ساختار الکترونی ترکیبات ral2 و ux2 با استفاده از روش انرژی تبادلی دقیق برای الکترون های همبسته (eece)

امروزه نظریه تابعی چگالی و دسته معادلات تک ذره کان- شم که بر پایه این نظریه استخراج شده اند، به عنوان یک روش اساسی جهت محاسبات ساختار الکترونی جامدات مطرح می باشد. اما تاکنون فرمول بندی جامعی برای تابعی انرژی تبادلی– همبستگی که در این دسته معادلات وجود دارد، ارایه نشده است. مهم ترین تقریب هایی که برای محاسبه این عبارت استفاده می-شوند، تقریب چگالی موضعی lsda و شکل تکمیل شده آن یعنی تقریب شیب تعمیم یافته gga می باشند که در طیف وسیعی از مسایل جواب های قابل قبول و منطبق با نتایج تجربی ارایه داده اند. اما نقطه ضعف این تقریب ها بکارگیری آنها جهت توصیف ترکیبات همبسته قوی است. به همین دلیل در دو دهه اخیر روش های اصلاح شده مختلفی ارائه شده اند که به نام نظریه های نواری همبسته مشهور می باشند. موفق ترین این روشها در محاسبات بلورها تاکنون روش lsda+u بوده است. علی رغم مزیت ها و موفقیت های بزرگ این روش یکی از مشکلات بکارگیری آن این است که می بایست پارامتر هابارد u ( شدت دافعه کولنی ) و ثابت تبادلی j را از قبل محاسبه کنیم. همچنین موفق ترین این روش ها در محاسبه خواص اتم ها و مولکول ها در علم شیمی استفاده از تابعی های هیبرید بوده است. در سال 2006 میلادی پاول نواک و همکارانش یک تابعی وابسته به اربیتال برای دستگاه های همبسته قوی پیشنهاد کرده اند که در آن بخش تبادلی– همبستگی تابعی lda یا gga متناظر با زیر فضای حالت های الکترون های همبسته حذف شده و عبارت تبادلی هارتری– فوک متناظر جانشین آن شده است. این روش با نام روش انرژی تبادلی دقیق برای الکترون های همبسته (eece)، به صورت موفقیت آمیزی برای ترکیبات حاوی ترازهای d3 و f4 به کار گرفته شده است. تشابه تابعی eece با تابعی های هیبرید از لحاظ ساختار باعث پیاده سازی بعضی از این تابعی ها و استفاده از آنها بر پایه این روش تحت روش fp-(l)apw در نسخه های جدید کد wien2k شده است. ما در این پایان نامه خواص ساختاری، الکترونی و مغناطیسی ترکیبات (r=nd, sm, eu, gd, tb) 2ral و را با استفاده از تابعی های هیبرید بر پایه روش eece و همچنین روش lda+u به وسیله کد wien2k محاسبه و بررسی کرده ایم. سپس نتایج به دست آمده از هر روش را با نتایج تجربی مقایسه کرده ایم. در محاسبات مربوط به ترکیبات 2ral تراز f4 و در محاسبات مربوط به بلور 2ubi تراز f5 را به عنوان تراز همبسته انتخاب کرده ایم. خواص ساختاری ترکیبات 2ral را با به دست آوردن منحنی انرژی بر حسب حجم و محاسبه ثابت شبکه، مدول حجمی و مشتق آن نسبت به فشار بررسی کرده ایم. برای بررسی خواص الکترونی منحنی چگالی حالت ها و ساختار نواری را رسم کرده ایم و با نمودارهای طیف نمایی تجربی مقایسه کرده ایم. همچنین برای مطالعه خواص مغناطیسی گشتاور مغناطیسی اسپینی و مداری این ترکیبات را محاسبه کرده ایم. نتایج محاسبات ما نشان می دهد که استفاده از تابعی های هیبرید بر پایه روش eece علاوه بر صرفه جویی در وقت و هزینه منجر به ارایه نتایجی قابل مقایسه با روش lda+u می شود و حتی در برخی از موارد به مقادیر تجربی نزدیک ترند. انعطاف پذیر بودن این تابعی ها به دلیل وجود ضریب ? می تواند این روش را بسیار پرکاربردتر از روش lda+u سازد.