بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله ویژگی هاي ساختاري، الکترونی، نظم نواري و فاز توپولوژي ترکیب YAuPb بر پایه نظریه تابعی چگالی بررسی شده است. این محاسبهها با استفاده از تقریب شیب تعمیم یافته صورت پذیرفته است. بررسی نظم نواري این ترکیب نشان داد که این ترکیب داراي فاز رساناي توپولوژي است.
واژههاي کلیدي: نظریه تابع چگالی، نظم نواري، ساختار نواري، چگالی حالت هاي الکترونی ، فاز توپولوژي
مقدمه
رساناها و نارساناهاي توپولوژي موادي هستند که در سطح - سه بعد - و لبه - دو بعد - داراي ویژگی هاي الکترونی منحصر به فرد هستند .[1] به عبارت دیگر الکترون ها در سطح این مواد بدون اتلاف انرژي جابجا می شوند وحتی این ویژگی در غیاب میدان مغناطیسی و در دماي اتاق نیز می تواند وجود داشته باشد. چندین روش براي شناسایی رساناها و نارساناهاي توپولوژي وجود دارد که یکی از آن ها بررسی نظم نواري این مواد می باشد .[2] در مواد با نظم معمولی در نقطه تقارنی Γ ،اوربیتال 8 با تقارن p گونه و تبهگنی چهارگانه پایینتر از اوربیتال Γ6 با تقارن s گونه و تبهگنی دوگانه قرار میگیرد در حالی که در رساناها و نارساناهاي توپولوژي وارونی نوار انرژي رخ میدهد به گونهاي که اوربیتال 8 بالاتر ازΓ6 قرار میگیرد [3]، لذا میتوان کمیت E 6 E8 را به عنوان قدرت وارونگی نواري تعریف کرد که براي مواد با نظم نواري معمولی مقدار ∆ مثبت و براي رساناها و نارساناهاي توپولوژي مقدار ∆ منفی می باشد. معمولا وارونگی نواري به دلیل شکافتگی نواري ناشی از برهم کنش اسپین مدار رخ میدهدولی عوامل دیگري همچون فشار و تغییر شکل شبکه به واسطه هرگونه اختلالی نیز منجر به وارونگینواري می شود .[1]در این مقاله نظم نواري ترکیب YAuPb مورد بررسی قرار گرفته است. این ترکیب داراي ساختار fcc و گروه فضایی F-43m است.
روش محاسبه
محاسبه هاي این مقاله بر پایه نظریه تابعی چگالی با استفاده از کد محاسباتی وین نسخه 2013 انجام شده است. براي محاسبه انرژي تبادلی همبستگی از تقریب شیب تعمیم یافته - GGA - [4] استفاده شده است. در این محاسبات RMT Kmax 8.5 وGmax 16Ry1 وkpoint 3000 که RMT کوچکترین شعاع کره مافین تین ، kmax بردارموج قطع و Gmax بردار قطع در بسط چگالی بار و پتانسیل است.
ویژگی هاي ساختاري و الکترونی
انرژي کل ترکیب YAuPb برحسب حجم در دو فاز مغناطیسی و غیر مغناطیسی مورد بررسی قرار گرفت وبا معادله حالت بریچ مورناگان برازش داده شد. نمودارهاي مغناطیسی و غیرمغناطیسی کاملاً برهم منطبق شده اند که نشان میدهد این ترکیب در حالت پایه غیرمغناطیسی است. در جدول 1 مقادیر ثابت شبکه ترازمندي ، مدول حجمی و مشتق مدول حجمی با مقدار تجربی موجود مقایسه شده است.همچنین چگالی حالت هاي الکترونی این ترکیب مورد محاسبه و بررسی قرار گرفت که همانگونه که در شکل 1 نشان داده شده است چگالی حالت هاي الکترونی به طور ناچیز انرژي فرمی را قطع کرده اند که نشان دهنده رسانندگی ضعیف این ترکیب می باشد.
ضریب خطی گرماي ویژه داراي دو سهم الکترونی و فونونی است که سهم الکترونی در دماهاي پایین وسهم فونونی در دماهاي بالا حائز اهمیت است زیرا سهم الکترونی متناسب با Tو سهم فونونی متناسب با T 3 است. با استفاده از چگالی حالت هاي الکترونی روي انرژي فرمی و به کمک رابطه 1 ضریب خطی گرماي ویژه را براي این ترکیب را محاسبه نمودیم که نتیجه حاصل در جدول 1 آورده شده است.در ادامه براي بررسی بیشتر ویژگی هاي الکترونی این ترکیب، ساختار نواري محاسبه و در نمودار شکل 2 نشان داده شده است. نمودار نشان میدهد که تعدادي از نوارهاي انرژي، انرژي فرمی را قطع کردهاند که بیانگر خاصیت ترابردي این ترکیب است.
نظم نواري و فاز توپولوژي ترکیب YAuPb
براي بررسی نظم نواري و فاز توپولوژي ترکیب YAuPb چگونگی توزیع الکترون هاي s و p را روي نوار انرژي مورد بررسی قرار میدهیم. نمودار شکل 3 توزیع الکترون هاي s و p را روي نوار انرژي این ترکیب نشان می-دهد. همان طور که مشاهده میشود 8 بالاتر ازΓ6 قرار گرفته است که نشان میدهد[3] این ترکیب یک رسانايتوپولوژي است.
