Skip to main content
SUPERVISOR
Mojtaba Alaei,Seyed Javad Hashemifar
مجتبی اعلائی (استاد مشاور) سید جواد هاشمی فر (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hossein Karimi
حسین کریمی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Ab-initio calculation of the effect of extrinsic point defects on the structural and electronic properties of SrS
Deep understanding of different luminescence phenomena in materials, in additions to modern experimental analysis, requires accurate and reliable theoretical studies. In this thesis, SrS crystal doped with Ce impurity is our target material for theoretical description of the luminescence phenomena. In this regard, density functional computations by using full potential LAPW technique are employed as powerful and reliable computational tools. In addition, experimental measurements by external collaborators are used for comparison. At the first step, possible configurations of the doped crystal are addressed in the framework of first-principles thermodynamics and substitution of Sr atom by Ce impurity is argued to be the most stable configuration of the doped SrS, compatible with experimental observations. After calculating electronic structure of a group of semiconducting compound within different exchange-correlation functionals and comparing the resulting band gaps with experiment, we introduce the ex-TB-mBJ method for more reliable calculation of electronic structure of correlated systems containing d electrons. Then, electronic properties of the stable configuration of Ce doped SrS is investigated and the metallic behavior of this system is shown. It is argued that neither the Hubbard correction scheme nor changing the spin configuration of the system is able to resolve this elaborate problem. Moreover, following some experimental signals, effect of core level ionization of the impurity in the electronic properties of the system is investigated and performance of this method in correct description of the luminescence properties of the doped crystal is discussed. Finally, effect of Sr vacancy in the Ce doped SrS is investigated and it is observed that this system provide very good description for the observed luminescence properties of Ce doped SrS.
دستیابی به درک صحیحی از ماهیت فیزیکی و سازوکار انواع پدیده های درخشندگی در مواد مختلف، علاوه بر پژوهش های آزمایشگاهی نیاز به بررسی نظری دقیق و قابل اعتماد دارد. در این پایان نامه سعی شد با انتخاب سولفید استرانسیم آلاییده با عنصر سریم به عنوان یک ماده ی درخشنده با کاربردهای فراوان، گامی مثبت در جهت توصیف نظری سازوکار مواد درخشنده به ویژه ماده ی مورد بررسی برداشته شود. در این مسیر ضمن بررسی داده های مختلف آزمایشگاهی نظیر آنالیز درخشندگی نوری (PL) و درخشندگی رادیواکتیو (RL)، با استفاده از محاسبات تمام الکترونی مبتنی بر نظریه تابعی چگالی به عنوان یک ابزار محاسباتی قدرتمند و قابل اعتماد، سعی شد راهی مناسب برای توصیف مشاهدات آزمایشگاهی ارائه شود. در این راستا با استفاده از ترمودینامیک ابتدا به ساکن ساختار Sr 26 CeS 27 به عنوان پایدارترین پیکربندی برای آلایش سریم در سولفید استرانسیم معرفی شد. در بخش محاسبات ساختار الکترونی روش ex-TB-mBJ به عنوان روشی کارآمد برای محاسبه ی دقیق ساختار نواری سامانه های شامل الکترون های d، برای اولین بار معرفی شد. ساختار سولفید استرانسیم آلاییده با سریم با استفاده از تابعی های مختلف رفتاری فلزی نشان می داد که با مشاهدات آزمایشگاهی مغایرت داشت. پس از بررسی احتمالات مختلف برای رفع این مشکل، از جمله حضور حفره ی مغزه در ساختار، بررسی پایداری فاز پاد فرومغناطیس و انجام محاسبات با اعمال تصحیح هابارد، حضور هم زمان ناخالصی و تهی جای سریم در سولفید استرانسیم تایید شد. نتایج محاسباتی حاصل با داده های تجربی ارائه شده (آنالیزهای پراش پرتو ایکس، طیف جذب و طیف های درخشندگی) هم خوانی خوبی دارند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی