Sodyum bromür (NaBr) ve sodyum iyodür (NaI) kristallerinin yapısal, elektronik ve fonon özelliklerinin Ab-initio yöntemiyle incelenmesi
Investigation of structural, electronic and phonon properties of sodium bromide (NaBr) and sodium iodide (NaI) crystals by Ab-initio method
Yazar: MESUT KESEK
Danışman: PROF. DR. KASIM KURT
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, kübik yapıdaki Sodyum Bromür (NaBr) ve Sodyum İyodür (NaI) alkali halojenlerin yapısal, elektronik ve fonon özelliklerinin hesaplanmaları Ab-initio yöntemiyle incelenmiştir. Kristallerin yapısal ve elektronik özellikleri yoğunluk fonksiyonel teorisine dayanan düzlem dalga pseudo-potansiyel metodu içinde WIEN2k kodunda kullanılan tam potansiyel doğrusallaştırılmış artırılmış düzlem dalgası (FP-LAPW) yöntemi kullanılarak gerçekleştirilirken, fonon özellikleri, yoğunluk fonksiyonel teorisi içinde düzlem dalga temel setleri ve pseudo-potansiyelleri kullanarak hesaplama yapan Quantum Espresso programı kullanılarak incelenmiştir. Yapısal ve elektronik bant özelliklerinin hesaplanması, genelleştirilmiş gradyent yaklaşımı (GGY), yerel yoğunluk yaklaşımı (YYY) ve Tran-Blaha modifiye edilmiş Becke-Johnson potansiyeli (TB-mBJ) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Kristallerin örgü sabitleri NaBr kristali için GGY yaklaşımında 6,03 Å , YYY yaklaşımında 5,80 Å, NaI kristali için GGY yaklaşımında 6,48 Å, YYY yaklaşımında 6,35 Å olarak hesaplanmıştır. Hesaplanan yapısal parametreler deneysel sonuçlarla uyumludur. Elektronik hesaplamalarımızda, YYY ve GGY fonksiyonları tarafından elde edilen bant boşlukları ampirik olarak türetilmiş sonuçlarla karşılaştırıldığında olduğundan az hesaplanmıştır. Bununla birlikte, Tran-Blaha modifiye edilmiş Becke-Johnson potansiyeli tarafından hesaplanan bant boşlukları deneyle iyi bir uyum içindedir. Son olarak, NaBr ve NaI kristallerin fonon dispersiyon ve durum yoğunluğu hesaplamaları elde edildi. Her iki kristal için çizilen eğrilerde tüm yönlerde kristallerin pozitif frekans değerlerine sahip olmaları NaBr ve NaI kristallerin kübik yapıda dinamik olarak kararlı bir yapıya sahip olduklarını göstermektedir.

Abstract:
In this thesis, the calculations of the structural, electronic and phonon properties of the cubic alkaline halides of Sodium Bromide (NaBr) and Sodium Iodide (NaI) were investigated by the Ab-initio method. The calculations for structural and electronic properties have been carried out using the full-potential linearized augmented plane wave (FP-LAPW) method that is employed in the WIEN2k code, whereas the properties of the phonon have been studied using the Quantum Espresso program, which calculates using plane wave fundamental sets and pseudo-potentials in density functional theory. The calculation of structural, electronic band properties were carried out using generalized gradient approximation (GGA), local-density approximation (LDA) and Tran-Blaha modified Becke-Johnson potential (TB-mBJ). The lattice constants of the crystals were calculated as 6.03 in the GGA approximation and 5.80 in the LDA approximation for the NaBr crystal, as 6.48 in the GGA approximation and 6.35 in the LDA approximation for the NaI crystal. The calculated structural parametres are in good agreement with experimental results. In our electronic band calculations, the obtained band gaps are underestimated by LDA and GGA functionals compared to empirically derived results. However, the calculated band gaps by Tran-Blaha modified Becke-Johnson potential are in good agreement with experiment. Finally, phonon dispersion and density of states calculations of NaBr and NaI crystals were obtained. The positive frequency values of the crystals in all directions in the curves drawn for both crystals indicate that NaBr and NaI crystals have a dynamically stable structure in the cubic structure.