مقاله پژوهشی: ویژگی های ساختاری، الکترونی و اپتیکی انبوهه و تک لایه دی کلکوژنیدهای آهن FeX۲ (X=S, Se, Te) با استفاده از نظریه تابعی چگالی

در این مطالعه ویژگی­های ساختاری، الکترونی و اپتیکی دی کلکوژنیدهای آهن FeX۲ (X=S, Se, Te) در حالت انبوهه و تک لایه با استفاده از روش امواج تخت بهساخته خطی با پتانسیل کامل (FP-LAPW) در چارچوب نظریه تابعی چگالی (DFT) و با استفاده از کد محاسباتی Wien۲k مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می­دهند که ترکیبات FeX۲   در حالت انبوهه، نیمه­رسانای غیرمغناطیسی با شکاف مستقیم در نقطه گاما هستند. در حالی که این ترکیبات در حالت تک لایه، فرومغناطیس بوده و ویژگی فلزی از خود نشان می­دهند. ساختار نواری و شکاف انرژی انبوهه FeX۲ با تقریب­های GGA-PBE و GGA-mbj محاسبه و مورد مقایسه قرار گرفته­اند. نتایج حاصله نشان می­دهد که تابع بک جانسون مقدار بهتری برای شکاف انرژی پیشنهاد می­دهد. تمامی طیف­های اپتیکی مانند قسمت حقیقی و موهومی تابع دی­الکتریک، ضریب جذب، ضریب بازتاب، ضریب شکست، ضریب خاموشی، رسانندگی و طیف اتلاف انرژی الکترون در هر دو حالت انبوهه و تک لایه محاسبه و نتایج گزارش و بررسی شده است. با توجه به نتایج بدست آمده در محدوده انرژی فرابنفش، ضریب جذب و ضریب بازتاب تمامی ترکیبات FeX۲  در حالت انبوهه به مراتب بیشتر از حالات تک لایه است و با توجه به مقدار کمابیش بزرگ این ضرایب، استفاده از ساختارهای انبوهه به منظور محافظ موج الکترومغناطیس فرابنفش در این محدوده انرژی مفیدتر است. در حالی که در محدوده نور مرئی، با توجه به یکسان بودن ضریب جذب و کمتر بودن ضریب بازتاب حالت تک لایه نسبت به حالت انبوهه، استفاده از ساختارهای تک لایه به منظور لایه­های جاذب در سلول­های خورشیدی دارای بازدهی بیشتری می­باشد. ضریب جذب بالا و پهن در ناحیه نورمرئی و فرابنفش­، این ترکیبات را گزینه­های مناسبی برای استفاده در ابزار فوتوالکتریک و سلول­های خورشیدی می­کند. لازم به ذکر است، از آنجایی که ترکیبات تک لایه دارای ویژگی مغناطیسی می­باشند، تمامی محاسبات حالت تک لایه در حالت اسپین قطبیده انجام شده است.

Keywords:

دی کلکوژنیدهای آهن , نظریه تابعی چگالی , ویژگی الکترونی , ویژگی اپتیکی , اسپین قطبیده