Skip to main content
SUPERVISOR
Hadi Akbar zadeh,Seyed Javad Hashemifar
هادی اکبرزاده (استاد مشاور) سید جواد هاشمی فر (استاد راهنما)
 
STUDENT
Seyed mohammad hossein Modarresi
سیدمحمدحسین مدرسی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Investigation of impurity effect on the band gap of the CaS optical crystals by DFT-1/2 method
Complete understanding of the role of intrinsic and extrinsic defects on the optical properties of functional semiconductors requires accurate hybrid experimental - theoretical analysis. In this respect, ab-initio calculation in the framework of density functional theory has been proven as a powerful and efficient theoretical tool. In the Kohn-Sham approach to density functional theory, while ground state propertiers are well described, studying excited state properties of materials using common exchange-correlation approximations has always been a challenging topic. Finding proper methods for excited state calculations that are both exact and fast is a major theoretical challenge. In this study, we employ the half-occupation technique as an effective method with a computatioinal cost comparable to that of common exchange-correlation functionals to explore Ce and Sm doped CaS crystals which are luminous materials with many applications (CaS is considered as an OSL material in this study). In the initial step, the accuracy of half-occupation technique was examined for calculating the band gap of some pure semiconductor materials within different functionals, and then the best functional was selected for calculations of the doped samples. Then the effects of Ce and Sm defects as well as vacancies on the electronic structure and band gap of CaS host semiconductor were assessed by considering several defect configurations. The obtained results are compared with the available experimental absorption and radioactive luminescence (RL) spectra to identify the more probable configuration of the pure and doped samples. It is argued that the obtained electronic structures are very helpful to understand the experimental observations of optical behaviour of the pure and doped CaS crystals.
بررسی و شناخت اثر نقص‌های ذاتی و غیر ذاتی بر خواص اپتیکی نیمه‌رساناهای مورد استفاده در انواع کاربردهای اپتیکی، نیازمند پژوهش‌های آزمایشگاهی در کنار بررسی‌های دقیق نظری می‌باشد. در این راستا، محاسبات ابتدا به ساکن در قالب نظریه تابعی چگالی به عنوان ابزاری قدرتمند و مورد اعتماد، همواره مورد توجه قرار گرفته است. در رهیافت کان-شم از نظریه تابعی چگالی، بررسی خواص حالات بر‌انگیخته‌ی مواد، با استفاده از تقریب‌های مرسوم تبادلی-همبستگی، همواره امری جنجال برانگیز بوده است. یک چالش مهم در بحث محاسبات ابتدا به ساکن، یافتن روش‌های دقیق و در عین حال سریع، برای مطالعه خواص حالات برانگیخته است. در این پایان‌نامه علاوه بر معرفی و استفاده از روش نیم-اشغال به عنوان روشی توانمند و دقیق با هزینه محاسباتی قابل مقایسه با تابعی‌های مرسوم تبادلی-همبستگی، سولفید کلسیم آلاییده با ناخالصی‌های سریم و ساماریم به عنوان یک ماده درخشنده با کاربرد‌های فراوان (در این پایان‌نامه، سولفید کلسیم به عنوان یک ماده OSL مد نظر است.) را مورد بررسی قرار داده‌ایم. در این مسیر ابتدا توانایی روش نیم-اشغال در محاسبه گاف نواری در چند ماده خالص با تابعی‌های مختلف مورد بررسی قرار گرفت، و بهترین تابعی برای انجام محاسبات ابریاخته سولفید کلسیم انتخاب شد. سپس با بررسی و تحلیل داده‌های آزمایشگاهی موجود نظیر طیف جذب و درخشندگی رادیواکتیو (RL)، اثر نقص‌های سریم و ساماریم هر یک به طور جداگانه بر گاف نواری سولفید کلسیم مورد ارزیابی و مقایسه با نتایج تجربی قرار گرفت. نتایج بدست آمده برای سولفید کلسیم آلاییده شده با سریم و ساماریم به طور جداگانه هم‌خوانی خوبی با نتایج تجربی موجود داشت. در ادامه با توجه به شواهد تجربی موجود مبنی بر وجود تهی‌جای در سولفید کلسیم خالص، آثار این گونه نقص ذاتی بر خواص الکترونی سیستم مورد بررسی قرار گرفت. در این مرحله نیز هم‌خوانی قابل قبولی با نتایج تجربی حاصل شد.

ارتقاء امنیت وب با وف ایرانی