بررسی ساختار نواری اکسیدهای کووالانسی در چارچوب نظریه تابعی چگالی

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