Investigation of Some Physical Properties of Xrhse (x=p, Bi, As) Crystals at Different Pressures by Density Functional Theory

Abstract

Bu tez çalışmasında AsRhSe, BiRhSe ve PRhSe kristallerinin yapısal, elektronik, elastik ve optik özellikleri Yoğunluk Fonksiyoneli (YFT) ile Genelleştirilmiş Gradyent Yaklaşımı altında ABINIT bilgisayar programı kullanılarak incelenmiştir. İlk olarak yapısal optimizasyon ile kristallerin örgü parametreleri P=0 (temel durum), 10, 20 ve 30 GPa basınç değerleri için teorik olarak hesaplanmıştır. AsRhSe, BiRhSe ve PRhSe kristallerinin birim hücreleri ve bağ uzunlukları VESTA bilgisayar programıyla elde edilmiştir. Ardından elektronik özellikleri çalışılarak, kristallerin elektronik band grafikleri ile toplam ve kısmı durum yoğunlukları hesaplanmıştır. Yapılan hesaplamalar sonucu AsRhSe, BiRhSe ve PRhSe kristallerinin indirekt geçişe sahip yarıiletkenler oldukları bulunmuştur. Elastik özelliklerin ve basınç altındaki değişimlerinin hesaplanabilmesi için elastik sertlik katsayıları hem temel durumda hem de basınç altında hesaplanmıştır. Bu değerler kullanılarak Bulk, Kesme ve Young modülleri, Poisson oranı, Zener anisotropi faktörü ile esneklik katsayısı ifadeleri hesaplanmıştır. Son olarak kompleks dielektrik fonksiyonu ve ardından yansıtma, soğurma, kırılma indeksi, sönüm katsayısı, birim hücredeki valans elektronların etki sayısı ve hacimsel kayıp enerji fonksiyonu hesaplanarak, bu kristallerin optik özellikleri ortaya konmuştur.

In this thesis, the structural, electronic, elastic and optical properties of AsRhSe, BiRhSe and PRhSe crystals were investigated using the ABINIT computer program under the Generalized Gradient Approximation with Density Functional Theory (DFT). First, the lattice parameters of the crystals were calculated theoretically for P=0 (ground state), 10, 20 and 30 GPa pressure values by performing structural optimization. Unit cells and bond lengths of AsRhSe, BiRhSe and PRhSe crystals were obtained by VESTA computer program. Then, by studying their electronic properties, the total and partial density of states and the electronic band graphs of the crystals were calculated. As a result of the calculations, AsRhSe, BiRhSe and PRhSe crystals were found to be semiconductors with indirect transition. In order to calculate the elastic properties and their changes under pressure, the elastic stiffness coefficients were calculated both in the ground state and under pressure. Bulk, Shear and Young's modulus, Poisson ratio, Zener anisotropy factor and elasticity coefficient expressions were calculated using these values. Finally, the optical properties of these crystals are revealed by calculating the complex dielectric function and then the reflection, absorption, refractive index, extinction coefficient, the effect number of the valence electrons in the unit cell and the volume loss energy function.