نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دپارتمان فیزیک، کالج علوم کرال ورما سوبهارتی، دانشگاه سوامی ویوکان و ساب هارتی، دانشگاه MEERUT هند 250004
2 دپارتمان فیزیک دکتر شیوانند ناوتیال Govt P.G. کالج کارنپرایاگ اوتاراکند، هند.
3 گروه فیزیک، کالج دولتی ماهامایا، شرکوت، بیجنور، اوتار پرادش، هند.
4 گروه فیزیک، موسسه علوم کاربردی آمیتی، دانشگاه آمیتی، نویدا-201301، هند
5 گروه فیزیک، دولت سوامی ویوکاناند P.G. کالج لوهاگات اوتاراکند، هند
چکیده
این مطالعه از محاسبات نظریه تابعی چگالی (DFT) در چارچوب نرم افزار WIEN2K برای بررسی خواص الکترونیکی، مغناطیسی و نوری ترکیبات EuS و Eu₀.5Nd0.5S استفاده می کند. روش محاسباتی پتانسیل تبادل همبستگی بک جانسون (TB-mBJ) اصلاح شده Tran-Blaha را برای افزایش دقت پیش‌بینی‌های ساختار الکترونیکی ترکیب می‌کند. پارامترهای ساختاری، از جمله ثابت‌های شبکه تعادل و حجم سلول واحد، با برازش داده‌های انرژی کل در مقابل حجم به معادله حالت توس- مورناگان (BME) به دست آمدند. ویژگی‌های ساختاری محاسبه‌شده تطابق قوی با داده‌های تجربی موجود نشان می‌دهند و قابلیت اطمینان رویکرد محاسباتی اتخاذ شده را تأیید می‌کنند. خواص الکترونیکی از طریق محاسبات ساختار نواری (BS) مورد بررسی قرار گرفت، که با تجزیه و تحلیل عمیق تراکم کل و جزئی حالات (T-DOS و P-DOS) تکمیل شد. نتایج ساختار نواری ماهیت فلزی هر دو EuS و Eu0.5Nd0.5S را تایید می‌کند، همانطور که با حضور حالات هدایت در سطح فرمی نشان داده می‌شود. خواص نوری به طور سیستماتیک از طریق توابع پاسخ وابسته به فرکانس کلیدی، از جمله اجزای واقعی و خیالی تابع دی الکتریک [ε1(ω) و ε2(ω)]، طیف بازتابی [R(ω)]، تابع اتلاف انرژی [L(ω)]، ضریب شکست [n(ω)] و ضریب جذب [α(ω) تجزیه و تحلیل شدند. این پارامترهای نوری مکانیسم‌های برهمکنش بین این مواد و تابش الکترومغناطیسی را روشن می‌کنند و بینش‌های مهمی را در مورد کاربردهای بالقوه آنها در فناوری‌های نوری و فوتونیک ارائه می‌دهند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Tuning the Structural, Electronic, Magnetic, and Optical Properties of EuS via Nd²⁺ Doping: A Comprehensive Study
نویسندگان [English]
- Aman Kumar 1
- Kamal Kishor Dwivedi 2
- Anuj Kumar 3
- U.C. Srivastava 4
- Shyamendra Pratap Singh 5
1 DEPARTMENT OF PHYSICS, KERAL VERMA SUBHARTI COLLEGE OF SCIENCE, SWAMI VIVEKANAD SUBHARTI UNIVERSITY MEERUT, INDIA 250004
2 Department of Physics, Dr. Shivanand Nautiyal Govt P.G. College Karnprayag Uttarakhand, India.
3 Department of Physics, Mahamaya Government Degree College, Sherkot, Bijnor, Uttar Pradesh, India.
4 Department of Physics, Amity Institute of Applied Sciences, Amity University, Noida-201301, India
5 Department of Physics, Swami Vivekanand Govt P.G. College Lohaghat Uttarakhand, India
چکیده [English]
This study employs first-principles density functional theory (DFT) calculations within the WIEN2K software framework to investigate the electronic, magnetic, and optical properties of EuS and Eu₀.₅Nd₀.₅S compounds. The computational methodology incorporates the Tran-Blaha modified Becke-Johnson (TB-mBJ) exchange-correlation potential to enhance the accuracy of electronic structure predictions. Structural parameters, including equilibrium lattice constants and unit cell volumes, were derived by fitting the total energy versus volume data to the Birch-Murnaghan equation of state (BME). The computed structural properties exhibit strong agreement with available experimental data, validating the reliability of the adopted computational approach. Electronic properties were examined via band structure (BS) calculations, supplemented by an in-depth analysis of the total and partial density of states (T-DOS and P-DOS). The band structure results confirm the metallic nature of both EuS and Eu₀.₅Nd₀.₅S, as indicated by the presence of conduction states at the Fermi level. Optical properties were systematically analyzed through key frequency-dependent response functions, including the real and imaginary components of the dielectric function [ε₁(ω) and ε₂(ω)], reflectivity spectrum [R(ω)], energy-loss function [L(ω)], refractive index [n(ω)], and absorption coefficient [α(ω)]. These optical parameters elucidate the interaction mechanisms between these materials and electromagnetic radiation, offering crucial insights into their potential applications in optoelectronic and photonic technologies.
کلیدواژه‌ها [English]
- WIEN2K
- Optical Properties
- Chalcogenides
- GGA
)