مطالعه ابتدا به ساکن سطح‎ ‎co2fesi(001) و مرز مشترک ‏‎ ‎co2fesi/gaa(001) ‎ و توصیف ت.پولوژیکی پیوند و مغناطیس در ترکیبات ‏xas(x=v, cr, mn, fe, ‎co)‎

در این پروژه به مطالعه ابتدا به ساکن نمونه هایی نیم فلزی که در صنعت اسپین‎ ‎ترونیک حائز اهمیت هستند پرداخته ایم. کلیه ‏محاسبات در چارچوب نظریه تابعی چگالی می باشند و بسته به نوع نیاز مسأله در بخش های مختلف پروژه یکی از دو کد ‏محاسباتی ‏pwscf‏ و ‏wien2k‏ به کار گرفته شده‎ ‎اند. کد ‏wien2k‏ یک کد محاسباتی تمام الکترونی بر پایه روش ‏‎(l)apw‎‏ جهت ‏بسط توابع موج می باشد و محاسبات کد ‏pwscf‏ مبتنی بر روش شبه پتانسیل و استفاده از امواج تخت به عنوان توابع پایه انجام ‏می شود. در ابتدا مروری اجمالی بر نظریه تابعی چگالی انجام داده ایم. در این بخش تمرکز ویژه ای بر رهیافتlda+u ‎‏ (در تصحیح ‏انرژی همبستگی) که در بخشی از این پروژه نیز به کار رفته است، داشته ایم. سپس صنعت اسپین ترونیک به عنوان پشتوانه عملی ‏موضوع پروژه معرفی و بر اهمیت نیم فلزات در این شاخه تأکید شده است.‏ بخش اول پروژه به مطالعه خواص انبوهه و سطح (001) آلیاژ ‏co2fesi‏ و همچنین مرز مشترک (001)‏co2fesi/gaas‏ اختصاص ‏یافته است. آلیاژ ‏co2fesi‏ جزء آلیاژهای هویسلر می باشد که در آنها وجود خاصیت نیم فلزی مورد انتظار است. در ابتدا یک ‏مطالعه اجمالی بر خواص انبوهه این آلیاژ انجام شد؛ در این مطالعات معلوم شد تصحیح همبستگی الکترون ها از طریق ‏رهیافتlda+u ‎‏ در این آلیاژ از اهمیت جدی برخوردار است به گونه ای که خاصیت نیم فلزی که در تقریب ‏gga‏ در این آلیاژ ‏مشاهده نمی شود، با اعمال تصحیح ‏gga+u‏ در ساختار الکترونی ماده دیده می شود. از این رو برای ادامه محاسبات بر روی ‏ساختارهای سطح و مرز مشترک نیز از این تصحیح استفاده شد. خواص ساختاری در سطح و مرز آلیاژ مورد مطالعه دقیق قرار ‏گرفت، پایداری نسبی پایانه های مختلف بررسی و ساختارهای پایدار در سطح و مرزمشترک مشخص شدند. نتایج نشان داد هر ‏دو پایانه ایده آل آلیاژ و همچنین پایانه اشباع شده توسط آهن در ناحیه پایداری دیاگرام فاز سطح قرار می گیرند. از سوی دیگر ‏در مرز مشترک آلیاژ با ‏gaas‏ تنها پایانه ایده آل ‏coco‏ از آلیاژ امکان شکل گیری دارد؛ اما و پایانه مصنوعی ‏fefe‏ و پایانه ترکیبی ‏ناشی از جایگزینی اتم ‏si ‎‏ با ‏ga‏ در بخشی از ناحیه مجاز از دیاگرام فاز وجود دارد. مقایسه انرژی همدوسی ترکیبات انبوهه ‏متناظر با اتم های سطحی و مرزی نشان داد انرژی همدوسی می تواند معیاری برای تمایل نسبی اتم ها برای حضور در سطح یا ‏مرزمشترک به کار رود. اثرات سطحی (و مرزی بر خواص مغناطیس و الکترونی مورد مطالعه قرار گرفت و نقش حالت های ‏الکترونی سطحی در اشغال گاف نیم فلزی در اتم های مرزی و سطحی بررسی شد. ملاحظه شد در اثر تغییرات ساختار الکترونی اتم ‏های سطحی و مرزی نسبت به حالت انبوهه، خاصیت نیم فلزی در عبور از هیچ یک از پایانه های سطحی و مرزی حفظ نمی ‏شود.‏ در بخش دوم به مطالعه دسته ای از آرسنایدهای عناصر واسطه ‏d‏3 در فاز شبه پایدار زینک بلند پرداخته ایم. این مطالعات از منظر ‏رفتار توپولوژی چگالی بار الکترونی در حجم های مختلف انجام شد. در ابتدا به معرفی روش به کار رفته جهت محاسبه ‏توپولوژی چگالی بار الکترونی به عنوان یک میدان اسکالر سه بعدی پرداختیم، سپس این روش را برای مطالعه ترکیباتxas(x=v, ‎cr, mn, fe, co) ‎‏ به کار گرفتیم. محاسبات توپولوژی توسط کد ‏tecd‏ و ‏critic‏ که به ترتیب از چگالی بار الکترونی به دست ‏آمده از ‏pwscf‏ و ‏wien2k ‎‏ استفاده می کنند، انجام شد. پس از تعیین توپولوژی کلی چگالی بار در این ساختارهای زینک بلند، به ‏بررسی دقیق تر رفتار کمیت های توپولوژیکی حین تغییر حجم و همچنین تغییر عدد اتمی عنصر ‏d‏3 پرداختیم. در نتیجه این ‏مطالعات دریافتیم مدول انبوهه ارتباط نزدیکی با مقدار بار در نقاط پیوندی دارد، به گونه ای که هر چه بار بیشتری در محل ‏پیوندهای بین اتمی وجود داشته باشد، تراکم پذیری پیوندها کاهش یافته و لذا مدول انبوهه افزایش می یابد. از سوی دیگر با ‏مقایسه توپولوژی بار در دو کانال اسپینی مختلف مشاهده شد قطبش اسپینی در کمیت های توپولوژیکی به برهمکنش تبادلی بین ‏اتمی در ماده مربوط می شود و بنابراین نحوه تغییرات آنها در ترکیبات مختلف رفتاری مشابه با دمای کوری مواد دارد.‏