خواص سطحی و اپتیکی لایه های نازک (?-al2o3) حاصل از اندازه گیری های تجربی و محاسبات ابتدا به ساکن نظریه تابعی چگالی

اکسید آلومنیوم (al2o3) یا آلومینا، به عنوان یک ماده ی اپتیکی و سرامیکی کاربردهای صنعتی متنوعی دارد. در این پایان نامه، ویژگی های نوری و الکترونی حالت انبوهه و نانولایه های ?-al2o3، به صورت تجربی و محاسباتی مورد بررسی قرار گرفته اند. محاسبه ها بر مبنای نظریه ی تابعی چگالی و با استفاده از کد محاسباتی wien2k انجام گرفته اند. در بخش تجربی، پس از سنتز ترکیب ?-al2o3، ویژگی های اپتیکی آن را با گرفتن طیف بازتابندگی و آنالیز فوتولومینسانس بررسی کردیم. نتایج حاصل از آنایز فوتولومینسانس، وجود نقص های ذاتی را در این ترکیب نشان داد. با شبیه سازی تهی جاهای اکسیژن در این ترکیب، تاثیر این نقص ها را بر ویژگی های نوری آن بررسی کردیم. ثابت دی الکتریک استاتیکی و ضریب شکست متعارف محاسبه شده توافق مطلوبی با نتایج تجربی داشتند. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان داد که وجود نقص های ذاتی در این ساختار موجب افزایش ثابت دی الکتریک استاتیک و ضریب شکست آن می گردد. به طور کلی در پاسخ ماده به نور تابش شده دو نوع گذار الکترونی سهیم هستند. گذارهای الکترونی درون نواری که بیشتر در فلزها اهمیت دارند و گذارهای بین نواری که در نارسانا ها و نیم رساناها مهم می باشند. در این پژوهش, به کمک چگالی حالت های الکترونی جزیی و بخش موهومی تابع دی الکتریک محاسبه شده با پتانسیل تبادلی mbj، گذارهای بین نواری را برای ساختارهای ایده آل و معیوب ?-al2o3 با تهی جاهای اکسیژن بررسی کردیم. نانولایه های ?-al2o3 در راستای ]001[ با ضخامت های مختلف را شبیه سازی کردیم. به منظور بررسی پایداری نانولایه ها، انرژی تشکیل این نانو لایه ها محاسبه شد و نتیجه ها نشان داد که نانولایه ی با ضخامت 29 بوهر، پایداری بیشتری نسبت به دیگر نانولایه ها دارد. نتیجه های حاصل از محاسبه ی ساختار نواری برای نانولایه ی با ضخامت 29 بوهر توافق مطلوبی با تجربه داشتند. همچنین نانولایه ی ?-al2o3 همراه با زیرلایه ی al را شبیه سازی نموده و ویژگی های الکترونی آن را بررسی کردیم.