خواص ساختاری، الکترونی و ارتعاشی ترکیب BaHfO3 در فاز مکعبی بر پایه ی محاسبات اصول اولیه

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه سیستان وبلوچستان، دانشکده علوم، گروه فیزیک

2 گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

چکیده

در این تحقیق، خواص ساختاری، الکترونی و ارتعاشی فاز مکعبی BaHfO3 به روش شبه پتانسیل، در چارچوب نظریه تابعی چگالی و با دو تقریب  LDA و GGA مورد بررسی قرار می گیرند. اجرای محاسبات در بسته نرم افزاری کوانتوم اسپرسو نشان می دهد که ساختار نواری BaHfO3 شامل یک گاف نواری مستقیم eV  3.67 و eV  3.88 در نقطه ی G (مرکز شبکه وارون) برای تقریب های LDA و GGA  است که الکترون های ظرفیت اتم O Ba در پایین ترین نوارها، Hf در بالای نوار ظرفیت و اتم  در پایین نوار رسانش بیشترین نقش را دارند. همچنین از مطالعه ی  پربند های چگالی بار استنباط می شود که پیوند بین اتم‌های Ba  و O خصلت یونی و بین اتم‌های Hf Oو  خصلت یونی-کووالانسی دارند. طیف ارتعاشی  BaHfO3 نشان می دهد که تعداد نوارهای ارتعاشی در بازه ی   (cm-1  0-400)در مقایسه با فرکانس های بالاتر بیشتر بوده و بیشترین تبهگنی های فرکانسی به نقاط R,G و M  اختصاص دارند که در این حالت، مدهای با فرکانس بالا، بیشترین نقش را در رفتارهای اپتیکی بلور بازی می کنند. تقارن مکعبی ساختار سبب شده است تا دو تانسور دی الکتریک (4.482)   و قطبش پذیری (22.392) ماده که پاسخ دینامیکی به میدان های خارجی اند،  قطری گردند. اختلاف بارموثر بورن اتم های شرکت کننده (در ترکیب) با مقدار اسمی یونیشان، نتایج حاصل از محاسبات چگالی بار  (مبنی بر خصلت یونی-کووالانسی BaHFO3) را تائید می کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Structural, electronic and vibrational properties of BaHfO3 compound in cubic phase based on first principles calculations

نویسندگان [English]

  • heidarali shafiegol 1
  • morteza fazelzadeh 2
2 گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران
چکیده [English]

In this research, structural, electronic and vibrational properties of cubic BaHfO3 are investigated by using pseudopotential method, within the framework of density functional theory (DFT) and with two local density approximation (LDA) and generalized-gradient approximation (GGA). Implementation of calculations in quantum-espresso package shows that the band structure of BaHfO3 including a direct band gap of 3.67 eV and 3.88 eV at G point (center of reciprocal lattice) for LDA and GGA respectively which valence electrons of Ba atom play the most important role at the lowest bands and those of O atom at the top of the valence band and also, those of Hf atom at the bottom of the conduction band. Also, from the study of charge density contours is deduced that the bond formed between Ba and O atoms has ionic character, whereas the bond between Hf and O atoms has ionic-covalent character. The vibrational spectrum of BaHfO3 shows that the number of the vibrational bands at the range of 0-400 cm-1 is more than those of higher frequencies, and also, the most frequency degeneracies are devoted to G, R and M points which modes with the higher frequencies play the most important role in the optical behavior of crystal. Cubic symmetry of structure casing to be diagonalized dielectric (4.482) and polarization (22.392) tensors which are the dynamic response of material to external fields applied. The difference between the Born effective charge of atoms participated (in compound) and those nominal ionic values confirms the results of the charge density calculations (based on the ionic-covalent character of BaHfO3).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Electronic properties
  • vibrational mode
  • polarization
  • dielectric
  • BaHfO3
  • effective charge