Ba3X2S7 (X=Zr, Hf, Ti) tipi ruddlesden-popper sülfür bileşiklerin farklı fazlarda yapısal, elektronik, mekanik ve optik özelliklerinin ab-initio yöntemiyle incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada Ba3X2S7 (X=Zr, Hf ve Ti) tipi Ruddlesden-Popper sülfür bileşiklerin farklı fazlarda yapısal, mekanik, elektronik ve optik özellikleri yoğunluk fonksiyoneli teorisiyle (DFT) incelenmiştir. Yerel yoğunluk yaklaşımı (LDA) ve genelleştirilmiş gradyen yaklaşımı (GGA), değişim korelasyon etkilerinin modellenmesinde kullanılmıştır. Optimizasyon sonucunda elde edilen örgü parametrelerin mevcut deneysel ve teorik değerler ile uyum içinde oldukları gözlenmiştir. Hesaplanan elastik sabitlerden bulk modülü, kayma modülü, Young modülü, Poisson oranı, anizotropi faktörler, ses hızları ve Debye sıcakları elde edilmiştir. Hesaplanan elektronik bant yapılardan Ba3Zr2S7 ve Ba3Hf2S7 bileşiklerinin doğada yarıiletken olduğu, Ba3Ti2S7 bileşiğinin ise iletken olduğu tespit edilmiştir. Lineer dielektrik fonksiyonuna ait reel ve sanal kısımlar ve enerji kayıp fonksiyonu, valans elektronların etkin sayısı ve etkin optik dielektrik sabiti gibi optik sabitleri hesaplanmış ve yorumlanmıştır.

In this study, the structural, mechanical, electronic and optical properties of the Ruddlesden–Popper (RP) Ba3X2S7 (X=Zr, Hf, Ti) sulfides compounds in different phases have been investigated by means of density functional theory (DFT). The Local Density Approximation (LDA) and Generalized Gradien Approximation (GGA) has been used for modeling exchange-correlation effects. It has been observed that the lattice parameters obtained as a result of optimization are in good agreement with available experimental and theoretical values. Bulk modulus, shear modulus, Young's modulus Poisson's ratio, anisotropy factors, sound velocities and Debye temperatures from the calculated elastic constants have been obtained. From the calculated electronic band structures, it was found that Ba3Zr2S7 and Ba3Hf2S7 are semiconductor in nature and Ba3Ti2S7 is conductive. The real and imaginary parts of linear dielectric function and the optical constants such as the energy loss function, the effective number of valence electrons and the effective optical dielectric constant are calculated and interpreted.