Electronic and Structural Properties of SCSb and Sc Punder High Pressure
Date
2009
Authors
Hani Ghaleb Yousif Najji
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
In the present study, the Full-Potential Linearized Augmented Plane Wave method that depends on the Density Functional Theory was used to investigate the structural phase transformations of ScSb and ScP compounds under high pressure.
In these calculations, the local density approximation (LDA) and the gradient generalized approximation (GGA) for the exchange correlation potential have been used . For ScSb the equations of state (EOS's) of rock- salt(RS), cesium chloride(CsCl), zincblende(ZB) and wurtzite(WZ) have been calculated, from these (EOS's), it is found that a transition under high pressure is occurred from rock salt structure to cesium chloride structure.
The transition pressure and the structural properties have also been calculated, the energy band gap for all phases of ScSb have been calculated and (-0.873,-0.683, 1.434, 1.481) eV band gaps were found and indicating that ScSb is semimetals and semiconductors respectively.
The same work was done for ScP using the same method. A number of transition phases are predicted for ScP ; rocksalt to cesium chloride and wrutzite to zincblende. The transition pressure for each case was calculated. The structural properties have also been calculated, Finally the energy band gap for each phase was investigated.
(-0.787,-0.583, 1.578, 1.6249)eV energy band gaps are found, which means that ScP behaves as metal, semimetal and semiconductor respectively.
The most important results of this study are:
1.the structural parameters agree very well with the available experimental data and the other theoretical calculations.
2.the transition from structure to another is possible under high pressure, for ScSb the transition pressure from rocksalt to cesium chloride was found to be (31.5)GPa by LDA method and 35.4 GPa by GGA method.
3.For ScP the transition pressure from rocksalt to cesium chloride was found to be 69 GPa and from wurtzite to zincblende was found to be 84GPa by LDA method, while the transition pressure from rocksalt to cesium chloride was found to be 73.4 GPa and from wurtzite to zincblende was found to be 88 GPa by GGA method .
4.ScSb behaves as semimetal for rocksalt, metal for cesium chloride and semiconductor for zincblende and wurtzite phases using both LDA and GGA methods.
5.ScP behaves as semimetal for rocksalt, metal for cesium chloride and semiconductor for zincblende and wurtzite phases using both LDA and GGA methods.
6.Rocksalt was found to be the ground state for ScSb and ScP compound at ambient conditions.
تم استخدام اسلوب الجهد المزيد والتام ذو الموجات المستوية الخطية والذي يعتمد بدوره على نظرية توزيع كثافة الشحنات داخل الفلزات والتي يستخدم فيها اكثر من اسلوب تقريبي مثلLDA) ) و (GGA ) في دراسة مركب ScSb. تم حساب معادلة الحالة لكل التراكيب الممكنة مثل rocksalt, cesium chloride, zincblende, wurtzite, وتم تحديد ابعاد البلورة لكل تركيب وحساب الحجم والضغط الذي تتكون عنده كل بلورة ومن ثم تم حساب الضغط الانتقالي والذي يتحول عنده تركيب موجود الى تركيب اخر مثل الانتقال من تركيب rocksalt الى تركيب . cesium chloride تم ايضا حساب طاقة الفجوة لكل تركيب من التراكيب المذكورة حيث وجد انها تتراوح ما بين (0-1.48 )الكترون فولت مما يعني أن هذا المركب قد يكون موصلاً أو شبه موصل. بنفس الطريقة تم دراسة مركب ScP حيث تم تحديد الانتقال التركيبي وحساب الضغط الانتقالي من تركيبrocksaltالى تركيب cesium chloride ومن تركيب wurtzite الى تركيب zincbende ، وقد تم حساب معادلة الحالة لكل من التراكيب السابقة وتم تحديد ابعاد البلورة في كل حالة وحساب طاقة الفجوة حيث تبين ان طاقة الفجوة لهذا المركب تتراوح ما بين ( 0-1.6249 ) الكترون فولت مما يعني ان هذا المركب قد يكون موصلاً أو شبه موصل. من الدراسة السابقة استطعنا الحصول على النتائج التالية: 1.ان الحسابات التي حصلنا عليها تتطابق بشكل كبير مع الحسـابات السـابقة النظريـة والتجريبية. 2.في مركب ScSb، تم الانتقال من تركيبrocksaltالى تركيب كلوريد السيزيوم cesium chlorideعند ضغط عالي مقداره 31.5 جيجا باسكال باستخدام طريقة LDAو35.4 جيجا باسكال باستخدام طريقة GGA . 3.في مركب ScP ، تم الانتقال ايضا من تركيب rocksalt الى تركيب كلوريد السيزيوم cesium chloride)) عند ضغط عالي مقداره 69 جيجا باسكال باستخدام طريقة LDA ، و73.4 جيجا باسكال باستخدام طريقة GGA ، كما تم ايضا الانتقال من تركيب wurtziteالى تركيب zincblende عند ضغط عالي مقداره 84 جيجا باسكال باستخدام طريقة LDA ، و 88 جيجا باسكال باستخدام طريقة GGA . 4.من حساب طاقة الفجوة تبين ان مركب ScSb يسلك سلوك اشباه المعادن في تركيب ال rocksalt وسلوك المعادن في تركيب كلوريد السيزيوم cesiumchloride وسلوك اشباه الموصلات في تراكيب ال zincblende و wurtzite باستخدام طريقتي LDA و GGA . 5.من حساب طاقة الفجوة تبين ايضا ان مركب ScP يسلك سلوك اشباه المعادن في تركيبال rocksalt وسلوك المعادن في تركيب كلوريد السيزيومcesiumchloride واشباه الموصلات في تركيبي zincblende و wurtzite باستخدام طريقتي LDA و GGA . 6. تركيب rocksalt هو التركيب الاساسي والطبيعي لمركبي ScSb و ScP تحت الظروف العادية.
تم استخدام اسلوب الجهد المزيد والتام ذو الموجات المستوية الخطية والذي يعتمد بدوره على نظرية توزيع كثافة الشحنات داخل الفلزات والتي يستخدم فيها اكثر من اسلوب تقريبي مثلLDA) ) و (GGA ) في دراسة مركب ScSb. تم حساب معادلة الحالة لكل التراكيب الممكنة مثل rocksalt, cesium chloride, zincblende, wurtzite, وتم تحديد ابعاد البلورة لكل تركيب وحساب الحجم والضغط الذي تتكون عنده كل بلورة ومن ثم تم حساب الضغط الانتقالي والذي يتحول عنده تركيب موجود الى تركيب اخر مثل الانتقال من تركيب rocksalt الى تركيب . cesium chloride تم ايضا حساب طاقة الفجوة لكل تركيب من التراكيب المذكورة حيث وجد انها تتراوح ما بين (0-1.48 )الكترون فولت مما يعني أن هذا المركب قد يكون موصلاً أو شبه موصل. بنفس الطريقة تم دراسة مركب ScP حيث تم تحديد الانتقال التركيبي وحساب الضغط الانتقالي من تركيبrocksaltالى تركيب cesium chloride ومن تركيب wurtzite الى تركيب zincbende ، وقد تم حساب معادلة الحالة لكل من التراكيب السابقة وتم تحديد ابعاد البلورة في كل حالة وحساب طاقة الفجوة حيث تبين ان طاقة الفجوة لهذا المركب تتراوح ما بين ( 0-1.6249 ) الكترون فولت مما يعني ان هذا المركب قد يكون موصلاً أو شبه موصل. من الدراسة السابقة استطعنا الحصول على النتائج التالية: 1.ان الحسابات التي حصلنا عليها تتطابق بشكل كبير مع الحسـابات السـابقة النظريـة والتجريبية. 2.في مركب ScSb، تم الانتقال من تركيبrocksaltالى تركيب كلوريد السيزيوم cesium chlorideعند ضغط عالي مقداره 31.5 جيجا باسكال باستخدام طريقة LDAو35.4 جيجا باسكال باستخدام طريقة GGA . 3.في مركب ScP ، تم الانتقال ايضا من تركيب rocksalt الى تركيب كلوريد السيزيوم cesium chloride)) عند ضغط عالي مقداره 69 جيجا باسكال باستخدام طريقة LDA ، و73.4 جيجا باسكال باستخدام طريقة GGA ، كما تم ايضا الانتقال من تركيب wurtziteالى تركيب zincblende عند ضغط عالي مقداره 84 جيجا باسكال باستخدام طريقة LDA ، و 88 جيجا باسكال باستخدام طريقة GGA . 4.من حساب طاقة الفجوة تبين ان مركب ScSb يسلك سلوك اشباه المعادن في تركيب ال rocksalt وسلوك المعادن في تركيب كلوريد السيزيوم cesiumchloride وسلوك اشباه الموصلات في تراكيب ال zincblende و wurtzite باستخدام طريقتي LDA و GGA . 5.من حساب طاقة الفجوة تبين ايضا ان مركب ScP يسلك سلوك اشباه المعادن في تركيبال rocksalt وسلوك المعادن في تركيب كلوريد السيزيومcesiumchloride واشباه الموصلات في تركيبي zincblende و wurtzite باستخدام طريقتي LDA و GGA . 6. تركيب rocksalt هو التركيب الاساسي والطبيعي لمركبي ScSb و ScP تحت الظروف العادية.