.
خوااص الکترونی
برای بررسی خواص الکترونی ترکیب MgO چگالی حالتهای الکترونی و ساختار نواری این ترکیب را محاسبه می کنیم .چگالی حالتها ی الکترونیبیانگر چگونگی توزیع الکترون ها در گستره انرژی است .
چگالی حالت ها الکترونی کلدر حالت کپه ای ترکیب MgO در فاز غیرمغناطیسی و نانو لایهMgO با زیر لایهFe در فاز مغناطیسی با استفاده از تفریب GGAو GGA_EV محاسبه و نتایج حاصل از این محاسبه درشکل 2 اورده شده است.مقایسه چگالی حالت های الکترونی MgOدر حالت کپه ای و نانولایه با زیر لایه Fe نشان می دهد که :
-1با قرار دادن نانو لایه MgO با زیر لایه Fe گاف انرژی افزایش یافته و انرژی فرمی به سمت مرکز گاف جابجا می شود.
-2 در حالت کپه ای ستیغ های نزدیک انرژی فرمی که ناشی از الکترون های اتم اکسیژن است در حالت نانو لایه به سمت انرژی های کمتر جابجا می شود.
-3 زیر لایه Fe تاثیر قابل ملاحظه ای بر تقارن چگالی الکترون ها ی MgO با اسپین بالا و پایین ندارد .
برای بررسی بیشتر خواص الکترونی ساختار نواریMgO را در دو حالت کپه ای و نانو لایهMgO با زیر لایه Fe محاسبه کردیم و نتایج حاصله در نمودار های شکل 3 آورده ایم.نتایج نشان می دهد که MgOدر حالت کپه ای دارای گاف انرژی ev5,2در نقطه است. با قرار دادن نانو لایه با زیر لایه Fe توزیع الکترون های Fe باعث از بین رفتن گاف انرژی می شود.با بررسی ساختار نواری MgO با زیر لایه Fe در یافتیم که اگر نقش الکترونهای Fe رادر گاف انرژی جدا کنیم گاف انرژی MgO در حالت نانو نسبت به حالت کپه ای افزایش می یابد.
خواص اپتیکی
مطالعات نظری و تجربی بسیاری بر روی خواص اپتیکی عایق ها و نیمرساناها انجام گرفته است8]،6،. [7برای بررسی خواص اپتیکی یک بلور باید ثابتهای اپتیکی آن را بررسی نمود که این ثابتها عبارتند ازبخش حقیقی و موهومی تابع دیالکتریک و ضریب جذب و بازتاب.ثابت دی الکتریک برای توصیف پاسخ بلور به میدان الکترو مغناطیسی بکار گرفته میشود. ثابت دی الکتریک تحت تاثیر ساختار بلوری و تقارن های موجود در آن تغییر می کند.
