LiTaO3 kristalinin yapısal, elektronik ve dinamik özelliklerinin Ab İnitio Yöntemiyle incelenmesi
Investigation of the structural, electronic and dynami̇c properties of LiTaO3 crystal by Ab Initio Method
Yazar: FARUK TOKSOY
Danışman: PROF. DR. SÜLEYMAN ÇABUK
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, ferroelektrik ve paraelektrik fazdaki LiTaO3
kristalinin doğal ortam basıncında yapısal parametreler, elektronik bant yapısı,
elastik katsayılar, polikristal elastik özellikler, anizotropi faktörler, Debye sıcaklığı,
fonon dispersiyon eğrisi ve fonon durum yoğunluğu ab initio metodu kullanılarak
incelendi. Her iki fazdaki atomik yapı optimize edilerek örgü sabiti, açı ve atomik
konumlar elde edildi. Her iki fazda da LiTaO3 'ün dolaylı bir enerji bandı aralığına
sahip olduğunu bulduk. Elektronik yapı ve durum yoğunluklarının farkı her iki
fazda da oldukça küçüktür. Hesaplanan tek kristal elastik katsayılar göstermektedir
ki LiTaO3 'ün her iki fazdaki mekanik kararlılığı genelleştirilmiş Born kriterleri
kullanılarak onaylandı. Kayma, hacim ve Young modülü, Poisson oranı ve Vickers
sertliği Voight-Reuss-Hill metodu kullanılarak teorik elastik sabitlerden
hesaplandı. Bazı anizotropi faktör ve indeksleri mekanik anizotropiyi incelemek
için belirlendi. Her iki fazda zayıf anizotropik özellik göstermiştir. Sonuçlarımız,
her iki fazın mekanik ve bağlanma özelliklerinin çok benzer olduğunu
göstermektedir. LiTaO3 'ın fonon durum yoğunluğu ve fonon dispersiyon eğrileri
hesaplanan Hellmann-Feynman kuvvetlerine dayalı direkt yöntem kullanılarak elde
edildi. Tüm sonuçlar literatürdeki mevcut teorik hesaplama ve deneysel veriler ile
karşılaştırıldı.

Abstract:
In this thesis, the structural parameters, electronic band structure, elastic
coefficients, polycrystalline elastic properties, anisotropy factors, Debye
temperature, phonon dispersion curve and phonon density of state of the LiTaO3
crystal in the ferroelectric and paraelectric phases were examined using ab initio
method at ambient pressure. The atomic structure in both phases was optimized to
obtain lattice constant, angle and atomic positions. We have found that LiTaO3 in
both phases has an indirect energy band gap. The differences in the electronic
structure and density of states for both phases are quite small. The computed
single-crystal elastic coefficients indicate that mechanical stability of LiTaO3 in
both phases is confirmed using the generalized Born criteria. The shear, bulk and
Young's modulus, Poisson's ratio, and Vickers hardness were computed according
to theoretical elastic constants by Voight-Reuss-Hill method. Some anisotropy
factors and indexes were determined to investigate mechanical anisotropy. It
showed weak anisotropic properties in both phases. Our results indicate that the
mechanical and bonding properties of both phases are very similar. The density of
phonon states and phonon dispersion curves of LiTaO3 were obtained using the
direct method based on computed Hellmann–Feynman forces. All results were
compared with the available theoretical computational and experimental data in the
literature.