High-Pressure Band Structure and Structural Stability of EuTe and EuO Compounds

Thumbnail Image
Date
2012
Authors
Rowaida Fakhri Mohammad Dewaikat
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Abstract A First-Principles method is used to calculate the electronic, structural, and magnetic properties of the semiconductors EuTe and EuO in the rocksalt (RS), cesium chloride (CsCl) and zincblende (ZB) structures, using a self-consistent full-potential linearized augmented plane-wave (FP-LAPW) method within the local-spin-density functional approximation (LSDA) and the generalized gradient approximation (GGA). The program used in our calculation is WIEN2K-2010 code. The effect of pressure on the electronic properties of (EuTe and EuO) was investigated, both compounds showed that the stable structure under normal pressure is rocksalt. Transition under high pressure was estimated for both EuTe and EuO compound from RS structure to CsCl structure, this transition is found to be about 12 GPa, 8 GPa, 10 GPa and 11 GPa for EuTe compound using PBE-GGA, LSDA, WC-GGA and PBEsol-GGA methods respectively, and the transition completed to CsCl structure for EuO compound at about 69 GPa, 61 GPa, 64 GPa and 63 GPa using PBE-GGA, LSDA, WC-GGA and PBEsol-GGA methods respectively. It is found also that these compounds are semiconductors under normal or high pressure conditions in the three structures involved in this study. The band structure calculations showed that EuTe compound has indirect band gap energy in RS and ZB structures, and direct but smaller band gap in CsCl structure. Also EuO band gap energy is indirect in RS and ZB structures but direct in CsCl structure. In addition the comparison between different methods of calculation showed that the PBE-GGA method is better in predicting the lattice constant in the RS structure, but PBEsol-GGA and WC-GGA methods better in predicting the bulk modulus (Bo) and transition pressures (Pt).
الملخص لقد تم حساب الخصائص الإلكترونية والمغناطيسية للمركبات شبه الموصلة EuTeو EuOفي حالة التراكيب البلورية التالية الملح الحجري وكلوريد السيزيوم والزنك بلند، باستخدام طريقة الموجات المستوية المعدلة الخطية للجهد تام (FP-LAPW) من خلال تقريب الكثافة المغزلية الموضعية (LSDA) وتقريب الميل الاتجاهي المعمم (GGA) للجهد التبادلي الترابطي. واستخدم برنامج (WIEN2K-code) في حساباتنا. لقد تم دراسة تأثير الضغط المرتفع على الخصائص الإلكترونية للمركبين EuTeو EuOوقد أظهر كلا المركبين أن تركيب الملح الحجري هو التركيب المستقر. لكن تحت تأثير الضغط المرتفع ينتقل كلا المركبين من تركيب الملح الحجري إلى التركيب كلوريد السيزيوم وذلك عند الضغط 12 جيجا باسكال و8 جيجا باسكال و10 جيجا باسكال و 11 جيجا باسكال للمركب EuTe باستخدام الطرق التالية بالتتالي PBE-GGA و LSDA وWC-GGA و GGA، والإنتقال لتركيب كلوريد السيزيوم اكتمل للمركب EuO تقريبا عند 69 جيجا باسكال و 61 جيجا باسكال و 64جيجا باسكال و 63 جيجا باسكال باستخدام الطرق التالية بالتتالي PBE-GGA و LSDA وWC-GGA و PBEsol-GGA. وقد وجد أيضا أن المركبات أشباه موصلات تحت الظروف العادية وتحت الضغط المرتفع في تراكيبها الثلاثة التي درست في هذا البحث. وأظهرت حسابات التركيب الحزمي أن مركب EuTe يحتوي على فجوة طاقة غير مباشرة في كل من تركيب RSوZB، لكنها كانت صغيرة ومباشرة في تركيب CsCl. أيضاً فجوة الطاقة لمركب EuO كانت غير مباشرة في التراكيب RSوZB ولكنها مباشرة في تركيب CsCl. إضافةً إلى ذلك، فإن المقارنة بين الطرق المختلفة للحسابات أظهرت أن طريقة PBE-GGA كانت أفضل في التنبؤ لقيمة ثابت الشبكة في تركيب RS، لكن طريقتي WC-GGA و PBEsol-GGA كانتا أفضل في التنبؤ لقيمة كل من معامل الصلابة (Bo) وضغوط التحول للمادة(Pt) .
Description
Keywords
Citation
Collections