ویژگی‌های ساختاری، الکترونی و اپتیکی انبوهه و تک لایۀ دی کلکوژنیدهای آهن Fex2 (X=S, Se, Te) با استفاده از نظریه تابعی چگالی

در این مطالعه ویژگی های ساختاری، الکترونی و اپتیکی دی کلکوژنیدهای آهن fex2 (x=s, se, te) در حالت انبوهه و تک لایه با استفاده از روش امواج تخت بهساخته خطی با پتانسیل کامل (fplapw) در چارچوب نظریه تابعی چگالی (dft) و با استفاده از کد محاسباتی wien2k مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که ترکیبات fex2   در حالت انبوهه، نیمه رسانای غیرمغناطیسی با شکاف مستقیم در نقطه گاما هستند. در حالی که این ترکیبات در حالت تک لایه، فرومغناطیس بوده و ویژگی فلزی از خود نشان می دهند. ساختار نواری و شکاف انرژی انبوهه fex2 با تقریب های ggapbe و ggambj محاسبه و مورد مقایسه قرار گرفته اند. نتایج حاصله نشان می دهد که تابع بک جانسون مقدار بهتری برای شکاف انرژی پیشنهاد می دهد. تمامی طیف های اپتیکی مانند قسمت حقیقی و موهومی تابع دی الکتریک، ضریب جذب، ضریب بازتاب، ضریب شکست، ضریب خاموشی، رسانندگی و طیف اتلاف انرژی الکترون در هر دو حالت انبوهه و تک لایه محاسبه و نتایج گزارش و بررسی شده است. با توجه به نتایج بدست آمده در محدوده انرژی فرابنفش، ضریب جذب و ضریب بازتاب تمامی ترکیبات fex2  در حالت انبوهه به مراتب بیشتر از حالات تک لایه است و با توجه به مقدار کمابیش بزرگ این ضرایب، استفاده از ساختارهای انبوهه به منظور محافظ موج الکترومغناطیس فرابنفش در این محدوده انرژی مفیدتر است. در حالی که در محدوده نور مرئی، با توجه به یکسان بودن ضریب جذب و کمتر بودن ضریب بازتاب حالت تک لایه نسبت به حالت انبوهه، استفاده از ساختارهای تک لایه به منظور لایه های جاذب در سلول های خورشیدی دارای بازدهی بیشتری می باشد. ضریب جذب بالا و پهن در ناحیه نورمرئی و فرابنفش ، این ترکیبات را گزینه های مناسبی برای استفاده در ابزار فوتوالکتریک و سلول های خورشیدی می کند. لازم به ذکر است، از آنجایی که ترکیبات تک لایه دارای ویژگی مغناطیسی می باشند، تمامی محاسبات حالت تک لایه در حالت اسپین قطبیده انجام شده است.

Research Paper: Structural, Electronic and Optical Properties of Bulk and Monolayer Iron Dichalcogenide FeX2 (X= S, Se, Te) from Density Functional Theory

In this work, the structural, electronic, and optical properties of bulk and monolayer of Iron dichalcogenides FeX2 (X= S, Se, Te) have been investigated using the full potential linearized augmented plane wave (FPLAPW) in the framework of density functional theory (DFT) with Wien2k simulation package. The calculated results show that FeX2 compounds in the bulk structure are nonmagnetic semiconductors with a direct gap at the Γ point, while the monolayer compounds are ferromagnetic with metallic character. The band structure and energy gap of bulk and monolayer structures of FeX2 are calculated using GGAPBE and GGAmbj approximations that BeckeJohnson functional gives us better results for band gaps. Alloptical properties such as real and imaginary parts of the dielectric function, absorption and reflection coefficients, refractive and extinction index, conductivity, and electron energy loss spectrum have been calculated and analyzed for bulk and monolayer. The High amplitude and wide absorption coefficient in the visible and ultraviolet region make these compounds a good candidate for use in photoelectric instruments and solar cells. Since monolayer compounds show magnetic properties, all calculations for monolayer compounds are performed in the spinpolarized form.