-
شماره ركورد
23591
-
شماره راهنما
PHY3 151
-
نويسنده
ابراهيمي جابري، ريحانه
-
عنوان
خواص الكتروني و ساختاري تركيبات f -الكتروني و پروسكايتهاي اكسيدي
-
مقطع تحصيلي
دكتري
-
رشته تحصيلي
فيزيك - ماده چگال
-
دانشكده
فيزيك
-
تاريخ دفاع
اسفند ماه 1402
-
صفحه شمار
211 ص.
-
استاد راهنما
سعيد جلالي اسدآبادي
-
توصيفگر فارسي
تركيبات لانتانيدي , تركيبات اكتنايدي , پروسكايت اكسيدي , نظريه تابعي چگالي , خواص كشساني , تابع جايگزيدگي الكتروني , ميدان بلوري
-
چكيده فارسي
هدف اين رساله بررسي خواص ساختاري و الكتروني تركيبات لانتانيدي، اكتنايدي و پروسكايتهاي اكسيدي ميباشد. در ابتداي اين پژوهش ما به مطالعه خواص ساختاري و الكتروني ساختار چهارگوشه تركيب سرب تيتانات (PbTiO3) ، به عنوان يكي از تركيبات پروسكايت اكسيدي مورد توجه پژوهشگران، پرداختيم. پس از بررسي خواص كشساني اين تركيب، در نهايت به اين نتيجه رسيديم كه كمينه نرخ پواسون در ساختار چهارگوشه تركيب سرب تيتانات داراي مقدار منفي ميباشد. از آنجايي كه مواد با نسبت پواسون منفي در صنايعي مانند هوافضا و صنايع دفاعي، توجه زيادي را به خود جلب كردهاند، نتايج بهدست آمده در اين كار ميتوانند داراي اهميت باشند. در محاسبه خواص كشساني مواد ما از كد محاسباتي IR-elast استفاده كرديم. از جمله تركيبات اكتنايدي ميتوان به تركيبات چهارگوشه UX2 (X=P, As, Sb) اشاره كرد. طبق تحقيقات ما، خواص كشساني فاز پادفرومغناطيس تركيبات UX2 (X=P, As, Sb) تا كنون مورد بررسي قرار نگرفتهاند. بنابراين، از آنجايي كه محاسبات مربوط به ثابتهاي كشساني داراي اهميت فراواني هستند، ما در اين پژوهش به محاسبه ثابتهاي كشساني و خواص مرتبط با آنها در تركيبات پادفرومغناطيس UX2 (X=P, As, Sb) پرداختيم. عليرغم انبوه تحقيقات انجام شده بر روي فاز پادفرومغناطيس تركيبات UX2 (X=P, As, Sb)، ما مطالعه نظرياي كه خواص الكتروني اين تركيبات در فاز پارامغناطيس آنها را بررسي كند، پيدا نكرديم. بنابراين در پژوهش حاضر، خواص الكتروني فاز پارامغناطيس تركيبات UX2 (X=P, As, Sb) را در دماي اتاق بررسي كرديم. براي اين منظور، ما از تركيب نظريه تابعي چگالي(DFT) و نظريه ميدان ميانگين ديناميكي تعبيه شده (eDMFT)، استفاده كرديم. براي محاسبات بخشهاي DFT و eDMFT ما به ترتيب از كدهاي WIEN2k و eDMFT استفاده كرديم. پس از اين بررسيهاي اوليه، به بررسي اثر نوع اتمهاي ليگاند در فشار صفر و همچنين اثر فشار هيدروستاتيك (𝑃) روي رفتار سيار بودن الكترونهاي اوربيتال f5 اتمهاي اورانيوم (U) فاز پارامغناطيس تركيبهاي UX2 (X=P, As, Sb) در دماي اتاق پرداختيم. در انتها نيز تلاش كرديم تا منشأ تغييرات در رفتار سيار الكترونهاي اوربيتال f5 اتم U، در اثر جايگزيني اتمهاي X=P, As, Sb در فشار صفر و همچنين در اثر اعمال فشار را پيدا كنيم. براي رسيدن به اين هدف، ما افت و خيزهاي الكترونهاي ظرفيت اوربيتالهاي f5 را در تركيبات UX2 (X=P, As, Sb) مورد مطالعه قرار داديم. در ادامه كار با بهكار گرفتنDFT+SP+SOC+U نشان داديم كه تركيب فرومغناطيس مكعبي GdAl2، به عنوان يك تركيب لانتانيدي داراي اوربيتال اسپين خالص f4، الف) مشكل بهينهسازي پارامتر مؤثر هابارد (Ueff)در هر فشاري را ندارد و ب) گشتاور مغناطيسي آن (MM)نسبت به تغييرات Ueffو فشار هيدروستاتيك(P) حساس نميباشد. اين در حالي است كه ج) چگالي حالتها و گاف انرژي قله به قله بين چگاليهاي حالتهاي ظرفيت و رسانش Upp تركيب GdAl2، در توافق باMM ، نسبت به تغييرات يكي از اين كميت ها (يعني P) غيرحساس و د) حساس، بر خلافMM ، نسبت به تغييرات Ueff ميباشد. بنابراين، ميتوان نتيجه گرفت كه بلور مورد نظر مانند سامانهاي عمل ميكند كه در مقابل فشار اعمال شده بر آن از گشتاور مغناطيسي، ساختار الكتروني و خواص كمتر حساس خود مانند ثابتهاي كشساني و خواص محاسبه شده با استفاده از اين ثابتها محافظت ميكند. محاسبات مربوط به ثابتهاي كشساني و خواص مرتبط با آنها تأييدي بر نتيجه بهدست آمده ميباشد. در ادامه ما اثر فشار هيدورستاتيك روي خواص كشساني اين تركيب را نيز مورد مطالعه قرار داديم. در انتها نيز به منظور يافتن معيارها و مبدأ پايداري مغناطيسي در برابر پارامتر هابارد مؤثر (فشار هيدروستاتيك) در تركيب GdAl2 ما تابع جايگزيدگي الكتروني (ELF) و نسبت Uppبه W بر حسب تغييرات Ueff(ميدان بلوري) را به عنوان دو معيار مناسب براي اين كار معرفي كرديم. W معرف پهناي نوار ظرفيت (رسانش) مرتبط با تابع جايگزيدگي الكتروني اسپين بالا (پايين) ميباشد.
-
توصيفگر لاتين
Lanthanide compounds , , actinide compounds , , oxide perovskite , dynamical mean field theory , elastic properties , crystal field
-
عنوان لاتين
Electronic and structural properties of f-electron compounds and oxide perovskites
-
گروه آموزشي
فيزيك
-
چكيده لاتين
This research aims to explore the structural and electronic characteristics of lanthanide and actinide compounds, and oxide perovskites. At the beginning of this research, we delved into the structural and electronic properties of the tetragonal structure of the lead titanate (PbTiO3) compound, a perovskite oxide that has garnered significant interest in the scientific community. Following our comprehensive calculations of its elastic properties, we made a noteworthy conclusion: the PbTiO3 compound, in its tetragonal form, exhibits a negative minimum Poisson’s ratio. Materials possessing a negative Poisson’s ratio are of great interest due to their unique mechanical properties, finding applications in various industries, notably aerospace and defense. Such materials exhibit the counterintuitive behavior of becoming wider when stretched and thinner when compressed, offering potential for innovative design and utility. The findings from our study of PbTiO3 thus hold considerable importance, potentially contributing to advancements in these technologically advanced sectors. To evaluate the elastic properties of these materials, we have utilized the IR-elast computational package. Our research reveals that the elastic properties of the tetragonal structure of the antiferromagnetic phase of UX2(X = P, As, Sb) compounds, as a representative of actinide compounds, have not yet been explored. Given the significance of these calculations, our research focuses on determining the elastic constants and their associated properties in the antiferromagnetic phase of UX2 compounds. This approach enables a comprehensive understanding of the mechanical behavior of these compounds, contributing valuable knowledge to the field of materials science. Despite the amount of research that exists in the study of the electronic properties of antiferromagnetic phase compounds UX2(X = P, As, Sb), we did not find a theoretical study that examines the electron properties of these compounds in their paramagnetic phase. To address this, our study initially examines these properties in the paramagnetic phase of UX2 compounds at room temperature. We employed a combination of Density Functional Theory (DFT) and Embedded Dynamical Mean Field Theory (eDMFT) for this analysis, utilizing WIEN2k and eDMFT codes for DFT and eDMFT sections, respectively. The study then extends to assess the impact of ligand atom types under zero pressure and the influence of hydrostatic pressure on the electron behavior in the 5f orbitals of uranium atoms in the UX2 compounds at room temperature. The final part of the research investigates the reasons behind variations in electron behavior in the 5f orbitals of uranium, considering both the substitution of X = P, As, Sb atoms at zero pressure and the effects of applied pressure. This is achieved by analyzing the fluctuations of valence electrons in the 5f orbitals of the UX2 compounds. At the end of this research, we also have demonstrated, through the use of DFT+SP+SOC+U methodology, that the cubic ferromagnetic GdAl2 compound, a lanthanide with a pure spin orbital 4f, exhibits unique characteristics. Firstly, this compound does not require re-optimization of the effective Hubbard parameter (Ueff) under varying pressure conditions. Secondly, its magnetic moment (MM) remains stable and is not influenced by changes in Ueff or hydrostatic pressure (P). Furthermore, our study finds that while the density of states and the peak-to-peak energy gap Upp between the valence and conduction density of states of the GdAl2 compound, like MM, are unaffected by changes in pressure, they are, in contrast to MM, sensitive to variations in Ueff. This indicates that GdAl2 maintains its magnetic moment and electronic structure robustly, showing less sensitivity to external pressures. This resilience is further supported by our calculations of the elastic constants and their related properties in this compound.
-
تعداد فصل ها
6
-
لينک به اين مدرک :