Skip to main content
SUPERVISOR
Seyed Javad Hashemifar,Seyedakbar Jafari,Hadi Akbar zadeh
سید جواد هاشمی فر (استاد مشاور) سیداکبر جعفری (استاد مشاور) هادی اکبرزاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ali Kazempour
علی کاظم پور

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1384

TITLE

First-principle study of - Charged Oxygen vacancies in rutile-TiO2 - Structural stability of narrow hexagonal MnAs nanowires
In this thesis in the first part, using first-principle method we investigated charged Oxygen vacancies in rutile TiO 2 by exploiting gap correction approach such as GGA+U, GW many body correctio and hybrid functional . Although GGA+U improve the character of localized d-orbitals and also enlarge the band gap, but it would be unable to give the neutral and singly-ionized vacancy induced levels inside the gap and stabilize them. We apply GW on top of GGA+U which is better starting point and closer features to the quasiparticle picture than GGA . The obtained results shows that application of GW correction severely depends on and follows the behavior of the starting point and therefore cannot stabilize the neutral and singly-ionized vacancy in the gap. Moreover , In the whole variation of Fermi energy across the gap, singly ionized vacancy is never stable. Employing hybrid functional PBE0 and HSE , in addition to gap correction, would transfer the neutral and singly-ionized vacancy states into the gap in qualitative agreement with experiment. Also the results shows doubly –ionized vacancy have lower formation energy in Ferrni-energy variation . Hence oxygen vacancy is shallow donor with the doubly –ionized vacancy is the most stable charge. In the second part, we performed ab-inito methods to the investigation of Mn and As centers magnetic nanowires. Using two phenomenological models based on dangling bond energies and position-dependent atomic energies , show periodic behavior of stability which originate from edge energy and compositions. Additionally , using ab-initio thermodynamics in real temperature and pressure, all phase diagram show periodic stability in which the magnetic edges is undesirable.
در رساله حاضر محاسبات ابتدا به ساکن برای تهی جاهای اکسیژن در انبوهه TiO 2 با استفاده از روشهای بهبود گاف انرژی نظیر GGA+U تقریب بس ذره ای GWو توابع هیبریدی انجام گرفته است. نتایج حاصل از بکارگیری تقریب GGA+U گرچه تا حدی گاف انرژی و جایگزیدگی ترازهای dتیتانیوم رابهبود می بخشد، ولی قادر به توصیف ترازهای منتج از حضور تهی جاهای اکسیژن در داخل گاف نیست و این ترازها را به درون نوار هدایت منتقل می کند. در ابتدا با استفاده از تقریب بس دره ای GW روی حالت زمینه GGA+U که نقطه مناسب تری برای شروع نسبت به GGAمی باشد به بررسی گاف انرژی و الکترون خواهی انواع تهی جاها پرداخته ایم . نتایج بکارگیری رهیافتی جدید برای انرژی تشکیل تهی جاها مبتنی بر ترازهای تصحیح شده توسط GWنشان می دهد که برخلاف GGA+U تقریب GW@GGA+Uتهی جاهای یکبار یونیده را بر حسب مکان تراز فرمی در گاف ناپایدار محاسبه می کند. بعلاوه GW@GGA+U مانند GGA+U برغم بهبودی شایان توجه گاف انرژی قادر به جابجایی ترازها ی منتسب به تهی جاهای اکسیژن به گاف نیست. درادامه به سراغ روشهای هیبریدی PBE0و HSE رفته ایم که درون خود بخشی از جمله تبادلی دقیق را دارا می باشند که برای اغلب نیمه هادیها قادر به تصحیح گاف تا مقادیر نزدیک به تجربه می باشند. نتایج بکارگیری این روش نشان می دهد که این دوتابعی ترازهای تهی جاهای خنثی و یکبار یونیده را به گاف منتقل می کند که در توافق با نتایج تجربی است. این در حالی است که گاف روش HSEدر توافق بسیار خوبی با مقادیر تجربی است. در بخش دوم به مطالعه نانوسیمهای مغناطیسی MnAs در دو نظم کریستالی با محوریت Mn و As پرداخته ایم. برای تو صیف پایداری از دومدل پدیده شناختی یکی مبتنی بر انرژی پیوندهای آویزان و دیگری بر اساس موقعیت استفاده شد. برای یافتن سهم لبه از مدل دوم نیز از دو روش استفاده شد. نتایج انرژی همدوسی حاکی از پایداری تناوبی این دودسته از نانوسیمها می باشد. همچنین تحلیل نتایج سطح ولبه نشان از نقش مهم اتمهای لبه در پایداری ساختاری است.

تحت نظارت وف ایرانی