Re2O3 (Re: Gd, Tb ve Dy) bileşiklerinin elektronik, optik ve mekanik özelliklerinin incelenmesi: AB initio hesabı
Investigation of electronic, optic and mechanical properties of Re2O3 (Re: Gd, Tb ve Dy) compounds: AB initio calculation
Yazar: SEDAT DURMAN
Danışman: PROF. DR. ŞEVKET ŞİMŞEK
Hakkari Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Optik fizik = Optical physics

Özet:
Bu tez çalışmasında, hegzagonal yapıdaki Gd2O3, Tb2O3 ve Dy2O3
bileşiklerinin elektronik, optik ve mekanik özellikleri Yoğunluk Fonksiyonel
Teorisi (DFT) yöntemiyle Genelleştirilmiş Gradyent Yaklaşımı (GGA)
kullanılarak incelendi. Gd, Tb ve Dy atomlarının Re2O3 bileşiğinin elektronik
yapısı üzerine etkileri araştırıldı. Gd2O3, Tb2O3 ve Dy2O3 bileşiklerinin elektronik
bant yapısının doğasını daha iyi anlayabilmek için durum yoğunlukları (DOS)
hesaplandı. Diğer yandan, Re2O3 bileşiklerinin optik özelliklerini incelemek için
frekansa bağlı kompleks dielektrik fonksiyonu hesaplandı. Kompleks dielektrik
fonksiyonun reel ve sanal kısımları kullanılarak yansıma, elektron enerji kayıp
fonksiyonu, kırılma, soğurma, sönüm katsayısı gibi optik özellikler belirlendi.
Ayrıca dielektrik fonksiyonun sanal kısımları yardımıyla etkin optik dielektrik
sabiti (εeff) ve valans elektronlarının etkin sayısı (Neff) hesaplandı. Re2O3
bileşiklerinin mekanik özelliklerini incelemek için, ikinci mertebeden elastik
sabitleri hesaplandı ve malzemenin mekaniksel kararlılığı belirlendi. Ayrıca
hesaplanan tek kristal elastik sabitler kullanılarak Bulk modülü (B), Shear
modülü (G), Young Modülü (E), elastik dalga hızları ve Debye sıcaklıkları (ΘD)
hesaplandı. Bunun yanında Re2O3 bileşiklerinin makro ve mikro sertlikleri
hesaplandı. Buna ek olarak her üç bileşiğin anizotropik özellikleri araştırıldı.

Abstract:
In this thesis, the electronic, optical, and mechanical properties of
hexagonal Gd2O3, Tb2O3 and Dy2O3 compounds were examined using the Density
Functional Theory (DFT) method with the Generalized Gradient Approximation
(GGA). The effects of Gd, Tb, and Dy atoms on the electronic structure of the
Re2O3 compound were investigated. To better understand the nature of the
electronic band structure of Gd2O3, Tb2O3 and Dy2O3 compounds, the density of
states (DOS) was calculated. Complex dielectric function was calculated to
investigate the optical properties of Re2O3 compounds. Optical properties such as
reflection, electron energy loss function, refraction, absorption, and extinction
coefficient were determined by using the real and imaginary parts of the complex
dielectric function. Additionally, effective optical dielectric constant (εeff) and
effective number of valence electrons (Neff) were computed using the imaginary
part of the dielectric function. In order to study the mechanical properties of
Re2O3 compounds, the second order elastic constants were calculated and the
mechanical stability of the material was determined. In addition, bulk modulus
(B), shear modulus (G), Young's modulus (E), elastic wave velocities and Debye
temperatures (ΘD) were calculated by using the calculated single crystal elastic
constants. Furthermore, the macro and micro hardness of Re2O3 compounds were
calculated. Additionally, the anisotropic properties of all three compounds were
investigated.