مطالعه ویژگی های الکترونی و اپتیکی (li3mn2, li3mp2 (m=ga, al

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.