23919

PHY2 788

كارشناسي ارشد

فيزيك - فيزيك ماده چگال

فيزيك

1403/06/18

85 ص.

سعيد جلالي اسدآبادي

‌ برهمكنش‌هاي فوق‌ريز، گراديان‌هاي ميدان الكتريكي، نظريه تابعي چگالي، روش پتانسيل كامل امواج تخت بهبود يافته خطي شده، بس فروئيك فريت بيسموت

گراديان ميدان الكتريكي، به عنوان يك تانسور مرتبه دو، يك كميت فيزيكي بسيار حساس نسبت به نحوه توزيع ابرالكتروني است. به همين دليل اين تانسور يك ابزار توانمند و دقيق براي مطالعه برهمكنش‌هاي فوق ريز الكتريكي ارائه ‌كرده ‌است. گراديان ميدان الكتريكي براي توزيع بارهاي كروي صفر مي‌باشد و مقادير آن بسته به ميزان انحراف از تقارن كروي افزايش مي‌يابد. گراديان ميدان الكتريكي به طور تجربي قابل اندازه‌گيري نيست، اما مي‌توان آن را با استفاده از محاسبات نظريه تابعي چگالي به طور نظري محاسبه كرد. پس از كشف موسبائر بين مؤلفه اصلي گراديان ميدان الكتريكي و بسامد چهارقطبي هسته‌اي اتم‌ها يك تناظر يك به يك برقرار شد. بسامد چهارقطبي هسته‌اي در آزمايشگاه قابل اندازه‌گيري است. بنابراين، با استفاده از رابطه بين گراديان ميدان الكتريكي و بسامد چهارقطبي مي‌توان مقدار مؤلفه اصلي گراديان ميدان الكتريكي را به طور غير مستقيم از روي داده‌هاي تجربي به دست آورد. اخيراً، به طور تجربي در مكان ناخالصي كادميوم تزريق شده در بلور فريت بيسموت بسامد چهارقطبي هسته‌اي به طور تجربي از روي شكافتگي‌هاي فوق ريز تراز‌هاي انرژي اندازه گيري شده است. در اين پژوهش، گراديان ميدان الكتريكي در مكان اتم ناخالصي كادميوم جانشاني شده به طور جداگانه يك بار در مكان‌ آهن و بار ديگر در مكان بيسموت محاسبه شده است. اين محاسبات در چارچوب نظريه تابعي چگالي به روش پتانيسل كامل به طور كوانتومي انجام شده‌اند. در اين پايان نامه نتايج محاسبات خود را با نتايج تجربي مقايسه كرده‌ايم. نتايج به دست آمده هنگامي كه ناخالصي كادميوم را در مكان بيسموت جانشاني كرده‌ايم با نتايج تجربي سازگاري بيشتري را نسبت به وقتي كه ناخالصي را در مكان آهن قرار داده‌ايم از خود نشان مي‌دهند. بنابراين، در اين پايان نامه نتيجه گرفته‌ايم كه اتم ناخالصي كادميوم آلائيده شده در بلور فريت بيسموت در مكان بيسموت قرار مي‌گيرد. اين نتيجه با داده‌هاي تجربي سازگار است كه نشان مي‌دهد محاسبات به درستي انجام شده‌اند و نتايح تجربي را به خوبي بازتوليد كرده‌اند.

همدم نوروزي

Hyperfine interactions, Electric field gradients, Density functional theory, Linearized augmented plane wave method, BiFeO$_3$ multiferroic ferrite , Hyperfine interactions, Electric field gradients, Density functional theory, Linearized augmented plane wave method, BiFeO3 multiferroic ferrite

Study of hyperfine interactions at cadmium site doped at the Fe site in multiferroic bismuth ferrite using density functional theory

فيزيك ماده چگال

The electric field gradient (EFG), as a second-rank tensor, is highly sensitive to the distribution of the electron charge density. For this reason, this tensor provides a powerful and precise tool for studying hyperfine electric interactions. The electric field gradient is zero for spherically symmetric charge distributions, and its magnitude increases depending on the degree of deviation from spherical symmetry. Although the EFG cannot be measured directly through experiments, it can be theoretically calculated using density functional theory (DFT) calculations. After the discovery of Mössbauer spectroscopy, a one-to-one correspondence between the principal component of the EFG and the nuclear quadrupole frequency of atoms was established. The nuclear quadrupole frequency can be measured experimentally. Therefore, by using the relationship between the EFG and the quadrupole frequency, the value of the principal component of the EFG can be indirectly determined from experimental data. Recently, the nuclear quadrupole frequency at the site of cadmium impurities doped in a bismuth ferrite crystal has been experimentally measured through the hyperfine splitting of energy levels. In this study, we have calculated the EFG at the site of cadmium impurities, substituting separately into iron and bismuth sites. Our calculations were performed within the framework of density functional theory using the full-potential quantum mechanical approach. In this thesis, we compare our calculated results with experimental data. Our results show better agreement with experimental data when the cadmium impurity is substituted at the bismuth site rather than the iron site. Therefore, we conclude that the cadmium impurity doped in the bismuth ferrite crystal occupies the bismuth site. This conclusion is consistent with experimental data, indicating that our calculations have been accurately performed and have successfully reproduced the experimental results.

3