شکوفه خسروی زاده هادی اکبرزاده
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.
