Skip to main content
SUPERVISOR
Hadi Akbar zadeh
هادی اکبرزاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Seyed Javad Hashemifar
سیدجواد هاشمی فر

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1380

TITLE

First principle study of1. Surface effects on the electronic, magnetic, and half metallic properties of Co2MnSi(001)2. Magnetic properties and hyperfine interactions in dilute Cr alloys
The remarkable success of the local density and generalized gradient approximations within Kohn-Sham approach have led to widespread interest in Density Functional Theory (DFT( as the most promising approach for theoretical study of materials.Wien2k package employs the highly accurate all-electron full-potential linearized augmented plane wave plus local orbital method to solve the single particle Kohn-Sham equations. We have used Wien2k to study two interesting magnetic materials; half metal Co 2 MnSi Heusler alloy and antiferromagnetic dilute Cr alloys. Theoretical prediction of half-metallicity in ferromagnetic full Heusler Co 2 MnSi alloy along with its high measured curie temperature has made this alloy a promising material for spintronic applications. In a ferromagnetic half metal the majority spins have metallic behavior while the Fermi energy is located in a gap of the minority band structure. We have studied the structural, electronic and magnetic properties of the ideal and modified Co 2 MnSi(001) surfaces. For the ideal MnSi and CoCo terminations we found that some surface states arising mainly from surface or subsurface cobalt break half metallicity In the MnSi termination surface exchange enhancement is the main origin of the surface states while in CoCo termination, the potential rise up at the surface push some minority states into the half metallic gap. In order to study disorder effects, we have investigated the stability, the electronic, and the magnetic properties of Co 2 MnSi(001) thin films for 13 different modified terminations in a 1x1 supercell. The phase diagram obtained by ab initio atomistic thermodynamics shows that in practice the ideal MnSi, modified pure Mn, or pure Si terminated surfaces can be stabilized under suitable conditions. Analyzing the surface band structure, we found that the pure Mn termination, due to its strong surface-subsurface coupling, preserves the half metallicity of the system, while surface states appear for the other terminations The second subject is magnetic properties of dilute impurities in chromium host. Cr alloys reveal great variety of antiferromagnetic properties originating from the peculiar magnetic behavior of simple bcc chromium, an incommensurate spin density wave ground state. In this research we have investigated Fe, Ta, and 4d impurities (Nb--I) in a commensurate antiferromagnetic Cr host. The effects of these impurities on the structural, electronic, and magnetic properties of chromium are discussed with special emphasis on the hyperfine interaction. It is shown that the filled d shell 4d atoms are nonmagnetic with weak bonding while other impurities have considerable magnetic moments and stronger coupling with the nearest neighbors. Two different magnetic states were identified for Fe impurity in the Cr host, one with high and the other with low magnetic moments, the
نظریه ی تابعی چگالی بستر ارزشمندی را برای مطالعه ی گستره ی وسیعی از مواد با ویژگی های متنوع فراهم آورده است و دسته معادلات تک ذره ی کوهن-شم از مهم ترین راهکارهای موجود برای بروز توانمندی های این نظریه است. در فصل اول نحوه ی مطالعه ی سیستم های مغناطیسی را در نظریه تابعی چگالی بررسی می کنیم. ابتدا فرمول بندی غیر اسپینی این نظریه و دسته معادلات کوهن-شم معرفی می شوند و سپس با نگاهی به انواع ساختارها و نظم های مغناطیسی موجود، توسعه ی اسپینی نظریه ی تابعی چگالی استخراج می شود. در انتها نگاهی کوتاه به برهم کنش نسبیتی اسپین-مدار نیز خواهیم داشت. در این پایان نامه از بسته ی محاسباتی Wien2k که دسته معادلات تک ذره ی کوهن-شم را به روش امواج تخت بهبود یافته ی خطی با پتانسیل کامل حل می کند، استفاده شده است تا خواص ساختاری، الکترونی و مغناطیسی دو ترکیب مهم و مورد علاقه، محاسبه و بررسی شود. ترکیب اول آلیاژ هویسلر فرومغناطیس Co 2 MnSi است که در فصل دوم به آن می پردازیم. این آلیاژ در دسته ای از مواد به نام نیم فلزات قرار دارد که به دلیل قطبش اسپینی %100 در تراز فرمی، در کانون توجه محققان علم و فناوری اسپینترونیک قرار دارند. در این رساله ابتدا خواص انبوهه ی این آلیاژ ارایه می شود و ضمن تایید رفتار نیم فلزی آن سازوکار پیدایش این خاصیت در سیستم بحث می شود. سپس نتایج بدست آمده درباره ی سطوح ایده آل Co 2 MnSi(001) ارایه شده و هویت و دلیل پیدایش حالت های سطحی از بین برنده ی رفتار نیم فلزی به دقت مطالعه می شوند. در انتها به مبحث بی نظمی های بلوری در سطوح این آلیاژ، که از موانع اصلی تایید تجربی رفتار نیم فلزی محسوب می شوند، می پردازیم و پس از تحلیل خواص ساختاری، الکترونی، مغناطیسی، و پایداری سطوح مختلف راهکاری را پیشنهاد می کنیم که بتوان با کنترل ترکیب سطحی توسط پارامترهای ترمودینامیکی، رفتار نیم فلزی را در سطوح حفظ کرد. ترکیب دوم انبوهه ی کروم است که فصل آخر به آن اختصاص یافته است. این ماده با وجود ساختار هندسی ساده ی مکعبی مرکز پر، دارای حالت پایه ی موج چگالی اسپینی نامتعارف است که زمینه ساز مطالعات تجربی و نظری فراوانی شده است. ما برای اولین بار به مطالعه ی برهم کنش فوق ریز در مکان ناخالصی های 4d در بلور زمینه ی کروم پرداختیم. ابتدا خواص انبوهه ی کروم بررسی شد و با محاسبه ی مقطع (001) سطح فرمی، خاصیت لانه گزینی آن مورد بررسی قرار گرفت. سپس خواص ساختاری، الکترونی، مغناطیسی و برهم کنش فوق ریز در آلیاژهای رقیق کروم (حاوی ناخالصی های فوق) مطالعه شد. نتایج حاکی از بزرگ نمایی محاسباتی میدان فوق ریز در مکان ناخالصی های مختلف هستند که منشا آن تقریب تبادلی-همبستگی GGA معرفی می شود. در انتها یک مدل ساده برای تصحیح این بزرگ نمایی و بدست آوردن نتایج قابل مقایسه با تجربه ارایه می شود.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی