دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته فیزیک

تمایل :نانو فیزیک

عنوان : مطالعه تئوری

دانشگاه صنعتی شاهرود

دانشکده : فیزیک

رشته : نانوفیزیک

عنوان :

مطالعه تئوری خواص مغناطیسی نیمرسانای  ZnS TM

 

استادان راهنما :

دکتر مرتضی ایزدی فرد

دکتر محمد ابراهیم قاضی

 

پایان نامه کارشناسی ارشد جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد

بهمن

1391

واسه رعایت تکهایی از متن پایان نامه مثلا :

(ممکنه هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزه یا بعضی نمادها و اشکال درج نشه ولی در فایل دانلودی همه چیز منظم و کامله)

فهرست مطالب

فصل اول : مقدمه

1-1   مقدمه

2

1-2  نیمرساناهای مغناطیسی رقیق 

2

1-3  ساختار بلوری

4

1-4  ساختارنواری

6

1-5  نظریه مغناطیسی مواد

7

1-5-1 مغناطش

7

1-5-2 پارامغناطیسا

8

1-5-3  فرومغناطیسا

9

1-5-4  دیامغناطیسا

10

1-5-5  پادفرومغناطیسا

10

1-5-6 فری مغناطیسا

10

1-6  برهم عمل دوقطبی دوقطبی

11

1-7  برهم عمل تبادلی

12

فصل دوم : نظریه پیرو چگالی و حل معادلات کوهن – شم

2-1  مقدمه

16

2-2  روش کوانتومی حل یک سیستم بس ذره ای

17

2-3  تقریب بورن – اپنهایمر

19

2-4  تقریب هارتری – فوک

21

2-5  چگالی الکترونا

23

2-6  نظریه تابعی چگالی

25

2-7  نظریه توماس – فرمی

26

2-8  قضایای هوهنبرگ – کوهن

28

2-8-1 قضیه اول هوهنبرگ – کوهن

28

2-8-2 قضیه دوم هوهنبرگ – کوهن

30

2-9  معادلات تک الکترونی کوهن – شم

31

2-10 پیرو انرژی تبادلی – اتحاد

35

2-10-1 تقریب چگالی موضعی

35

2-10-2 تقریب شیب زیاد شده

36

2-10-3 تقریب شیب زیاد شده وو – کوهن

38

2-10-4 تابعای هیبرید

38

2-11 روشای حل معادلات کوهن – شم

39

2-11-1 روش امواج تخت بهتر شده (APW)

40

2-11-2 روش امواج تخت بهتر شده خطی (LAPW)

41

2-11-3 روش امواج تخت بهتر شده خطی با اوربیتالای موضعی (LAPW+LO)

42

فصل سوم : مروری بر کارای بقیه

3-1  تحقیقات تئوری

44

3-1-1  سولفیدروی خالص (ZnS)

44

3-2  مروری بر کارای نظری انجام شده روی DMSا

46

3-2-1 ZnS:Cr 

46

3-2-2  ZnS:Mn 

48

3-2-3  ZnS:Fe  

50

3-3  تحقیقات تجربی

54

3-3-1 ZnS:Cr 

54

3-3-2 ZnS:Fe  

57

3-3-3  ZnS:Mn 

60

فصل چهارم : بررسی خواص الکترونی ومغناطیسی ZnS خالص و آلایش یافته با عناصرواسطه

4-1  جزئیات محاسبات

64

4-1-1  بهینه سازی پارامترهای ورودی

65

4-2 بررسی خواص مغناطیسی نیمرساناهای ZnS:TM

71

4-2-1 فاز پایدار حالت پایه نیمرساناهای ZnS:TM

71

4-2-2 محاسبه ساختارنواری

74

4-2-3 چگالی حالات (DOS)

83

4-2-3-1 بررسی چگالی حالات و خواص مغناطیسی ZnS خالص

83

4-2-3-2 بررسی چگالی حالات و خواص مغناطیسی ZnS آلاییده با عناصر مغناطیسی

86

4-3-3 بررسی گشتاورهای مغناطیسی در نیمرساناهای ZnS:TM

96

نتیجه گیری

98

مراجع

100

 

 

فهرست اشکال

 

فصل اول

شکل ( 1-1 ) : ساختار مکعبی زینک بلند

4

شکل (1 -2 ) : ساختار شش گوشی وورت سایت که از دو زیر شبکه تنگ پکیده شش گوشی تشکیل شده
بردارهای  ، بردار انتقال ابتدایی و نقاط انتهایی بردارهای پایه ،  در شکل نشونه

5

شکل ( 1- 3) : ساختار نواری ZnS که با روش امواج تخت بهبودیافته خطی بدست آمده

6

فصل دوم

شکل ( 2-1 ) : جدا سلول واحد به I : ناحیه بین جایگاهی ، II : درون کرها

40

فصل سوم

شکل ( 3-1 ) : ساختارنواری سولفیدروی خالص

45

شکل ( 3-2 ) : ساختار نواری با قطبش اسپینی واسه نمونه های ZnS آلاییده با کروم ، الف)اسپین بالا ، ب) اسپین پایین

46

شکل( 3-3 ) : نمودار چگالی حالات کلی سولفیدروی آلاییده با کروم

47

شکل ( 3-4 ) : ساختار نواری با قطبش اسپینی مثلا سولفیدروی آلاییده با 25% منگنز ،الف) اسپین پایین ، ب) اسپین بالا

48

شکل ( 3-5 ) : نمودار چگالی کلی حالات سولفیدروی آلاییده اون با 25% منگنز(ZnS:Mn)

49

شکل ( 3-6 ) : ساختار نواری با قطبش اسپینی واسه نمونهZnS:Fe ، الف) اسپین پایین ،ب) اسپین پایین بالا

50

شکل ( 3-7 ) : نمودار چگالی حالات کلی و جزئی سولفیدروی آلاییده با 25% آهن(ZnS:Fe)

51

شکل ( 3-8 ) : مقایسه گاف نواری (ب) و ثابت شبکه (الف) نمونه آلاییده سولفیدروی برحسب نوع ناخالصی

52

 

شکل( 3-9 ) : مقایسه فاز فرومغناطیس و آنتی فرومغناطیس واسه سولفیدروی آلاییده با فلزات واسطه  (V, Cr, Mn , Fe, Co, Ni)       

53

شکل( 3-10 ) : طیفXRD نمونه های ZnS:Cr

55

شکل( 3-11 ) : ثابت شبکه طبق درصد ناخالصیای  نمونه های ZnS:Cr

55

شکل ( 3-12 ) : طیف جذبی نمونه های خالص و  آلاییده با کروم

56

شکل( 3-13 ) : نمودار تغییرات گاف نواری نمونه های آلاییده در مقایسه با نمونه خالص سولفیدروی

56

شکل ( 3-14 ) : طیف XRD نمونه های ZnS:Fe 

57

شکل( 3-15 ) : طیف جذبی نمونه های ZnS:Fe مطالعه شده 

58

شکل ( 3-16 ) : حلقه پسماند نمونه های ZnS:Fe با درصدهای آلایش متفاوت

59

شکل ( 3-17 ) : طیف XRD نمونه ZnS:Mn 

60

شکل ( 3-18 ) : طیفای XRD ثبت شده واسه نمونه های سولفیدروی خالص و آلاییده با 03/0% منگنز و کروم

61

شکل ( 3-19 ) : حلقه پسماند نمونه های خالص و آلاییده سولفیدروی  

62

فصل چهارم

شکل ( 4-1 ) : تغییرات انرژی کل برحسب حجم در نمونه ZnS خالص

69

شکل ( 4-2 ) : تغییرات انرژی کل برحسب حجم در نمونه سولفیدروی آلاییده با 25% کروم

69

شکل (4-3) : تغییرات انرژی کل برحسب حجم در نمونه سولفیدروی آلاییده با 25% منگنز

70

شکل ( 4-4 ) : ساختارنواری نمونه خالص ZnS 

75

شکل ( 4-5 ) : ساختارنواری نمونه ZnS:Cr(6
25%) در فازفرومغناطیس با استفاده از تقریب GGA، الف) اسپین پایین ، ب) اسپین بالا

76

شکل (4-6) : ساختارنواری نمونه ZnS:Cr(12
5%) در فازفرومغناطیس با استفاده از تقریب GGA ، الف) اسپین پایین ، ب) اسپین بالا

76

شکل ( 4-7 ) : ساختارنواری نمونه ZnS:Cr(25%) در فازفرومغناطیس با استفاده از تقریب GGA، الف) اسپین پایین ، ب) اسپین بالا

77

 

شکل (4-8) : ساختارنواری نمونه ZnS:Cr(25%) در فازفرومغناطیس با استفاده از تقریبEECE، الف) اسپین پایین ، ب) اسپین بالا

77

شکل( 4-9 ) : ساختارنواری نمونه ZnS:Fe(6
25%) در فازفرومغناطیس با استفاده از تقریب GGA ، الف) اسپین پایین ، ب) اسپین بالا

78

شکل( 4-10 ) : ساختارنواری نمونه ZnS:Fe(6
25%) در فازفرومغناطیس با استفاده از تقریبEECE ، الف) اسپین پایین ، ب) اسپین بالا

78

شکل ( 4-11 ) : ساختارنواری نمونه ZnS:Fe(12
5%) در فازفرومغناطیس با استفاده از تقریب GGA ، الف) اسپین پایین ، ب) اسپین بالا

79

شکل ( 4-12 ) : ساختارنواری نمونه ZnS:Fe(12
5%) در فازآنتی فرومغناطیس با استفاده از تقریب GGA

79

شکل ( 4-13) : ساختارنواری نمونه ZnS:Fe(25%) در فازفرومغناطیس با استفاده از تقریب GGA ، الف) اسپین پایین ، ب) اسپین بالا

80

شکل ( 4-14) : ساختارنواری نمونه ZnS:Mn(6
25%) در فازآنتی فرومغناطیس با استفاده از تقریب GGA 

80

شکل ( 4-15 ) : ساختارنواری نمونه ZnS:Mn(12
5%) در فازآنتی فرومغناطیس با استفاده از تقریب GGA

81

شکل ( 4 -16) : ساختارنواری نمونه ZnS:Mn(25%) در فازآنتی فرومغناطیس با استفاده از تقریب GGA

81

شکل (4 -17) : ساختارنواری نمونه ZnS:Mn(25%) در فازآنتی فرومغناطیس با استفاده از تقریبEECE

81

شکل ( 4-18) : چگالی حالات کلی محاسبه شده واسه سولفیدروی خالص

83

شکل ( 4-19 ) : چگالی حالات کلی سولفیدروی (اسپین بالا) و چگالی حالتای جزئی اوربیتالای s و p اتم روی 

84

شکل ( 4-20 ) : چگالی حالات کلی سولفیدروی (اسپین بالا) وهمچنین چگالی حالتای جزئی مربوط به اوربیتال s وp اتم سولفور

85

شکل( 4-21 ) : چگالی حالتای کلی و جزئی سولفیدروی آلاییده با 25% اتم کروم الف) اوربیتال s ،ب) اوربیتال p ،ج) اوربیتال d اتم کروم
به خاطر مقایسه سهم هر یک از اوربیتالا در چگالی حالتای کل ، چگالی حالت کل هم در این شکل هانمایش داده شده

88

شکل( 4-22 ) : چگالی حالتای کلی  و جزئی نمونه سولفیدروی آلاییده با کروم الف) با آلایش 25/6% ب) با آلایش 5/12% 

88

شکل( 4-23 ) : چگالی حالتای کلی و جزئی نمونه :Cr(25%) ZnS ، الف) با استفاده از تقریب GGA ، ب) با استفاده از تقریب EECE 

89

شکل(4-24) : چگالی حالتای کلی و   جزئی نمونه های سولفیدروی آلاییده با منگنز الف) با آلایش 25/6 % ،ب) با آلایش 5/12% ،ج) با آلایش 25% که با استفاده از تقریب GGA محاسبه شدن ، د) ج) با آلایش 25% با استفاده از تقریب EECE محاسبه شده

92

شکل(4-25) : چگالی حالتای کلی و   جزئی نمونه های سولفیدروی آلاییده با آهن الف) با آلایش 25/6 % ،ب) با آلایش 5/12% در فاز آنتی فرومغناطیس ،ج) با آلایش 5/12% در فاز فرومغناطیس ، د) با آلایش 25% از اتم آهن

95

 

فهرست جداول

فصل اول

جدول (1-1) : مقادیر گاف نواری و ثابت شبکه بعضی ترکیبات گروه II-VI 

3

فصل سوم

جدول (3-1) : مقادیر ثابتای شبکه و گافای نواری گزارش شده در کارای بقیه

44

جدول (3-2) : ثابت شبکه و گاف نواری با استفاده از تقریب GGA و LDA

45

جدول ( 3-3 ) : مقادیر ثابت شبکه محاسبه شده واسه درصدهای آلایش متفاوت آهن

57

جدول ( 3-4 ) : مقادیر گاف نواری بدست اومده واسه درصدهای آلایش متفاوت آهن

58

جدول ( 3-5 ) : مقادیر ثابت شبکه واسه نمونه های خالص و آلاییده سولفیدروی با منگنز و کروم

61

فصل چهارم

جدول ( 4- 1) : مقادیر شعاع مافین تین واسه اتمای Zn ، S ، Cr ، Mn و Fe در هر کدوم از ترکیبات

65

جدول ( 4-2 ) : مقادیر شعاع یونی عناصر شرکت کننده در نمونه های آلاییده سولفیدروی

67

جدول ( 4-3 ): مقادیر ثابتای شبکه بدست اومده مثلا خالص و آلاییده با درصدهای ناخالصی متفاوت کروم ، آهن و منگنز

68

جدول (4-4): انرژی کل سیستم ZnS:TM در فازهای مغناطیسی جور واجور در تقریب GGA

72

جدول (4-5): انرژی کل سیستم ZnS:TM در فازهای مغناطیسی جور واجور در تقریب EECE

72

جدول (4-6): مقایسه انرژی کل حالت پایه سیستم ZnS:TM در فازهای مغناطیسی جور واجور  در تقریب GGA

73

جدول (4-7): مقایسه انرژی کل حالت پایه سیستم ZnS:TM در فازهای مغناطیسی جور واجور  در تقریب EECE

73

جدول (4-8) : مقادیر گاف نواری در فاز پایدار حالت پایه ZnS:TM

82

جدول (4-9) : گشتاورمغناطیسی سولفیدروی آلاییده با یونای مغناطیسی آهن ، کروم و منگنز

97

 

فصل اول

مقدمه


1-1 مقدمه

هدف اصلی در صنعت اسپینترونیک ،کنترل وبکارگیری اسپین الکترونا ، علاوه بربار اوناس
ازچشم اندازه های این صنعت میشه به ساخت حافظه های غیرفرارسریع ، افزایش سرعت پردازش اطلاعات ،کاهش توان مصرفی و افزایش پکیدگی مدارهای مجتمع اشاره کرد
در این صنعت از ترکیباتی استفاده می شه که اول اینکهً تکنولوژی لازم واسه تهیه اونا باشه وثانیاً دمای گذارآنا بزرگ ( نزدیک دمای اتاق ) باشه
                                                                                                             تحقیقات نظری انجام شده در این مورد نشون میدن که تنها ترکیبات پایه با گاف نواری بزرگتردمای گذار بالاتری از خود نشون میدن
دمای گذار بالا جاییه که میشه این ترکیبات رو تجاری کرد

1-2 نیمرساناهای مغناطیسی رقیق

آلایش ترکیبات نیمرسانا با عناصرواسطه ( Cr , Mn , Fe , Co , Ni ) می تونه منجربه تولید موادی شن که خاصیت مغناطیسی ازخود نشون میدن که به اینجور ترکیباتی اصطلاحاً نیمرساناهای مغناطیسی رقیق شده (DMS) می گن
                                                                               یه دسته از ترکیباتی که در تولید DMSا به عنوان ترکیب پایه استفاده می شن ترکیبات گروه     II-VI  هستن
ترکیبات این گروه دارای گاف نواری پهن ومستقیم هستن
این ترکیبات توانایی پخش نور حتی در دمای اتاق رو دارن به خاطر همین این ترکیبات کاندیدای مناسبی واسه ساخت قطعات اسپینترونیکی و اپتوالکترونیکی هستن
گاف نواری و ثابت شبکه بعضی از این ترکیبات در جدول  (1-1) گزارش شده

جدول (1-1) : مقادیر گاف نواری و ثابت شبکه بعضی ترکیبات گروه II-VI ]1[

نمونه ثابت شبکه(  ) گاف نواری (eV)
ZnS 41/5 68/3
ZnSe 67/5 7/2
ZnTe 10/6 26/2

سولفیدروی (ZnS) یک نیمرسانای مهم ازترکیبات گروه II-VIه
که اتمای Zn وS به ترتیب در گروه II و VI جدول تناوبی قرار دارن
اوربیتالای اتمی لایه آخر روی (3d,4s) است درحالی که واسه اتم S (3s,3p) است
اتم Zn دارای عدداتمی 30 ، شعاع اتمی 133/0 نانومتر و شعاع یونی 074/0 نانومتراست درحالیکه اتم S دارای عدداتمی 16، شعاع اتمی 101/0 نانومتر و شعاع یونی 184/0نانومتراست ]1[
گاف نواری این ماده دردمای اتاق در حدود 68/3  الکترون ولته
حدود این گاف نواری نشون میده که حدود  طول موجای طیف اپتیکی شفافه
نوع و
com/?checkout=7349″ method=”post” name=”frm_jahanpay7349″>com/?checkout=3113″ method=”post” name=”frm_jahanpay3113″>

بی معطلی پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار میگیره

و در جدا از اینکه فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شه

پشتیبانی سایت :        ****       serderehi@gmail
com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارین می تونین مبلغ مورد نظر واسه هر فایل رو کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز رو به ایمیل ما ارسال کنین تا فایل رو از راه ایمیل دریافت کنین

***  *** ***

متن کامل در سایت sabzfile.com