Bazı üçlü kalkopirit yarıiletken bileşiklerin temel fiziksel özelliklerinin yoğunluk fonksiyoneli teorisine dayalı yöntemlerle hesaplanması
Fundamental physical properties of some ternary calcopyrite semiconductors compounds calculations based on density functional theory
Yazar: SEMA ŞAHİN
Danışman: DOÇ. DR. YASEMİN  ÖZTEKİN ÇİFTCİ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada üçlü kalkopirit yarıiletken bileşiklerdenCuAlX2 (X = S, Se, Te), ZnSnX2 (X=Sb, As,P), CdSnX2(X=As,P)ve CdGeAs2yapısal, elektronik, mekanik,termodinamik ve optik özelikleridüzlem-dalga pseudopotansiyelyöntem ile yerel yoğunluk (LDA)yaklaşımı kapsamında ilk prensipler hesaplamaları yapılarak incelendi.Kalkopirit (BCT) ve kübik (B1) yapıların enerjiye bağlı hacim grafikleri, entalpi-hacim grafikleri ve geçiş basıncı belirlendi.Bu bileşiklerin örgü parametreleri, ikinci dereceden elastik sabiti,Zeneranizotropi faktörü, sertlik, Young, bulk ve Shear modülleri, Poissonoranı ve oluşum enerjisi gibi fiziksel parametrelerielde edildi.Bant yapıları ve yoğunluk durumları hesaplandı. Bağ karakterleri kararlı yapıların yük dağılımı ve Mullikenpopülasyon analizi yapılarak açıklandı.Yarı-harmonikDebyemodeli termodinamik özelliklerinin hesaplanmasında kullanıldı.BCT yapıda basınca göre bulkmodulünün türevi, termal genleşme katsayısı, ısı kapasitesi, entalpi, Debye sıcaklığı ve Grüneisenparametresi0-80GPa basınç ve 0-1000K sıcaklık aralığında incelendi. Optik özelliklerdendielektrik fonksiyonu, kırılma indisi, sönüm katsayısı, soğurma katsayısı, optik yansıma ve elektron enerjisikayıp spektrumlarının 0-25eV enerji aralığında incelendi. Elde edilen sonuçlar mevcut deneysel ve teorik sonuçlarlakarşılaştırıldı.Kullandığımız yöntemlerle bileşiklerin özelliklerini oldukça doğru tahmin ettiğimiz görüldü.Anahtar Kelimeler : Ab initio yöntem, bant yapısı, elastik özellikler

Abstract:
Inthisworkthestructural,electronic,mechanical,termodynamicandopticalproperties of ternarysemiconductorcompoundsCuAlX2(X =S, Se, Te), ZnSnX2 (X=Sb, As, P), CdSnX2 (X=As,P) andCdGeAs2wereinvestigatedusingfirstprinciplesplane-wavepseudopotentialmethodwithinlocaldensityapproximation (LDA). Energy versuse volume of chalcopyrite(BCT) andcubic- (B1) structures, enthalpy-pressurecurvesandtransitionpressuresweredetermined. The basicphysicalparameters, such as thelatticeconstant, bulk modulus, seconder?orderelastic constants, microhardness, Zener anisotropy factor,Poisson?s ratio, Young?s modulus, isotropic shearmodulusandformationenergy of BCT compoundswerepresented.Bandstructuresanddensity of stateswerecalculated. ChargedensityandMullikenpopulationanalyseswerecarriedoutunderstandthebondingcharacter in theBCT structure of compounds. The thermodynamical properties of the consideredsemiconductor are obtainedthrough the quasi-harmonic Debye model. In order to gain further information, bulk modulus, thermal expansion coefficient, heatcapacity, enthalpy, Debye temperature and Grüneisenparameter were also evaluated over a pressure rangeof 0 - 80GPa and a wide temperature rangeof 0-1000 K.Wehaveanalysedthebasicopticalpropertiessuch as,dielectricfunction, refractiveindex, extinctioncoefficient, theabsorptioncoefficient,opticalreflectivityandelectronenergylossspectrumfor in theenergyrange 0-25eV.Theobtainedresultsare in goodagreementwiththeavailableexperimentalandothertheoreticalvalues.The results showed that the used methods gave the accurate results properties ofcompounds.Key Words : Ab initio method, band structure, elastic properties