نویسندگان

دانشگاه اصفهان

چکیده

پس از مطالعه معماری C60 به منظور بدست آوردن موقعیتهای کربن در یاخته واحد fcc در دمای اتاق، محاسبات خودسازگار را با استفاده از کد محاسباتی Wien2k بر پایه نظریه تابعی چگالی و پتانسیل کامل با استفاده از روش امواج تخت بهبودیافته با اوربیتالهای موضعی برای الکترونهای ظرفیت و شبه مغزه (APW+lo) انجام داده‌ایم. برای واهلش اتمهای کربن در ساختار بلوری، محاسبه طول پیوندها، انرژی همدوسی حالت جامد fcc-C60 ، چگالی حالتهای الکترونی بلور و مولکول، چگالی الکترونی و محاسبات ساختار نواری از تقریب شیب تعمیم یافته (GGA) به عنوان پتانسیل تبادلی - همبستگی استفاده کرده‌ایم. انرژی همدوسی حالت جامد C60 که در ساختار fcc متبلور می‌شود را برابر با eV 1.537 محاسبه کرده‌ایم. کوچک بودن مقدار این انرژی بیانگر نیروی ضعیف وان‌دروالس بین خوشه‌های بلور است. چگالی حالتهای الکترونی بلور fcc-C60 و خوشه C60 را محاسبه و آنها را با یکدیگر مقایسه کرده‌ایم. پهنای این گاف را با تقریب شیب تعمیم یافته (GGA) در حدود eV 0.7 به‌دست آورده‌ایم. مطالعه و محاسبه چگالی بار در صفحه (110) با توجه به اهمیت آن در پدیده‌های ترابردی، به نتایج قانع‌کننده‌ای منجر شده است. در ساختار نواری رسم شده، گاف مستقیم این نیمرسانا در نقطه X از ناحیه اول بریلوین برابر با eV 1.0418 محاسبه شده است. نوع پیوندها و برهم‌کنشها در ساختار بلوری مطالعه شده است. بررسیها نشان می‌دهند که ویژگیهای الکترونی و ساختاری محاسبه شده در این پژوهش با نتایج نظری حاصل از روش شبه پتانسیل در توافق است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Band structure of fcc-C60 solid state crystal study

نویسندگان [English]

  • S Javanbakht
  • S Jalali Asadabadi

چکیده [English]

We studied the architecture of the C60 cluster to drive its atomic positions which can be seen at room temperature. We then used the obtained carbon positions as a basis set for the fcc structure to construct the fcc-C60 compound. Self consistent calculations were performed based on the density functional theory (DFT) utilizing the accurate WIEN2K code to solve the single-particle Kohen-Sham equation within the augmented plane waves plus local orbital (APW+lo) method. The cohesive energy has been found to be 1.537 eV for the fcc-C60 . The calculated small cohesive energy that results from the weak Van der Waals-London interactions among a C60 cluster with its nearest neighbors is in good agreement with experiment. The electron densities of states (DOSs) were calculated for a C60 macromolecule as well as the fcc-C60 compound and the results were compared with each other. The band gap from DOS calculations has been found to be 0.7 eV. Band structures were also calculated within the generalized gradient approximation (GGA). The band structure calculation results in 1.04 eV for the direct band gap. Two kinds of σ and π bonds were determined in the band structure. Our results are in good agreement with experiment and pseudopotential calculations.

کلیدواژه‌ها [English]

  • C60 cluster
  • Wien2k
  • APW+lo
  • cohesive energy
  • density functional theory
  • electron densities of states
  • charge density
  • band structure

تحت نظارت وف بومی