تأثیر ناخالصی اکسیژن بر روی خواص الکترونی و اپتیکی کالکوژنیدهای کلسیم، استرانسیوم و باریم
چکیده
امروزه کالکوژنیدها، بدلیل تنوع فازی و خواص اپتیکی و الکترونی منحصر به فردی که از خود نشان می دهند، بسیار مورد توجه محققان قرار گرفته اند. کالکوژنیدهای کلسیم، استرانسیوم و باریم جزء کالکوژنیدهای قلیایی خاکی به شمار می روند و ترکیبات آن ها کاربردهای فراوانی در صنایع الکترواپتیکی از جمله در دیودهای گسیل نور (led)، دیودهای لیزری (lds) و مغناطواپتیک دارند و جانشین های مناسبی برای نیمرساناهای گروه iii-v وiv جدول تناوبی محسوب می شوند. مطالعه ویژگی های ساختاری، الکترونی و اپتیکی این ترکیبات نه فقط موجب غنای دانسته های این کالوژنیدها می شود بلکه مکمل تحقیقات انجام شده روی تمام کالکوژنیدهاست. ویژگی های الکترونی و اپتیکی کالکوژنیدهای کلسیم، استرانسیوم و باریم در ساختار nacl با بکارگیری روش امواج تخت بهساخته خطی با پتانسیل کامل و بر پایه نظریه تابعی چگالی بررسی شد. برای انرژی تبادلی- همبستگی و پتانسیل متناظر با آن از تقریب گرادیان تعمیم یافته با تابعی پردو و همکاران استفاده شده است. قسمت های حقیقی و موهومی تابع دی الکتریک، ضریب جذب اپتیکی، ضرایب بازتاب، شکست و خاموشی و تابع اتلاف انرژی با استفاده از تقریب فاز کاتوره ای (rpa) مورد محاسبه قرار گرفته اند. نتایج بدست آمده، انطباق مطلوبی را با نتایج تجربی موجود برای این ترکیبات نشان می دهد. از محاسبات این چنین بر می آید که اربیتال p اتم اکسیژن و اربیتال d اتم کالکوژن، نقش عمده را در گذارهای اپتیکی به ترتیب به عنوان حالت های اولیه و نهایی بر عهده دارند. تأثیر بر همکنش اسپین مدار نیز بر روی خواص اپتیکی این ترکیبات ناچیز و قابل صرفنظر کردن می باشد. گاف انرژی و ثابت دی الکتریک این ترکیبات محاسبه و با نتایج تجربی موجود مقایسه شده است. محاسبات، وجود یک رابطه خطی میان گاف انرژی و عکس مجذور پارامتر شبکه تعادلی و همچنین ثابت دی الکتریک بر حسب عکس مجذور پارامتر شبکه تعادلی را نشان می دهد که این رابطه برای ترکیبات اکسیژندار و فاقد اکسیژن از روند متفاوتی پیروی می کند. بنظر می رسد این اختلاف ناشی از تفاوتی است که در ویژگی های پیوندی ca-o، sr-o و ba-o با سایر پیوندها وجود دارد که نحوه توزیع چگالی بار اطراف هر اتم در این ترکیبات به خوبی این مطلب را تأیید می نماید. لذا می توان با تغییر درصد اکسیژن شرکت کننده در ترکیب، خصوصاً برای مقادیر کم اکسیژن، گاف انرژی را تغییر داده و تنظیم نمود که این نتایج می تواند در طراحی نیمرساناهای جدید ii-vi مورد استفاده قرار گیرد.