Skip to main content
SUPERVISOR
Seyed Javad Hashemifar,Hadi Akbar zadeh
سید جواد هاشمی فر (استاد راهنما) هادی اکبرزاده (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohammad Rabbani
محمد ربانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Ab-initio Calculation of magnetic properties of CaN in the rock-salt and zinc-blende structures and thin films
Discovery of magnetism arising from p orbitals, opened a new field in the area of magnetism. Binary ionic compounds such as CaN are among these novel magnetic systems, which exhibit half metallic property in the hypothetical zinc-blende and rock-salt structures, hence may be promising materials for Spintronic . After a brief review of p magnetism in these binary ionic compounds, we discuss the FPLAPW method implemented in the FLEUR code and used for this project. In this method crystal space is divided into three regio atomic spheres, interstitial and vacuum regions and the full potential is used in all regions. Then we discus basic and practical aspects of noncolinear magnetism including the required techniques for calculation of exchange parameters, magnon spectra, and Curie temperature. In the section three, we calculate the ground state properties of CaN and CaP in the rock-salt and zinc-blende structures. Using the energy curves in terms of volume, the structural properties of these alloys are extracted. It is seen that CaN in both rock-salt and zinc-blende structures exhibits half metallic ferromagnetism while CaP in the rock-salt structure is a nonmagnetic metal. In the section four, the magnon spectrum, exchange parameters, and Curie temperature of bulk CaN and CaP in the rock-salt and zinc-blende structures are calculated. In order to determine the Curie temperature of the systems, we use mean field (MFA) and random phase (RPA) approximations. It is predicted that CaN in the zinc-blende structure has a Curie temperature considerably higher than the room temperature. In the fifth section, we calculate the magnetic properties and magnon spectrum of CaN and CaP monolayers and CaN-CaP Superlattice in the rock-salt structure and compare the results with bulk properties.
مشاهده مغناطیس ناشی از اوربیتال در برخی ترکیبات فاقد عناصر واسطه، حوزه ی جدیدی را در علوم مغناطیس گشوده است. از جمله این ترکیبات می توان به برخی آلیاژهای دوتایی یونی نظیر CaN اشاره کرد. همراه بودن رفتار مغناطیسی این ترکیب با ویژگی نیم فلزی در برخی ساختارهای شبه پایدار، می تواند برای صنعت اسپینترونیک نویدبخش باشد. پس از مرور مختصری بر ویژگی های ترکیبات دوتایی مبتنی بر مغناطش p و نظریه ی تابعی چگالی، به بررسی روش امواج تخت بهینه شده ی خطی در پتانسیل کامل در کد فلور که در این پروژه استفاده شده است، می پردازیم. در این روش فضا به سه قسمت کره های اتمی، مناطق بین جایگاهی و منطقه ی خلا تقسیم می شود و در تمام مناطق از پتانسیل دقیق استفاده می شود. پس از آن به بررسی مغناطش ناهمرستا در سیستم های مختلف و مارپیچ اسپینی و روش محاسبات ثابت های برهمکنش تبادلی در مدل هایزنبرگ و طیف مگنونی در سیستم های مختلف می ئردازیم. ثابت های برهمکنش تبادلی و طیف برانگیختگی های مگنونی از ویژگی های بنیادی مواد مغناطیسی هستند که منبع ارزشمندی از اطلاعات مغناطیسی نظیر تشکیل نظم مغناطیسی و دمای کوری است. در فصل سوم حالت پایه ی بلورهای CaN و CaP در ساختارهاینمک سنگی و بلندروی را بررسی می کنیم. با بررسی منحنی انرژی برحسب حجم، ویژگی های ساختاری این ترکیبات مورد محاسبه قرار می گیرد. در فصل چهارم به بررسی ثابت های برهمکنش تبادلی در بلور CaN و CaP می پردازیم. با توجه به مقادیر بدست آمده، دمای کوری بلور CaN و CaP در ساختار بلندروی بیشتر از دمای اتاق بدست می آید. برخلاف ساختار بلند روی ، دمای کوری بلور CaN در ساختار نمک سنگی پایین تر از دمای اتاق بدست می آید. طیف مگنونی برای سیستم های مختلف بدست آمده و مشاهده می شود که در بلور CaP نظم مغناطیسی پایدار نیست. در فصل پنجم به بررسی تک لایه های تشکیل شده از اتم های N وCa و P در ساختار نمک سنگی و ابریاخته ی لایه ی نازک تشکیل شده از بلور CaN و CaP و محاسبه ی طیف مگنونی آن ها می پردازیم.

ارتقاء امنیت وب با وف ایرانی