امروزه کالکوژنیدها، بدلیل تنوع فازی و خواص اپتیکی و الکترونی منحصر به فردی که از خود نشان می دهند، بسیار مورد توجه محققان قرار گرفته اند. کالکوژنیدهای کلسیم، استرانسیوم و باریم جزء کالکوژنیدهای قلیایی خاکی به شمار می روند و ترکیبات آن ها کاربردهای فراوانی در صنایع الکترواپتیکی از جمله در دیودهای گسیل نور (led)، دیودهای لیزری (lds) و مغناطواپتیک دارند و جانشین های مناسبی برای نیمرساناهای گروه iii-v وiv جدول تناوبی محسوب می شوند. مطالعه ویژگی های ساختاری، الکترونی و اپتیکی این ترکیبات نه فقط موجب غنای دانسته های این کالوژنیدها می شود بلکه مکمل تحقیقات انجام شده روی تمام کالکوژنیدهاست. ویژگی های الکترونی و اپتیکی کالکوژنیدهای کلسیم، استرانسیوم و باریم در ساختار nacl با بکارگیری روش امواج تخت بهساخته خطی با پتانسیل کامل و بر پایه نظریه تابعی چگالی بررسی شد. برای انرژی تبادلی- همبستگی و پتانسیل متناظر با آن از تقریب گرادیان تعمیم یافته با تابعی پردو و همکاران استفاده شده است. قسمت های حقیقی و موهومی تابع دی الکتریک، ضریب جذب اپتیکی، ضرایب بازتاب، شکست و خاموشی و تابع اتلاف انرژی با استفاده از تقریب فاز کاتوره ای (rpa) مورد محاسبه قرار گرفته اند. نتایج بدست آمده، انطباق مطلوبی را با نتایج تجربی موجود برای این ترکیبات نشان می دهد. از محاسبات این چنین بر می آید که اربیتال p اتم اکسیژن و اربیتال d اتم کالکوژن، نقش عمده را در گذارهای اپتیکی به ترتیب به عنوان حالت های اولیه و نهایی بر عهده دارند. تأثیر بر همکنش اسپین مدار نیز بر روی خواص اپتیکی این ترکیبات ناچیز و قابل صرفنظر کردن می باشد. گاف انرژی و ثابت دی الکتریک این ترکیبات محاسبه و با نتایج تجربی موجود مقایسه شده است. محاسبات، وجود یک رابطه خطی میان گاف انرژی و عکس مجذور پارامتر شبکه تعادلی و همچنین ثابت دی الکتریک بر حسب عکس مجذور پارامتر شبکه تعادلی را نشان می دهد که این رابطه برای ترکیبات اکسیژندار و فاقد اکسیژن از روند متفاوتی پیروی می کند. بنظر می رسد این اختلاف ناشی از تفاوتی است که در ویژگی های پیوندی ca-o، sr-o و ba-o با سایر پیوندها وجود دارد که نحوه توزیع چگالی بار اطراف هر اتم در این ترکیبات به خوبی این مطلب را تأیید می نماید. لذا می توان با تغییر درصد اکسیژن شرکت کننده در ترکیب، خصوصاً برای مقادیر کم اکسیژن، گاف انرژی را تغییر داده و تنظیم نمود که این نتایج می تواند در طراحی نیمرساناهای جدید ii-vi مورد استفاده قرار گیرد.

چکیده: در این مطالعه یک بررسی از ویژگی های الکترونی و اپتیکی نیمرسانا های تتراهدرال پرشده li3mp2 و li3mn2 (m=al, ga) بر پایه نظریه تابعی چگالی و با استفاده از روش امواج تخت بهساخته خطی با پتانسیل کامل (fp-lapw) انجام شده است. این ترکیبات جزء نیمرسانا های با گاف انرژی بالا و از دسته ترکیبات "نووتنی-یازا"به شمار می-روند، رسانایی گرمایی و مدول حجمی بالا از مشخصه های بارز این ترکیبات به شمار می روند که وجود این خواص موجب کاربرد وسیع این ترکیبات در صنایع اپتوالکترونیک و الکتروشیمی می باشد. علیرغم کاربرد و اهمیت فراوان این ترکیب ها نا کنون مطالعه ای روی خواص اپتیکی این ترکیب ها صورت نگرفته است. در این مطالعه در گام نخست خواص الکترونی ( چگالی حالت های اتم های تشکیل دهنده و ساختار نواری این ترکیب ها) محاسبه شده است. بررسی چگالی حالت های کلی و جزئی این ترکیب ها نشان می دهد که در ترکیب های li3mp2، سهم عمده چگالی حالت ها، ناشی از اوربیتال های s3 وp 3 اتم های فسفر و در ترکیب های li3mn2 ، این سهم ناشی از اوربیتال های s2 وp2 اتم های نیترون است. محاسبات مربوط به بررسی ساختار نواری ترکیبات li3aln2، li3gan2و li3gap2 نشان می دهد، این ترکیبات نیمه رسانا هستند و دارای گاف انرژی مستقیم در نقطه ? هستند. همچنین این محاسبات نشان می دهند که li3alp2، یک نیمرسانا با گاف انرژی غیر مستقیم بین نقاط h و ? است. در گام بعدی خواص اپتیکی ترکیب های li3aln2و li3gan2 و li3gap2، با اندازه گیری بخش های حقیقی و موهومی ثابت دی الکتریک، تابع اتلاف انرژی الکترون (eels)، ضرایب بازتاب، جذب و خاموشی این ترکیب ها محاسبه شده است. نتایج محاسبات حاکی از آن است که سهم اصلی در انتقال های اپتیکی و منشأ ساختار های موجود در طیف های اپتیکی ترکیب های li3aln2و li3gan2ناشی از حالت هایs گالیوم و آلومینیوم و حالت های p اتم های نیتروژن، به ترتیب به عنوان حالت های اولیه و نهایی است همچنین این سهم در ترکیب li3gap2 ناشی از حالت های p3 فسفر و p4 گالیوم و حالت های s4 اتم های گالیم، به ترتیب به عنوان حالت های اولیه و نهایی است. طیف اپتیکی محاسبه شده و نتایج eels منجر به یک ثابت دی الکتریک 34/5 و یک انرژی پلاسمون 47/19 الکترون ولت برای li3gan2 شد. برای ترکیب li3aln2 مقدار ثابت دی الکتریک به 75/4کاهش می یابد که منجر به یک انرژی پلاسمون 5/18 الکترون ولت می شود. در مورد ترکیب li3gap2، ثابت دی الکتریک به 46/9 افزایش می یابد و انرژی پلاسمون به 52/15 کاهش می یابد. در بررسی خواص الکترونی ترکیب li3alp2 ابتدا موقعیت اتم های li و al و p با انجام واهلش ساختاری که در آن نیرو های وارد بر یون ها به کمترین مقدارمی رسد، محاسبه شده اند. مطالعات تجربی در مورد این ترکیب محدود به مشخص کردن موقعیت اتم های al و p است، اما موقعیت اتم های li تا کنون مشخص نشده اند و به همین دلیل مطالعه ای مبنی بر بررسی ویژگی های این ترکیب صورت نگرفته است. از آنجا که اتم های موجود در سلول واحد این ترکیب در ابتدا در موقعیت های تعادلی خود که در این موقعیت ها، کمترین میزان نیرو به آن ها وارد می شود، قرار ندارند، بنابراین برای انجام محاسبات باید نیروی وارد بر این اتم ها را محاسبه کنیم. سپس این اتم ها را تا رسیدن به نقاط پایداری که نیرویی بر آن ها وارد نمی شود، جابجا می کنیم، این عمل به واهلش اتمی موسوم است. این کار تا رساندن نیروی وارد بر اتم ها در حدود mryd/a.u5/ 0انجام شده است. در مرحله بعد با در دست داشتن موقعیت های تعادلی اتم های تشکیل دهنده این ترکیب، خواص الکترونی آن مورد بررسی قرار گرفته است.

اخیراً در آزمایشات مختلفی، ساختاری بلوری از عنصر کربن مشاهده شده که با دیگر ساختارهای کربنی، یعنی الماس، گرافیت و فولرین بسیار متفاوت است. این فاز کربنی n-diamond نامیده می شود. اگرچه بسیاری از بازتاب ها در الگوی پراش x آن، مشابه بازتاب ها در الماس است، اما پراش الکترونی این فاز، همچنین شامل بازتاب هایی قوی در (200)، (222) و (420) است که برای الماس ممنوع می باشد. در مورد نوع ساختار بلوری آن اتفاق نظر وجود ندارد. اولین بار، ژارکوف و پالاتنیک پیشنهاد کردند که این فاز یک ساختار fcc از کربن است. کونیاشین نیز در مطالعات خود، این موضوع را تایید و با استفاده از الگوی پراش الکترونی، ثابت شبکه-ای به میزان ? 57/3 برای آن محاسبه نمود. در ادامه پیکارد و همکارانش، برای این فاز کربنی، با استفاده از نظریه تابعی چگالی، ثابت شبکه را برابر با ? 08/3 محاسبه نمودند. موریتا و همکارانش، پایداری این ساختار fcc را بررسی کرده و به این نتیجه رسیدند که این فاز یک ساختار پایدار نبوده و درنتیجه، ساختار بلوری n-diamond نیست. در ادامه، دیگر محققان، ساختارهای مختلفی از جمله ساختاری تتراگونال به نام گلیتر، ساختار رومبوهدرال و... پیشنهاد کردند، اما فرضیه ای دیگر در مورد ساختار n-diamond، احتمال حضور هیدروژن در این ساختار است، با توجه به اینکه که تولید این ترکیب در حضور گازهای هیدروژن و متان صورت گرفته است. به همین دلیل در این مطالعه، در چارچوب نظریه تابعی چگالی و به روش fp-lapw، به بررسی پنج ساختار fcc-chx به نام های h2c (کاپرایت)، ch (سولفید روی مکعبی)، ch (نمک طعام)، 2ch (فلورایت)، 2ch (پیریت با 15/0=u) و 2ch (پیریت با 35/0=u) پرداختیم و ویژگی های ساختاری ، الکترونی، مکانیکی هر یک را بررسی نمودیم، که در نهایت تنها ساختار پایدار از این بین، ساختار 2ch (پیریت با 35/0=u) تعیین گردید. در ادامه، خواص الکترونی و اپتیکی این ترکیب را محاسبه و با نتایج تجربی موجود مقایسه کردیم که تطابق نزدیکی میان این دو حاصل شد. به این ترتیب، محتمل ترین ترکیبی که تاکنون به عنوان ساختار پیشنهادی n-diamond بررسی شده و خواص و ویژگی هایی نزدیک به n-diamond دارد، ساختار 2ch (پیریت با 35/0=u) است.

عنصر کربن شامل آلوتروپ های گرافیت، الماس و کرباین است. اخیراً در آزمایش های مختلفی ساختاری بلوری از عنصر کربن مشاهده شده که با دیگر ساختارهای کربنی متفاوت است. در مورد نوع ساختار این فاز جدید کربنی که n-diamond نامیده شده اتفاق نظر وجود ندارد. اولین بار ژارکوف و پالاتنیک پیشنهاد کردند که این فاز، یک ساختار fcc از کربن است. از آنجایی که ساختار n-diamond یک ساختار فراپایدار است، موریتا و همکارانش پایداری ساختار fcc کربن پیشنهادی برای n-diamondرا مورد بررسی قرار دادند و با توجه به عدم پایداری ساختار fcc کربن در تغییر شکل تتراگونال و تریگونال به این نتیجه رسیدند که fcc کربن یک ساختار ناپایدار است، بنابراین نمی تواند ساختار بلوری n-diamond باشد. در ادامه دیگر محققان، ساختارهای مختلفی از جمله ساختاری تتراگونال به نام گلیتر، ساختاررومبوهدرال و... پیشنهاد کردند که با بررسی هایی که توسط دادستانی و همکارانش با محاسبه طیف اتلاف انرژی الکترون در نزدیک لبه(elnes) و مقایسه آن با elnes تجربی n-diamond و عدم تطبیق آنها با هم، به این نتیجه رسیدند که هیچ کدام از این ساختارها نمی تواند ساختار n-diamond باشد. اما فرضیه ی دیگر در مورد ساختار n-diamond ، احتمال حضور هیدروژن در ساختار fcc است. به دلیل اینکه بسیاری از روش های تولید n-diamond در حضور هیدروژن یا متان صورت گرفته است،کاولی و همکارانش پیشنهاد کردند که بسیار محتمل است که ساختار n-diamond تنها شامل اتم کربن نبوده و در بعضی از جایگاه های آن اتم هیدروژن قرار داشته باشد. بنابراین ساختارهایی به صورت fcc-chx برای n-diamond پیشنهاد کردند. بر این اساس موریتا و همکارانش به بررسی پایداری پنج ساختار fcc-chx به نام های c2h (کاپرایت)،ch (سولفید روی مکعبی)،ch (سنگ نمک)، ch2 (فلورایت)،ch2 (پیریت با u=0/15) و ch2 ( پیریت با u=0/35 ) پرداختند که در نهایت تنها ساختار پایدار از این بین، ساختار ch2 ( پیریت با u=0/35 ) به دست آمد. برای شناخت بیشتر این ترکیب در این مطالعه طیف اتلاف انرژی الکترون در نزدیک لبه ساختار ch2( پیریت با u=0/35 ) محاسبه و با طیف اندازه گیری شده به صورت تجربی برایn-diamond که توسط کونیاشین و همکاران گزارش شده بود مقایسه گردید که تطابق نزدیکی میان این دو حاصل شد. بنابراین احتمال حضور هیدروژن در فاز جدید کربنی(n-diamond) دور از انتظار نیست. این کار به صورت محاسباتی و با استفاده از کد محاسباتی wien2k که مبتنی بر نظریه تابعی چگالی(dft) است و با استفاده از روش امواج تخت بهبود یافته خطی با پتانسیل کامل (fp-lapw) انجام گرفته است.

علیرغم اینکه مواد کربنی از آن دسته موادی هستند که بیشترین مطالعه بر روی آنها صورت گرفته، اما کشف ساختارهای جدید همچنان پایان ناپذیر است. نانولوله های کربنی و گرافین از این جمله می باشند.گرافین تک لایه دو بعدی از اتم های کربن با هیبریداسیون 2sp می باشد که خواص الکترونی و مکانیکی جالب توجهی دارد و بسیار مورد توجه پژوهشگران بوده و امروزه مطالعات زیادی بر روی آن صورت می گیرد. در این پایان نامه ویژگی های الکترونی گرافین با محاسبه ساختار نواری و شبیه سازی طیف elnes لبه k کربن دراین ترکیب بررسی شده است. این محاسبات با به کارگیری روش امواج تخت بهساخته خطی با پتانسیل کامل (fp-lapw) و در چارچوب نظریه تابعی چگالی انجام شده اند. برای تعیین تابعی انرژی تبادلی-همبستگی و پتانسیل متناظر با آن از تقریب شیب تعمیم یافته با تابعی پردو-بورک-ارنزرهوف ((pbe)gga96) استفاده شده است. برای محاسبه طیف elnes لبه k کربن در گرافین برهمکنش باریکه الکترونی با گرافین را شبیه سازی کردیم. این شبیه سازی در چارچوب نظریه تابعی چگالی (dft) و با محاسبه سطح مقطع پراکندگی دیفرانسیلی مرتبه دوم الکترون (ddscs) انجام شد. سپس با محاسبه طیف اتلاف انرژی الکترون در اثر این برخورد غیرالاستیک به بررسی ویژگی های الکترونی و نوع پیوندهای موجود با محاسبه چگالی حالت های الکترونی پرداختیم. در ادامه میزان تأثیر تقریب core-hole بر روی طیف elnes در ابر یاخته مناسب بررسی شد. نتایج به دست آمده، انطباق بسیار مطلوبی را با نتایج تجربی موجود برای این ترکیب نشان می دهند.

چکیده: یدور جیوه تحت شرایط کنترل شده قابلیت تبلور به صورت چندگانه را داراست، که رنگهایشان از این قرار است: قرمز، نارنجی و زرد. فازهای زرد و نارنجی آن ناپایدارند و اگر در شرایط محیطی اتاق به حال خود رها شوند به فاز قرمز در می آیند. فاز زرد hgi2 با توجه به پهنای گاف انرژی اش، گزینه مناسبی است برای استفاده در آشکارسازهای اشعه x و گاما. ویژگی های اپتیکی خطی فاز زرد یدور جیوه با ساختار بلوری ارثورومبیک، به کمک نتایج محاسبات ساختار نواری به روش امواج بهبود یافته خطی با پتانسیل کامل (fp-lapw) در چارچوب نظریه تابع چگالی محاسبه شده است. همچنین پتانسیل جابجایی-همبستگی به کمک تقریب گرادیان تعمیم یافته (gga) به روش پردیو مد نظر قرار گرفته است. نهایتاً نتایج محاسباتی بدست آمده توافق خوبی با نتایج تجربی در دسترس را نشان می دهد.

در این مطالعه با بکارگیری روش (fp-lapw) و در چارچوب نظریه تابعی چگالی خواص الکترونی و اپتیکی ترکیبات بور bnxp1-x، bnxas1-x و bpxas1-x در غلظت های (1 و 75/0 ،50/0 ، 25/0 ،0 x=) انجام شده است. آلیاژهای نیمرسانا محلولهای جامدی هستند که از دو یا تعداد بیشتری عنصر تشکیل می شوند و از نظر فناوری خصوصاً در صنایع الکتریکی و الکترواپتیکی بسیار مورد توجه اند. یکی از راههای تغییر کارایی و عملکرد نیمرساناها در جهت ایجاد مواد جدید، تشکیل آلیاژهایی از این مواد است که با وارد کردن ناخالصی ایجاد می شود. این امر سبب تغییر گاف اپتیکی این مواد شده که می تواند مصارف گوناگونی در صنایع اپتیکی داشته باشد. هم اکنون هدف اصلی در مهندسی مواد توانایی تنظیم گاف نواری به منظور به دست آوردن خواص مورد علاقه است. از این میان ترکیبات iii-v با ساختار zns مربوط به بورن شاملbn, bp, bas به دلیل خواص منحصر به فرد و متفاوت که با دیگر ترکیبات iii-v دارند در سال های اخیر به عنوان نیمرساناهای با گاف انرژی بالا، مورد توجه خاص پژوهشگران قرار گرفته اند. در این مطالعه در گام نخست خواص الکترونی (ساختار نواری و چگالی حالت های اتم های تشکیل دهنده) محاسبه شده است. بررسی ساختار نواری ترکیبات دوتایی bn، bp و bas، نشان می دهد که این ترکیبات یک نیمرسانا با گاف نواری غیرمستقیم بین نقاط ? و x هستند. در آلیاژهای bnxp1-x (و bnxas1-x) با کاهش غلظت اتم نیتروژن، گاف انرژی و ویژگی-های یونی به مراتب کاهش یافته و خاصیت فلزی آشکار می گردد. علت اصلی این امر به اختلاف زیاد الکترونگاتیوی اتم n با دو اتم p وas برمی گردد. همچنین محاسبات ساختار نواری این آلیاژها در 75/0 و 25/0 x=نشان می دهد که این ترکیبات یک نیمرسانا با گاف انرژی مستقیم، در نقطه ? می باشند. در حالیکه در 5/0x= یک نیمرسانا با گاف انرژی غیرمستقیم، بین نقاط ? و m می باشد. برای آلیاژ bpxas1-x، با افزایش غلظت اتم فسفر تغییر چندانی در مقدار گاف مشاهده نمی شود. این آلیاژ در 75/0 و 25/0 x=یک نیمرسانا با گاف انرژی غیرمستقیم، بین نقاط ? و x و در 5/0 x=یک نیمرسانا با گاف انرژی غیرمستقیم بین نقاط m و ? است. محاسبات مربوط به چگالی حالت ها برای آلیاژهای bnxp1-x و bnxas1-x در هر سه درصد 25، 50 و 75 نشان می-دهد که سهم عمده چگالی حالت ها در پائین و بالای سطح فرمی، تقریباً مربوط به اوربیتال p2 اتم نیتروژن می باشد. اما در آلیاژ bpxas1-x، سهم عمده چگالی حالت ها در پائین و بالای سطح فرمی تقریباً مربوط به اوربیتال های p هر سه اتم یعنی p2 اتم بور، p3 اتم فسفر و p4 اتم آرسنیک می باشد. در گام بعدی خواص اپتیکی این ترکیبات با اندازه گیری ثابت دی الکتریک، بخش های حقیقی و موهومی تابع دی الکتریک، تابع اتلاف انرژی الکترون ((eels، ضرایب شکست، بازتاب، جذب و خاموشی محاسبه شده است. نتایج محاسبات حاکی از آن است که سهم اصلی در انتقال های اپتیکی و منشأ ساختارهای موجود در طیف های اپتیکی bn، bp و bas به ترتیب ناشی از (حالت های p2 اتم نیتروژن به عنوان حالت اولیه و حالت های s2 اتم بور و نیتروژن به عنوان حالت های نهایی)، (p2 اتم بور و p3 اتم فسفر به s2 اتم بور و 3d اتم فسفر)، (p2 اتم بور و p4 اتم آرسنیک به s2 اتم بور) می-باشد. در آلیاژهای bnxp1-x (bnxas1-x) برای هر سه درصد 25، 50 و 75، سهم اصلی در گذارهای اپتیکی برای حالت های اولیه مربوط به اوربیتال p2 اتم نیتروژن می باشد و برای حالت های نهایی به ترتیب درصدها مربوط به، s2 اتم نیتروژن و 3d اتم فسفر (s2 اتم بور)، 3d اتم فسفر و s2 اتم نیتروژن (s2 اتم نیتروژن و بور) و 3d اتم فسفر (s2 اتم نیتروژن و بور و d4 اتم آرسنیک) می باشد. اما مطابق آنالیز نواری صورت گرفته برای آلیاژ bpxas1-x، در هر سه درصد ذکر شده، اوربیتال های p هر سه اتم بور، فسفر و آرسنیک به عنوان حالت های اولیه نقش اصلی در گذارهای اپتیکی را به عهده دارند و حالت های نهایی به ترتیب درصدهای 25، 50 و 75 مربوط به 3d اتم فسفر، 3d اتم فسفر و s2 اتم بور، 3d اتم فسفر می باشد. بررسی طیف اتلاف انرژی الکترون ((eels منجر به یک پیک پلاسمونی در انرژی های 82/35، 68/22 و32/21 الکترون ولت به ترتیب برای ترکیب های bn، bp و bas می-شود. همچنین پیک پلاسمونی در آلیاژهای bnxp1-x (bnxas1-x) برای 75/0 و5/0 ،25/0x= به ترتیب برابر 92/22 (54/22)، 18/25 در راستای x و 15/25 در راستای z (17/24 در راستای x و 85/23 در راستای z) و 21/29 (98/27) الکترون ولت می باشد. اما برای آلیاژ bpxas1-x مقدار پیک پلاسمونی در درصدهای ذکر شده به ترتیب برابر 59/21، 83/21 در راستای x و 94/21 در راستای z ، ev 13/22 می باشد. در پایان می توان گفت، انطباق مطلوبی میان نتایج محاسباتی ما با نتایج تجربی حاصل شده است.

نیمرساناهای ii-vi به دلیل گاف پهن نواری و قابلیت کاربرد برای قطعات اپتوالکترونیک بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. انرژی گاف آن ها بین 3- 1 الکترون ولت می باشد، از این رو ابزار مناسبی برای این قطعات در ناحیه مرئی طیف هستند. در این مطالعه، ما با استفاده از روش امواج تخت بهساخته خطی با پتانسیل کامل (fp-lapw) در چارچوب نظریه تابعی چگالی، ویژگی های الکترونی و اپتیکی آلیاژهای نیمرسانای zn1-xmgxs، zn1-xmgxse و zn1-xmgxte را در فاز مکعبی به ازای مقادیر بررسی کرده ایم. برای سهم تبادلی همبستگی از تقریب شیب تعمیم یافته با تابعی پردو و همکاران استفاده شده است. چگالی حالت های کلی و جزئی و همچنین ساختار نواری برای هر ترکیب محاسبه شده است. محاسبات ساختار نواری نشان می دهد که همه این ترکیبات دارای گاف انرژی مستقیم در نقطه در مرکز ناحیه بریلوئن هستند. همچنین ویژگی های اپتیکی مانند تابع دی الکتریک، ضریب جذب، بازتابندگی، ضریب شکست، ضریب خاموشی و طیف اتلاف انرژی الکترون با استفاده از تقریب فاز کاتوره ای (rpa) مورد محاسبه قرار گرفته اند. نتایج به دست آمده با محاسبات نظری قبلی و داده های تجربی موجود مقایسه شده اند. این نتایج در توافق رضایت بخشی با داده های موجود هستند. ضمناً طیف قسمت موهومی تابع دی الکتریک بررسی و در مورد منشأ پیک ها در طیف، برحسب ساختار الکترونی بحث شده است. نتایج نشان می دهند که حالت های p اتم کالکوژن به عنوان حالت های اولیه و حالت های s اتم های zn و mg و d اتم کالکوژن به عنوان حالت های نهایی نقش اصلی را در گذارهای اپتیکی بر عهده دارند.

اسپینترونیک فصل مشترک مغناطیس و الکترونیک است. پایه اصلی اسپینترونیک ها استفاده صحیح از جریان های اسپینی در حضور جریان های الکتریکی اصلی، است. امروزه استفاده ازاسپین الکترون باعث ایجاد توانایی ها و ظرفیت های جدیدی در وسایل الکتریکی و الکترواپتیکی می شود. تولید نیم رساناهای مغناطیسی رقیق یک روش مهم برای بکارگیری هم زمان اسپین و بار الکترون، و ایجاد خاصیت فرومغناطیسی در مواد اکسیدی است. اخیراً، چندین سیستم که دارای خاصیت فرومغناطیسی در دمای اتاق هستند معرفی شده اند. اما بیش تر این سیستم ها از عنصر فلز واسطه یا عنصر فلز خاکی کمیاب به عنوان ناخالصی استفاده می کنند. ما می خواهیم خاصیت فرومغناطیسی موجود در مواد اکسیدی بدون عناصر مغناطیسی رایج را بررسی کنیم. جایگزینی نیتروژن بجای اکسیژن در مواد اکسیدی غیرمغناطیسی ساده منجر به حفره هایی در حالت های 2p اتم n بشکل گشتاورهای مغناطیسی موضعی می شود. به همین دلیل در این مطالعه، به روش امواج تخت بهساخته خطی با پتانسیل کامل و در چارچوب نظریه تابعی چگالی، خاصیت فرومغناطیسی اکسید استرانسیوم آلائیده با نیتروژن، که ناخالصی نیتروژن فلز نیست و sro اکسید عایق غیرمغناطیسی است را بررسی می کنیم. بررسی ساختار نواری، چگالی حالت های کلی و جزئی آلیاژ sro1-xnx به ازای مقادیر مختلف x،نشان می دهد که حالت 2p اتم n برای جهت اسپین پایین تأثیر اصلی را در ایجاد رسانش و خاصیت فرومغناطیسی این ترکیبات دارد و بزرگ ترین گشتاور محاسبه شده معادل?b 0/86برای n به ازای 25 درصد ناخالصی n در sro است. همچنین طیف elnes لبه k اکسیژن و نیتروژن در sro0.75n0.25 محاسبه و با نتایج تجربی مقایسه شده است که تطابق مطلوبی با نتایج تجربی موجود دارند. نتایج حاصل از طیف elnes نشان می دهد که گذار الکترون مغزه از حالت 1sبه حالت نیمه پر شده ی p1/2 و p3/2 کم ترین اتلاف انرژی و بیش ترین تأثیر را در ایجاد این ساختارها برعهده دارد.

اخیراً، نیم رساناهای کالکوژنید چهارتایی i2-ii-iv-vi4 به علت کاربرد بالقوه آنها به عنوان جاذب های سلول خورشیدی، فوتوکاتالیست برای تجزیه نوری آب، مواد ترموالکتریکی، جذب اپتیکی بالا ( > 104× 1)، و برای خواص مگنتو اپتیکی و مولتی فرویک در حضور mn ، مورد علاقه وسیعی قرار گرفته اند. ترکیبات چهارتایی i2-ii-iv-vi4 از طریق یک جانشینی کاتیونی عرضی در ترکیبات سه تایی i-iii-vi2 استخراج شده اند ، به این صورت که نیمی از اتم های گروه iii در ترکیبات سه تایی، با اتم های گروه ii و نیمی دیگر از آنها با اتم های گروه iv جایگزین می شوند. برای این ترکیبات چهارتایی تاکنون چهار نوع ساختار به نام های کستریت (ks)، استنیت (st)، ورتسایت- کستریت (wks) و ورتسایت- استنیت (wst) گزارش شده است. با محاسبه انرژی کل، ساختار استنیت (چهارگوشی گروه فضایی i4 ?2m) برای کالکوژنیدهای cu2cdgex4(x=se,te) و cu2cdsnm4(m=s,se,te)، ساختار حالت پایه است. کالکوژنید cu2cdges4 در ساختار ورتسایت- استنیت (راست گوشه گروه فضایی pmn21) متبلور می شود. در این مطالعه، ما با استفاده از روش امواج تخت بهساخته خطی با پتانسیل کامل (fp-lapw) در چارچوب نظریه تابعی چگالی، ویژگی های الکترونی و اپتیکی ترکیبات چهارتایی i2-ii-iv-vi4(i=cu; ii=cd; iv=ge,sn; vi= s,se,te) را در ساختار حالت پایه شان بررسی کرده ایم. برای سهم تبادلی- همبستگی از تقریب شیب تعمیم یافته با تابعی پردو و همکاران استفاده شده است. محاسبات الکترونی این کالکوژنیدها، محدود به محاسبه چگالی حالت های کلی و جزئی اتم های مختلف آنها و بررسی ساختار نواری می باشد. بر اساس ساختار نواری در تمام این ترکیبات، بالاترین نوار ظرفیت (vbm) عمدتاً توسط p اتم کالکوژن و d کاتیون گروه i تشکیل می شود، در حالی که پایین ترین نوار رسانش (cbm) اساساً توسط p اتم کالکوژن و s کاتیون گروه iv تشکیل شده است. محاسبات ساختار نواری نشان می دهد که همه ترکیبات به جز cu2cdgete4 ، نیم رسانا و دارای گاف انرژی مستقیم در نقطه ? در مرکز ناحیه بریلوئن می باشند. در ترکیب cu2cdgete4 کمینه نوار رسانش در نقطه n زیر تراز فرمی قرار دارد و تراز فرمی را قطع می کند و بیشینه نوار ظرفیت در بالای تراز فرمی در نقطه ? قرار دارد. ویژگی های اپتیکی با اندازه گیری قسمت های حقیقی و موهومی تابع دی الکتریک، ضریب جذب، طیف اتلاف انرژی الکترون، بازتابندگی، ضریب شکست و ضریب خاموشی محاسبه شده است. ساختارهای اصلی در طیف های قسمت حقیقی و موهومی تابع دی الکتریک بحث شده است. همچنین موقعیت شاخص ترین پیک در طیف اتلاف انرژی الکترون که متناظر با پلاسمون حجمی می باشد، برای این ترکیبات مشخص و به طور مفصل در مورد آنها بحث کرده ایم. ضمناً ما برای این ترکیبات یک ضریب جذب خیلی بالا و یک طیف جذب پهن به دست آوردیم که این امر دلیل قاطعی برای استفاده از این ترکیبات، به عنوان لایه جاذب در سلول های خورشیدی فیلم نازک می باشد. علیرغم کاربرد و اهمیت فراوان این ترکیب ها تاکنون مطالعه ای روی خواص اپتیکی این ترکیب ها صورت نگرفته است، لذا امید است که محاسبات ما بتوانند به عنوان یک مرجع برای مطالعات آینده به کار روند.

علیرغم این که مواد مبتنی بر کربن از آن دسته موادی هستند که بیشترین مطالعه بر روی آن ها صورت گرفته است، با این حال کشف ساختارهای جدید به نظر می رسد که پایان ناپذیر است. گرافین و مشتق کشف شده ی اخیر آن، گرافان، ساختارهای پایداری از کربن دو بعدی هستند. گرافین یک ورقه ی اتمی شش گوشی منفرد از اتم های کربن با هیبریداسیون است که توجه زیادی را به علت خواص الکترونی جالبش جذب کرده است. حضور هیدروژن تأثیر به سزایی بر روی خواص فیزیکی گرافین دارد که در این مطالعه به آن پرداخته شده است. گرافان یک سیستم دوبعدی شامل یک لایه ی خطی منفرد از اتم های کربن کاملاً اشباع شده (هیبریداسیون ) با اتم های هیدروژن متصل به آن ها در یک الگوی تناوبی (بالا و پایین صفحه ی تعیین شده توسط اتم های کربن) است. پایداری گرافان چند سال پیش به طور نظری پیش بینی شده بود و فقط به طور تجربی از طریق هیدروژن دار شدن پوسته های گرافین تحقق یافت. در این پایان نامه ویژگی های الکترونی گرافان با محاسبه ی ساختار نواری و شبیه سازی طیف elnes لبه ی k کربن در این ترکیب بررسی شده است. این محاسبات با به کارگیری روش امواج تخت بهساخته ی خطی با پتانسیل کامل (fp-lapw) در چارچوب نظریه ی تابعی چگالی انجام شده اند. برای محاسبه ی طیف elnes لبه ی k کربن در گرافان برهمکنش باریکه ی الکترونی با گرافان را شبیه سازی کردیم. این شبیه سازی در چارچوب نظریه ی تابعی چگالی (dft) و با محاسبه ی سطح مقطع پراکندگی دیفرانسیلی مرتبه ی دوم الکترون انجام شد. سپس با محاسبه ی طیف اتلاف انرژی الکترون در اثر این برخورد غیرالاستیک به بررسی ویژگی های الکترونی و نوع پیوندهای موجود با محاسبه ی چگالی حالت های الکترونی پرداختیم. در پایان، میزان تأثیر تقریب core-hole بر روی طیف elnes در ابریاخته ی مناسب بررسی شد.

در امتداد توسعه ی رو به رشد ترکیبات پیچیده با کیفیت بالا، دسته ی نیمرساناهای چهارتاییi2-ii-iv-vi4 به علت امکان تغییرات فراوان در ترکیب بندی شیمیایی و به دنبال آن بهینه سازی کارکردشان، به طور گسترده مورد توجه واقع شده اند. آزادی های ساختاری و شیمیایی فراوان این کالکوژنیدها استفاده از این ترکیبات را در کاربردهای چندگانه از جمله فوتوولتائیک ها، اپتیک غیرخطی، ترموالکتریک ها و حتی نارساناهای توپولوژیکی امکان پذیر می سازد.به ویژه در زمینه ی میدان های فوتوولتایی، اخیراً خانواده ی نیمرساناهای چهارتایی بر پایه ی cu، به عنوان جایگزینی برای مواد جاذب فیلم نازک سلول های خورشیدی cu(in,ga)se2(cigs) و cdte بسیار مورد توجه قرارگرفته اند.علی رغم بازدهی بالای سلول های خورشیدی cdte و cigs ، عناصر آن ها مانند in ، ga و te در پوسته ی زمین کمیاب هستند و استفاده از عنصر سمی کادمیم در بعضعی از کشورها ممنوع شده است. لذا ترکیبات چهارتایی ازجمله cu2znsns4(czts) و cu2znsnse4(cztse) به علت داشتن خواص اپتیکی مناسب ( انرژی گافی در حدود 5/1 الکترون ولت و ضریب جذب بالا از مرتبه ی cm-1 104 ) و همچنین عناصر فراوان و غیرسمی می توانند جایگزین مناسبی برای سلول های خورشیدی آینده باشند.در این مطالعه خواص الکترونی و اپتیکی شش ترکیب چهارتایی بر پایه ی cu با فرمول cu2znmx4 (m=ge,sn ; x=s,se,te) با استفاده از روش امواج تخت بهساخته ی خطی در پتانسیل کامل (fplapw) در چارچوب نظریه تابعی چگالی(dft) مورد بررسی قرارگرفته است و نتایج بدست آمده با داده های تجربی موجود مقایسه شده ا ند.برای این ترکیبات، در مقالات دو نوع ساختار تتراگونال کستریت گونه (ks) و استنیت گونه (st) شناخته شده هستند.در حالی که در آزمایشات تجربی به نظر می رسد st ساختار حالت پایه است، مطالعات نظری پیشگویی می کنند که ks از نظر انرژی پایدارتر است. در کار حاضر همسو با مطالعات نظری فاز ks مورد بررسی قرار گرفته است. مطالعه ی خواص الکترونی با بررسی ساختار نواری و طیف چگالی حالت این ترکیبات با استفاده از دو تابعی pbe و ev انجام شده است.مطابق با محاسبات ساختار نواری، این ترکیبات نیمرسانا و دارای ساختار نواری مشابه ای هستند. آنالیز ساختار نواری به همراه چگالی حالت ها نشان می دهد که نوارهای ظرفیت (اشغال شده) نزدیک لبه ی نوار از هیبریداسیون قوی بین حالت های cu d و x p استخراج می شوند در حالی که نوار رسانش از حالت های m s و x p تشکیل شده است.خواص اپتیکی ترکیبات بر حسب توابع دی الکتریک، ضرایب جذب، بازتاب و خاموشی، شاخص شکست و طیف اتلاف انرژی الکترون در تقریب فاز کاتوره ای (rpa) مورد بررسی قرار گرفته است.

در این مطالعه، طیف اتلاف انرژی الکترون نزدیک لبه (elnes) برای ترکیب های geo2 و sio2، به روش امواج تخت بهساخته خطی با پتانسیل کامل و در چارچوب نظریه تابع چگالی محاسبه شده است در این محاسبات فازهای روتایل دو ترکیب را با تقریب lda و mbj و نیز فازهای آلفا کوارتز از ترکیب sio2 و فاز cacl2 از ترکیب geo2 را با استفاده از تقریب lda رابدست آورده و آن ها را مورد مقایسه قرار داده ایم. محاسبات حاکی از انطباق خوب نتایج با نتایج تجربی است. که این انطباق در تقریب mbj بیشتر است. محاسبات همچنین بیانگر تطابق حالت های اشغال نشده ی بالای تراز فرمی با طیف elnes است. در ادامه با مقایسه طیف elnes ترکیبات در ساختارهای مختلف مشاهده گردید با تغییر ساختار طیف elnes نیز تغییر خواهد کرد.

دی اکسیدهای گروه iva (sio2, geo2, sno2, pbo2) ازگاف نواری پهن و ثابت دی الکتریک بالایی برخوردارند. این مواد به دلیل ویژگی های شیمیایی، مکانیکی و خواص دمای بالای برجسته ای که دارند همواره مورد توجه بوده اند. این ترکیبات همچنین از نقطه نظر ژئوفیزیکی مهم هستند و خواص الکترونی¬شان به طور وسیعی از عایق به فلز تغییر می کند. در این مطالعه نظر به اهمیت و کاربرد اکسیدهای کووالانسی در صنایع و بالا بودن شفافیت اپتیکی این مواد، ویژگی های الکترونی و اپتیکی این ترکیبات در چارچوب نظریه تابعی چگالی بررسی شده است. برای بررسی بهتر و اطمینان از صحت محاسبات، انرژی تبادلی-همبستگی را از رهیافت پتانسیل اصلاح شده becke-johnson محاسبه کرده ایم. با محاسبه انرژی کل، ساختار آلفا کوارتز (شش گوشی گروه فضایی p3121) ساختار پایه برای sio2 و برای سایر ترکیبات ساختار روتایل (چهار گوشی گروه فضایی p42/mnm) ساختار حالت پایه است. چگالی حالت های کلی و جزئی و همچنین ساختار نواری برای هر ترکیب محاسبه شده است. محاسبات ساختار نواری نشان می دهد که تمامی ترکیبات در فاز روتایل دارای گاف انرژی مستقیم در نقطه γ هستند، اما در مورد فاز آلفا کوارتز sio2 کمینه نوار رسانش در نقطه ی γ و بیشینه نوار ظرفیت در نقطه ی k قرار دارد. همچنین ویژگی های اپتیکی مانند تابع دی الکتریک، ضریب جذب، بازتابندگی، ضریب شکست، ضریب خاموشی و طیف اتلاف انرژی الکترون با استفاده از تقریب فاز کاتوره ای (rpa) محاسبه شده است. نتایج بدست آمده با داده های تجربی موجود مقایسه شده اند. این نتایج در توافق مطلوبی با داده های موجود هستند. ضمناً طیف قسمت موهومی تابع دی الکتریک بررسی و منشأ پیک ها در طیف، بر حسب ساختار الکترونی مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که اوربیتال های p اتم اکسیژن در زیر سطح فرمی، به عنوان حالت اولیه نقش اصلی را در گذارهای اپتیکی بر عهده دارند. برای حالت های نهایی، سهم عمده اوربیتال ها در گذارهای اپتیکی اغلب ناشی از اوربیتال های s و d اتم کاتیون است

خواص ساختاری و الکترونی فازهای رتایل،آلفا کوارتز،آلفا دی¬اکسید سرب،دی¬کلرید کلسیم و پیرایت از دی¬اکسید ژرمانیم توسط روش موج تخت بهبود یافته خطی با پتانسیل کامل (fp-lapw) محاسبه شده است.پتانسیل تبادلی-همبستگی توسط تقریب چگالی موضعی رفتار می¬کند.چگالی حالتهای کلی و جزئی و همچنین ساختار نواری برای هر فاز محاسبه شده است.محاسبات نشان می¬دهد که سهم عمده چگالی حالتها در زیر سطح فرمی مربوط به اوربیتالهای p2 و s2 اتم اکسیژن و s4 اتم ژرمانیم و در بالای سطح فرمی مربوط به اوربیتالهای p2 اتم اکسیژن و s4 و p4 اتم ژرمانیم می¬باشد.محاسبات مربوط به ساختار نواری نشان می¬دهند که رتایل و دی¬کلرید کلسیم دارای گاف نواری مستقیم در ? می¬باشند و آلفا دی¬اکسید سرب گاف نواری مستقیمی بین ? و x دارد،در¬حالیکه آلفا کوارتز و پیرایت دارای گاف نواری غیر مستقیم می¬باشند که مینیمم نوار رسانش واقع در ? است که ماکزیمم نوار ظرفیت برای آلفا کوارتز در نقاطی بین k و ? و برای پیرایت در نقاطی بین m و ? است.نتایج محاسبات توافق خوبی را با داده¬های تجربی و نظری موجود نشان می¬دهد

در این تحقیق بررسی از ویژگی های ساختاری، الکترونی و اپتیکی نانو ورقه های دو بعدی گرافین مانند اکسیدروی آلاییده شده با اتم ناخالصی بور با استفاده از بسته محاسباتی پتانسیل کامل fhi-aimsدر چارچوب نظریه تابعی چگالی انجام شده است. اکسیدروی یک کاندید اصلی برای کاربرد در دستگاه های اپتیکی مانند سلول های خورشیدی و دستگاه های لیزر حالت جامد و ... است. بنابراین آگاهی درباره خواص اپتیکی آن، در طراحی و آنالیز دستگاه های اپتوالکترونیکی بر اساس آن مهم است. تاکنون مطالعه ای روی خواص اپتیکی نانو ورقه های اکسیدروی آلاییده شده با اتم ناخالصی بور صورت نگرفته است. دراین مطالعه به منظور بررسی تأثیر اتم ناخالصی بور روی نانو ورقه های اکسیدروی، ابتدا یکی و سپس دو تا از اتم های اکسیژن ابرسلول را با اتم بور جایگزین کردیم. از کمینه سازی نیروها برای پایدارکردن ساختارها استفاده کردیم و محاسبات واهلش انجام شد تا وقتی که نیروی کل وارد بر اتم ها، به میزان کمتر از0.01ev/? کاهش یافت. به کمک محاسبات قطبش اسپینی برای تمامی نانو ورقه ها، خواص الکترونی از جمله ساختار نواری و چگالی حالت ها(کلی و جزئی) را در پیکربندی های مختلف به دست آوردیم. نتایج محاسبات حاکی از آن است که حالت پایه نانو ورقه اکسیدروی خالص، نیمرسانای غیرمغناطیسی است و در نانو ورقه آلاییده با یک اتم ناخالصی بور خاصیت نیمه فلزی فرومغناطیس ایجاد شد که پتانسیل کاربردی در صنعت اسپینترونیک دارد. قرارگرفتن اتم ناخالصی بور در فواصل مختلف روی نانو ورقه، تغییراتی در ساختار الکترونی نانو ورقه های آلاییده بوجود آورد، به گونه ای که در مقایسه با نانو ورقه خالص گاف نانو ورقه های آلاییده کاهش یافت. با افزایش فاصله ی بین اتم های ناخالصی در فاصله بهینه شده11.394? بین اتم های ناخالصی، مقدار گاف صفر شد و خاصیت فلزی در این نانو ورقه اسپین قطبیده فرومغناطیس ظاهر شد. بررسی چگالی حالت های جزئی نشان می دهد اوربیتال p اتم ناخالصی بور مسئول اصلی ایجاد خاصیت مغناطیسی در این نانو ورقه هاست. در تمامی محاسبات مربوط به خواص اپتیکی نانو ورقه ها در حضور اتم ناخالصی بور، رفتار مولفه های مهم اپتیکی نظیر قسمت موهومی تابع دی الکتریک و طیف ضریب جذب بررسی شده است، در انتها نتایج آنها با یکدیگر مقایسه شده اند. نتایج به دست آمده حاکی از آن است به علت تغییر ساختار نواری در اثر حضور ناخالصی، پاسخ نوری نانو ورقه¬های آلاییده نیز دستخوش تغییراتی شده اند. از طریق آنالیز ساختارهای اصلی طیف ها، این نتیجه حاصل شد در نانو ورقه های آلاییده با دو اتم ناخالصی بور تغییر ویژگی های اپتیکی به فاصله بین دو اتم ناخالصی بستگی دارد و در نواحی انرژی پایین (مرئی و فروسرخ) تغییرات مهمی را نشان می دهند. به طور کلی در نواحی انرژی پایین در مقایسه با نانو ورقه خالص، در اکثر طیف های اپتیکی مربوط به نانو ورقه های آلاییده، جابه جایی قرمز ناشی از تغییر گاف ظاهر شد. پیک های ظاهر شده در نواحی انرژی پایین مربوط به سهم قابل توجه انتقال های درون نواری الکترون های حالت p از اتم ناخالصی بور می باشند. به علت اینکه سلول های خورشیدی بایستی در نواحی انرژی پایین جذب بالایی داشته باشند و با توجه به نتایج به دست آمده در راستای این تحقیق، به منظور بهبود پاسخ نوری نانو ورقه های اکسیدروی و رساندن لبه ی جذب اپتیکی به نواحی انرژی پایین، آلایش اتم های ناخالصی بور روی این نانو ورقه ها، نقش موثری در دست یابی به این هدف دارند و از این نانو ورقه های آلاییده، می توان به عنوان لایه جاذب در سلول های خورشیدی استفاده کرد. خلاصه، مطالعات ما نشان می دهند در تنظیم خواص اپتیکی و الکترونی نانو ورقه های اکسیدروی آلاییده شده با اتم ناخالصی بور می توان تصرف داشت به گونه ای که برای کاربرد در اپتوالکترونیک و اسپینترونیک نانومقیاس مناسب باشند. امید است نتایج محاسبات ما بتوانند به عنوان یک مرجع برای مطالعات آینده به کار روند.

در این پایان نامه بر پایه نظریه تابعی چگالی، تأثیر ناخالصی کربن بر روی خواص الکترونی و اپتیکی نانوورقه های گرافین گونه اکسید روی را بررسی نموده ایم. به همین منظور ابتدا یک اتم کربن را در ابریاخته 1*6*6 اکسید روی وارد کرده و در ادامه دو اتم کربن را با فواصل مختلف در این ابر یاخته قرار داده ایم. نتایج نشان می دهد که حضور یک اتم کربن باعث ایجاد یک اربیتال نیمه پر در ساختار می شود که به دنبال آن یک نوار جدید انرژی بین نوار رسانش و نوار ظرفیت تشکیل می شود؛ و درنتیجه آن یک تغییر فازی از حالت نیم رسانا (غیرمغناطیسی) به حالت نیمه فلزی(مغناطیسی) را برای ساختار خواهیم داشت. با بررسی قسمت های حقیقی و موهومی تابع دی الکتریک و هم چنین دیگر کمیّت های اپتیکی از قبیل طیف جذب، ضریب شکست، ضریب بازتاب و غیره می توان نتیجه گرفت که حضور یک تک اتم کربن تغییرات قابل ملاحظه ای را در خواص اپتیکی ساختار ایجاد نمی کند. اما با حضور دو اتم کربن در فواصل 39/1، 57/6، 69/8 و 87/9 آنگسترومی ساختارها به جز حالت اول که نیم رسانا (غیرمغناطیسی) می باشد در بقیه حالات نیمه فلز (مغناطیسی) می باشند. از طرفی وجود این دو اتم کربن باعث به وجود آمدن پیک های جدیدی در طیف های مربوط به قسمت های موهومی تابع دی الکتریک، ضریب جذب و دیگر کمیّت های اپتیکی در ناحیه انرژی بین 0 تا 7 الکترون ولت شده است که می تواند یک مزیت اپتیکی مناسب برای این ساختارها در ساخت ابزارآلات الکترواپتیکی باشد.

در این پایان نامه ویژگی های اپتیکی چند لایه ای tio2/zno/cds مورد بررسی قرار گرفته است. به همین منظور ابتدا خواص اپتیکی هر لایه با استفاده از بسته نرم افزاری wien2k و با استفاده از روش پتانسیل کامل امواج تخت بهبود یافته خطی fp – lapw در چارچوب نظریه تابعی چگالی dft هوهنبرگ، کوهن و شم با تقریب شیب تعمیم یافته gga به دست آمده است

طیف پراکندگی غیر الاستیک نوترون در برخی از سیستم های دورانی مثل گروه های مولکولی ch3 دارای ویژگی های خاصی است. این طیف ها دارای یک قله مرکزی انرژی و دو قله جانبی هستند که با دما تغییر می کنند، به گونه ای که این قله ها با افزایش دما پهن تر شده و به سمت فرکانس های کم جابجا می شوند. برای توصیف نظری این پدیده یک مدل ریاضی ارائه می شود که نحوه رفتارطیف را با تغییر دما پیش بینی نماید. مدل های ارائه شده در تقریب قوی برای توصیف این رفتار از سیستم های دو حالته استفاده شده که به محیط اطراف جفت شده است [42]. در این پروژه مدل قبل را تعمیم داده ایم و جفت شدگی در تقریب ضعیف یعنی با فونونهای مرتبه دورتر را بررسی کرده ایم. در این تحقیق مراحل زیر انجام شده است: در فصل اول چرخش آزاد مولکول و تأثیر جفت شدگی با محیط روی آن بررسی شده است و معادله کلی لانژوین در حالت کلاسیک به دست آمده است. فصل دوم به مطالعه سیستم اتلافی کوانتومی اختصاص داده شده است و در فصل سوم سیستم های دوترازه و چرخش گروه مولکولی در یک پتانسیل بازدارنده به صورت کلاسیک و کوانتومی مورد بررسی قرار گرفته است. در فصل پایانی، فصل چهارم، هامیلتونی در مقیاس جفت شدگی ضعیف به کار برده ایم و با استفاده از نظریه اختلال و تابع پارش جابجایی انرژی ناشی از جفت شدگی ضعیف و تغییرات دمایی محاسبات ادامه یافته است.