Skip to main content
SUPERVISOR
Hadi Akbar zadeh,Seyed Javad Hashemifar
هادی اکبرزاده (استاد مشاور) سید جواد هاشمی فر (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammadhassan Amiri
محمدحسن امیری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385

TITLE

Ab-initio study of the structural properties of bulk MnSe and cubic MnSe(001) nanowires
We employed pseudo potential and full potential methods to study the structural, electronic and magnetic properties of bulk MnSe by using two software: WIEN2k and PWscf. MnSe has 3 structural phases : NaCl , Zinc-Blende and hexagonal(NiAs). We considered both ferromagnetic and antiferroma gnetic phases in our calculations. Experimental results indicate that NaCl phase with type II magnetic ordering (NaCl (111)) is the most stable phase while our calculation with PWscf and GGA exchange-correlation energy showed the hexagonal phase has the lowest energy. Then we applied WIEN2k and different exchange-correlation energies (GGA, LSDA and LDA+U) to our calculation to solve this inconsistency. we got the best result within LDA+U method, confirming the stability of MnSe in NaCl structure and type II antiferromagnetic state. The calculated energy gap within LDA+U (~2eV) is also very close to the experimental result. Therefore LDA+U seems a reliable method for studying structural and electronic properties of MnSe. After bulk calculations, we studied structural properties of square cross sectional MnSe nanowire by using PWscf software and applying PBE-GGA exchange-correlation functional. We calculated the first 4 diameters of this nanowire and after full atomic relaxation obtained their cohesive energies. These calculations showed that antiferromagnetic is the stable hase for all 4 diameters. The Young's modulus of the first and second diameter nanowires was calculated and found to be larger than bulk value. We used two phenomenological model (macroscopic and microscopic models) to study and understand the behavior of the cohesive energies. In the first model the concept of dangling bond energies was used to analyze the nanowire cohesive energies while in the second model surface and edge energy parameters were introduced for macroscopic energy description of MnSe nanowires.
خواص ساختاری، مغناطیسی و الکترونی انبوهه MnSe را به دو روش شبه پتانسیل و پتانسیل کامل با استفاده از دو نرم افزار PWscf و WIEN2k مورد بررسی قرار دادیم. MnSe دارای سه فاز ساختاری NaCl ، بلندروی و هگزاگونال از نوع NiAs است. محاسباتمان را در دوحالت فرومغناطیس و پادفرومغناطیس انجام دادیم. مشاهدات تجربی فاز NaCl با نظم پادفرومغناطیسی نوعII ؛یعنی NaCl(111) را به عنوان فاز پایدار معرفی کرده است در حالی که محاسبات ما با استفاده از نرم افزار PWscf و انرژی تبادلی همبستگی GGA فاز هگزاگونال را پایدار بدست آورد. محاسبات دیگری با استفاده از نرم افزار WIEN2k و انرژی تبادلی همبستگی های مختلف GGA ، LSDA و LDA+U انجام دادیم. نهایتاً بهترین نتیجه را با استفاده از روش LDA+U بدست آوردیم. با استفاده از فاز پایدار NaCl(111) بدست آمد. همچنین محاسبه گاف انرژی با استفاده از روشهایی غیر از روش LDA+U منجر به مقادیری کمتر از مقدار تجربی(2eV ) می شود در حالی که روش LDA+U گاف انرژی را در حدود 2eV محاسبه می کند و این نشان می دهد روش LDA+U روش مناسبی برای محاسبه پایداری و خواص الکترونی انبوهه MnSe می باشد. همچنین با استفاده از نرم افزار PWscf و انرژی تبادلی همبستگی PBE-GGA به بررسی خواص ساختاری نانوسیمMnSe(001) با مقطع مربعی پرداختیم. در این راستا محاسبات را برای چهار قطر اول نانوسیم انجام دادیم وانرژی همدوسی سیستم را برای چهار قطر اول محاسبه کردیم. این محاسبات نشان داد در تمام قطرها فاز پادفرومغناطیس پایدار است. همچنین مدول یانگ نانوسیم ها را در دو قطر اول مورد بررسی قرار دادیم . نتایج نشان داد که دو قطراول در برابر کشش بسیار سخت‌تراز انبوهه هستند. همچنین از دو مدل پدیده شناختی ماکروسکوپیک (محاسبه انرژی لبه و سطح) و میکروسکوپیک (محاسبه انرژی پیوندهای آویزان) برای بررسی انرژی همدوسی استفاده کردیم. ملاحظه شد دو مدل در توصیف خواص نانوسیم MnSe با هم همخوانی دارند. همچنین با استفاده از مدل میکروسکوپیک انرژی همدوسی قطر پنجم وششم نانوسیم را برون یابی کردیم.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی