تاثیر فشار هیدروستاتیکی بر ویژگی های اپتیکی و الکترونی گالیوم آرسناید

در این پژوهش تاثیر فشار هیدروستاتیکی بر ویژگی ‌های اپتیکی و الکترونی ترکیب گالیوم آرسناید مورد بررسی قرار گرفته است. محاسبات در چارچوب نظریه تابعی چگالی و با استفاده از نرم افزار محاسباتی wien2k انجام شده است. این نرم افزار محاسباتی به صورت پتانسیل کامل با روش امواج تخت بهبود یافته خطی‌ سازی شده معادلات کوهن- شم را به صورت خودسازگار حل می ‌کند. انرژی تبادلی همبستگی با استفاده از رهیافت ‌های تقریب شیب تعمیم یافته (gga) و تقریب چگالی موضعی تغییریافته بک- جانسون (mbj-lda) محاسبه شده است. همه محاسبات ساختار الکترونی و ویژگی های اپتیکی در حضور برهم کنش اسپین- مدار انجام شده است. در مورد ویژگی ‌های الکترونی، ساختار نواری الکترونی در فشارهای مختلف محاسبه شده و سپس با استفاده از آن شکاف نواری انرژی به صورت تابعی از فشار به دست آمده است. نتایج محاسبات نشان می ‌دهد که با افزایش فشار، شکاف نواری به صورت خطی افزایش می ‌یابد. در مورد ویژگی‌ های اپتیکی، تاثیر فشار هیدروستاتیکی بر سهم‌ های موهومی و حقیقی تابع دی ‌الکتریک مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج محاسبات نشان می دهد که با افزایش فشار انرژی آستانه جذب و شاخص ترین قلّه ها در سهم موهومی تابع دی ‌الکتریک به طرف انرژی‌ های بالاتر و با کاهش فشار به سمت انرژی‌ های پایین ‌تر جابه‌ جا می‌ شوند. همچنین نتایج محاسبات نشان  می‌ دهد که با افزایش فشار ثابت دی‌ الکتریک استاتیک به صورت خطی کاهش می‌ یابد. همچنین، با استفاده از نتایج محاسبات مربوط به سهم‌ های حقیقی و موهومی تابع دی‌ الکتریک، ضریب شکست استاتیک و شکاف اپتیکی در فشارهای مختلف محاسبه شده است.

The Effect of Hydrostatic Pressure on the Electronic and Optical Properties of GaAs

In this research, the effect of hydrostatic pressure on the electronic structure and optical properties of GaAs compound has been investigated. The calculations have been done based on the density functional theory (DFT) using WIEN2K computational package. This computational package solves Kohn-Sham equations by the full-potential linearized augmented plane wave (FP-LAPW) method self-consistently. The exchange-correlation potential is calculated by the Generalized gradient approximation (GGA) and a combination of modified Becke — Johnson plus local-density approximation (mBJ-LDA) functional. All the electronic and optical properties calculations have been done in the presence of spin-orbit interaction. In the case of electronic structure calculations, using the band structure calculations at different pressures, the pressure dependence of band gap energy is calculated. The results of calculations show that by increasing the pressure the band gap energy increases linearly. Regarding the optical properties, the effect of hydrostatic pressure on the real and imaginary parts of the dielectric function ε(ω) is calculated. The results show that by increasing pressure the absorption edge and the major peaks in the imaginary part of the dielectric function are shifted towards higher energies whereas by decreasing the pressure they are shifted towards lower energies. The results also show that by increasing the pressure, the static dielectric function decreases linearly. Using the results of the real and imaginary dielectric function calculations, the optical gap and the static refractive index at different pressures are also calculated.