مطالعه خواص ساختاري، الكتروني، مغناطيسي و اپتيكي تك لايه هاي MnI2, MnBr2,CoI2,CoBr2,MnBrI , CoBrI

اين مطالعه ويژگي هاي ساختاري، الكتروني و مغناطيسي تركيب ها و تك لايه‌هاي XBr2, XI2, XBrI (X = Mn, Co) را با استفاده از نظريه تابعي چگالي، با در نظر گرفتن جفت‌شدگي اسپين-مدار و چارچوب GGA+U بررسي مي‌كند. محاسبه‌ها انرژي همدوسي و تشكيل نشان مي‌دهد كه تركيب MnBr2 در فاز فرومغناطيس پايدارترين است، در حالي كه ساير تركيب ها نظم پاد‌فرومغناطيسي دارند. از آنجا كه اين تركيب ها داراي الكترون اوربيتال d پر نشده هستند اضافه كردن پارامر هابارد Ueff جهت جايگزيده كردن اين الكترون ها اهميت فراواني دارد. بنابراين ويژگي هاي فيزيكي اين تركيب ها با اضافه كردن پارامتر هابارد Ueff در رهيافت GGA+U مورد بررسي قرار گرفته شده است. اين تركيب ها، به جز CoI2 در فاز پاد‌فرومغناطيس، با افزودن پارامتر هابارد Ueff در رهيافت GGA+U به نيم ‌رسانا تبديل مي شوند. گاف انرژي اين تركيب ها به غير از CoI2 در فاز پادفرومغناطيسي با استفاده از رهيافت GGA+U، باز مي شود و اين تركيب ها رفتار نيم رسانايي از خود نشان مي دهند. ساختار نواري يكي از كميت هاي اساسي براي مطالعه ويژگي هاي الكتروني مواد است. ساختار نواري اين تركيب ها جهت مطالعه ويژگي هاي الكتروني مانند گاف انرژي محاسبه و تجزيه و تحليل شده است. گاف انرژي اين تركيب ها در دو فاز فرومغناطيس و پاد‌فرومغناطيس، به جز تركيب هاي MnBr2، MnCo2 و CoI2 در فاز پاد‌فرومغناطيس، با افزايش مقدار Ueff افزايش مي‌يابد. پارامتر هابارد بر ويژگي هاي مغناطيسي ازجمله گشتاور مغناطيسي تاثير دارد. اضافه كردن پارامتر هابارد منجر به افزايش گشتاورهاي مغناطيسي اين تركيب ها مي‌شود. تجزيه و تحليل ساختار الكتروني نشان مي‌دهد كه اين تركيب ها به جز CoI2 در فاز پاد‌فرومغناطيس رفتار نيم‌رسانا از خود نشان مي دهند در حالي كه MnBr2،CoBr2 و CoI2 در فاز فرو‌مغناطيس نيم‌فلزي هستند. نقطه‌ها ديراك به كمك ساختار نواري مواد قابل شناسايي است. به اين منظورساختار نواري اين تركيب ها را مطالعه مي‌كنيم. اين مطالطه نشان مي دهد كه MnBr2، MnI2 و MnBrI د ر فاز پاد‌فرومغناطيس بين نقطه‌ها R و Γ نطقه ديراك دارند. اين نقطه‌ها نشان‌دهنده وجود فرميون‌هاي بدون جرم و امكان پديده‌هايي مانند اثر هال كوانتومي و تحرك بسيار بالاي حامل‌ها است. نتيجه‌ها اين محاسبه‌ها با پيود واندروالس مبتني بر Mn و Co را براي كاربردهاي اسپينترونيك و كوانتومي برجسته مي‌كند. ويژگي هاي ساختاري، الكتروني، مغناطيسي و اپتيكي تك‌لايه‌هاي XBr2، XI2 و XBrI (X=Mn, Co) مورد بررسي و مطالعه قرار مي گيرد. انرژي همدوسي و تشكيل اين تك لايه ها نشان دهنده پايداي آنها در فاز فرومغناطيس است. پارامترهاي ساختاري اين تك لايه ها مانند پارامتر شبكه و مدول حجمي كمتر از مقادير متناظر در حالت انبوهه است. مطالعه ويژگي هاي الكتروني اين تك لايه ها مانند نمودارهاي چگالي حالت‌هاي الكتروني و ساختار نواري اين تك‌لايه‌ها نشان دهنده وجود مقادير قابل توجهي از چگالي حالت‌هاي الكتروني نزديكي انرژي فرمي ، به‌ويژه در نوار ظرفيت، است كه الكترون‌ها به راحتي از نوار ظرفيت به نوار رسانش گذار دارند. اين موضوع مي‌تواند بيانگر رسانش‌ بالاي اين تك لايه ها باشد. ساختار نواري اين تك‌لايه‌ها براي الكترون ها با اسپين بالا و پايين با يكديگر متفاوت است . اين نتيجه تاييدي برويژگي هاي مغناطيسي اين تك لايه ها است. ويژگي هاي اپتيكي تركيب ها و تك لايه‌هاي XBr2, XI2, an‎d XBrI (X = Mn, Co) را بررسي و مطالعه مي كنيم. بدين منظور مولفه هاي تانسور ثابت دي الكتريك محاسبه و تجزيه و تحليل شده است. مطالعه ويژگي هاي اپتيكي تركيب ها و تك لايه هاي MnI2, MnBr2,CoI2,CoBr2,MnBrI , CoBrI نشان مي دهد كه، بخش حقيقي و موهومي مولفه xx در انرژي هاي كم به مراتب از مولفه zz ( عمود بر سطح تك لايه) بزرگتر است. درحاليكه در انرژي بزرگتر بخش حقيقي مولفه هاي xx و zz تقريبا با هم هم برابرهستند و رفتار مشابه دارند. همين نتيجه براي بخش موهومي مولفه هاي xx و zz برقرا است. بخش حقيقي و موهومي مولفه xx ثابت دي الكتريك استاتيكي اين تركيب ها و تك لايه ها به مراتب از مولفه zz بزرگتر است.

Density functional Theory , Monolayers , Electronic properties , Optical properties , Magnetic properties

Study of structural, electronic , magnetic an‎d optical properties of MnI2, MnBr2,CoI2,CoBr2,MnBrI , CoBrI monolayer

فيزيك ماده چگال

This study investigates the structural, electronic, magnetic an‎d optical properties of XBr2, XI2, an‎d XBrI (X = Mn, Co) compounds an‎d mono-layers using density functional theory, incorporating spin-orbit coupling within the GGA+U framework. Cohesive an‎d formation energy calculations reveal that MnBr2 compound is most stable in the ferromagnetic phase, while the other compounds favor antiferromagnetic ordering. Since these compounds have empty d orbital electrons, adding the Hubbard parameter Ueff to localized these electrons is very important. Therefore, the physical properties of these compounds have been investigated by adding the Hubbard parameter Ueff in the GGA+U approach. These compounds, except CoI2 in the antiferromagnetic phase, become semiconductors by adding the Hubbard parameter Ueff in the GGA+U approach. The energy gap of these compounds, except for CoI2 in the antiferromagnetic phase, opens using the GGA+U approach an‎d these compounds exhibit half-metallic behavior. The ban‎d structure is one of the fundamental quantities for studying the electronic properties of materials. The ban‎d structure of these compounds has been calculated an‎d analyzed to study electronic properties such as the energy gap. The energy gap of these compounds in both ferromagnetic an‎d antiferromagnetic phases, except for MnBr2, MnCo2 an‎d CoI2 compounds in the antiferromagnetic phase, increases with increasing Ueff value. The Hubbard parameter affects the magnetic properties including magnetic moment. Adding the Hubbard parameter (Ueff) leads to an increase in the magnetic moments of these compounds. Analysis of the electronic structure shows that these compounds, except for CoI2, exhibit semiconducting behavior in the antiferromagnetic phase, while MnBr2, CoBr2 an‎d CoI2 are semi-mettallic in the ferromagnetic phase. Dirac points can be identified with the help of the ban‎d structure of the materials. For this purpose, we study the ban‎d structure of these compounds. This study shows that MnBr2, MnI2 an‎d MnBrI have Dirac points in the antiferromagnetic phase between the R an‎d Γ points. These points indicate the existence of massless fermions an‎d the possibility of phenomena such as the quantum Hall effect an‎d very high carrier mobility. The results of these calculations highlight the potential of these Mn- an‎d Co-based van der Waals-based compounds for spintronic an‎d quantum applications. The structural, electronic, magnetic an‎d optical properties of XBr2, XI2 an‎d XBrI (X=Mn, Co) monolayers are investigated an‎d studied. The coherence energy an‎d formation of these monolayers indicate their stability in the ferromagnetic phase. The structural parameters of these monolayers such as the lattice parameter an‎d bulk modulus are lower than the corresponding values in the bulk state. The study of the electronic properties of these monolayers such as the electron density of states diagrams an‎d the ban‎d structure of these monolayers indicate the presence of significant values of the density of electron states around the Fermi energy, especially in the valence ban‎d, where electrons easily transition to the conduction ban‎d. This can indicate the high conductivity of these monolayers. The ban‎d structure of these monolayers is different for electrons with high an‎d low spins. This result is a confirmation of the magnetic properties of these monolayers. We investigate an‎d study the optical properties of the . .

8