Self-Consistent Field Calculations for the Effect of Pressure and Temperature on Some Properties of Grey Tin Crystal

الموضوعات

علوم تطبيقية وتكنولوجية

الملخص

A large unit cell (LUC) formalism of eight atoms within intermediate neglect of differential overlap (INDO) is used to study some properties of grey tin crystal and to investigate the effect of pressure and temperature on these properties. Correlation corrections are added to this model and taking the spin-orbit splitting into consideration. Cohesive energy, direct band gap, valance band width, conduction band width and hybridized orbitals of the crystal are obtained from the band structure calculations. Bulk modulus, valance charge distribution and x-ray scattering factors are also calculated. All the aforementioned properties are obtained by selecting empirical parameter sets for (LUC-INDO) model. It is found that the equilibrium lattice constant, cohesive energy, x-ray scattering factors are in good agreement with the experimental results. The direct band gap and bulk modulus are greater than the experimental values. The effect of compressive stress on the aforementioned properties is investigated . It is found that the direct band gap, valance band width and p state occupation increase with increasing the compressive stress, whereas the conduction band width and form factors decrease. The reverse of these behaviours are found with the effect of tensile stress. The maximum value of stress is taken to be 1GPa,because at this value Sn transforms to Sn. The effect of temperature on these properties is studied below 1.31oC because beyond this value Sn has phase transition to Sn. The effect of temperature in the present work represents the change of the properties due to the change in the lattice constant of the crystal. It is found that the conduction band width, s state occupation and form factors increase with increasing the temperature, while the direct band gap and valance band width decrease. It is concluded that the (LUC-INDO) method gives good results when choosing optimum empirical parameter sets and it has a reliable prediction for the effect of pressure. This model is deficient for the effect of temperature because the adding of the vibrational contribution to free energy of the crystal is necessary. Abstract

روابط وملفات

التعريف والنوع

رقم الوثيقة

0c2e8ebd-0c6a-4883-94a1-0d1e7614d7ac

رقم العقد

0

نوع الوسائط

Crawler

نوع المحتوى

الرسائل العلمية

صيغة المصدر

رسائل ماجيستير

نوع الملف

pdf text

أسماء الملفات

1002158_1.pdf

بيانات النشر

ترجمة العنوان

حسابات المجال المتوافق ذاتيا لتأثير الضغط ودرجة الحرارة في بعض خواص بلورة القصدير الرمادي

ألقاب المؤلفين

[{"name_ar":"Ahmed M. Abdul-Lettif ","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"},{"name_ar":"Mudar A. Abdul - Sattar","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"},{"name_ar":"محمد غانم مردان","title_ar":"اعداد","title_en":"Preparation"}]

اللغة

English

المصدر والدورية

اسم المصدر

Self-Consistent Field Calculations for the Effect of Pressure and Temperature on Some Properties of Grey Tin Crystal

المحتوى والصفحات

عدد الصفحات

0

ترجمة الملخص

استعملت طريقة خلية الوحدة الكبيرة (LUC) بثماني ذرات مع تقريب الإهمال المتوسط للتداخل التفاضلي (INDO) لدراسة بعض خواص بلورة القصدير الرمادي، ولدراسة تأثير الضغط ودرجة الحرارة في هذه الخواص. تمت إضافة تصحيحات الترابط مع الأخذ بالحسبان الانشطار البرمي المداري. تم الحصول على كل من طاقة الترابط وفجوة الطاقة المباشرة وعرض حزمة التكافؤ وعرض حزمة التوصيل والمدارات المهجنة للبلورة من خلال حسابات التركيب الحزمي. وكذلك تم حساب معامل المرونة الحجمي، توزيع شحنة التكافؤ وعامل تشكيل الأشعة السينية. تم الحصول على الخواص المذكورة باختيار مجموعة معلمات شبه تجريبية لنموذج (LUC-INDO). وقد وجد أن ثابت الشبيكة عن نقطة التوازن وطاقة الترابط وعامل تشكيل الأشعة السينية في توافق جيد مع القيم العملية بينما كانت قيمة فجوة الطاقة ومعامل المرونة الحجمي اكبر من القيم العملية.وقد درس تأثير اجهاد كبس في الخواص المذكورة سابقاً ووجد أن فجوة الطاقة وعرض حزمة التكافؤ واشغال الحالة p تزداد مع زيادة اجهاد كبس، بينما يحصل نقصان في عرض حزمة التوصيل وعامل تشكيل الأشعة السينية. وقد وجد أن تصرف هذه الخواص معاكس لتصرفها مع اجهاد سحب. اعتمدت أعلى قيمة للإجهاد لتكون (1 GPa) لأن القصدير يتحول من طور إلى طور عند هذه القيمة من الاجهاد تقريباً.تمت دراسة تأثير الحرارة في الخواص المذكورة سابقاً. إن تأثير الحرارة في هذا العمل يمثل التغير في الخواص الناتج من تغير ثابت الشبيكة للبلورة مع تغير درجة الحرارة. وقد وجد أن عرض حزمة التوصيل واشغال الحالة s وعامل تشكيل الأشعة السينية تزداد مع زيادة درجة الحرارة، في حين يحصل نقصان في فجوة الطاقة وعرض حزمة التكافؤ. وقد درس تأثير درجة الحرارة بمدى لا يتجاوز 13.2oC بسبب انتقال القصدير من الطور إلى الطور عند هذه الدرجة.استنتج من هذا العمل إن أنموذج LUC-INDO يعطي نتائج جيدة فيما إذا تم اختيار قيم مثلى للعوامل شبه التجريبية، ويمكن أن يعطي توقعاً جيداً لتأثير الضغط. ولدراسة تأثير الحرارة بشكل كامل، فإن إضافة الإسهام الاهتزازي للطاقة يعد ضرورياً.

كلمات الباحثين

grey tin, LUC-INDO model, pressure effect, temperature effect, direct band gap, valence band width, conduction band width, bulk modulus, charge distribution

إشراف وإعداد

الإشراف

Ahmed M. Abdul-Lettif , Mudar A. Abdul - Sattar

الإعداد

محمد غانم مردان

الاقتباسات الببليوغرافية