XZn2Sb2 ve XCd2Sb2 (X=Sr ve Li) bileşiklerinin fiziksel özelliklerinin yoğunluk fonksiyonel teorisi kapsamında incelenmesi

Abstract

XZn2Sb2 ve XCd2Sb2 (X=Sr ve Li) bileşiklerinin yapısal, elektronik, optik, mekanik, dinamik ve termodinamik özelikleri ultrasoft ve norm-korunumlu pseudopotansiyeller kullanılarak LDA (CA-PZ) ve GGA (PBE ve PW91) fonksiyonelleri ile ilk-ilkeler Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi kapsamında incelendi. Söz konusu bileşiklerin örgü sabitleri, elektronik bant yapıları ve durum yoğunlukları, optik parametreleri, mekanik, dinamik ve termodinamik özellikleri hesaplandı. Hesaplanan parametrelerin/özelliklerin ve yapılan bazı tartışmaların pseudopotansiyel ve fonksiyonel tipine bağımlılık içerdiği görüldü. Örneğin, trigonal yapıdaki bu bileşiklerin bant yapıları incelendiğinde, ultrasoft pseudopotansiyeller kullanıldığında metalik yapıya sahip oldukları, norm-korunumlu pseudopotansiyeller kullanıldığında yarıiletken karakter sergiledikleri görüldü. Bu nedenle, her iki tip pseudopotansiyel ve 3-tip fonksiyonel kullanılarak geniş bir hesaplama yelpazesi sunuldu, elde edilen veriler ayrıntılı bir şekilde rapor edildi. SrZn2Sb2 ve SrCd2Sb2 bileşikleri için sunulan bulguların literatürdeki deneysel ve teorik verilerle uyumlu olduğu görüldü. Ayrıca, bu tez çalışması sayesinde yeni olarak Sr yerine ondan daha hafif olan Li elementi yerleştirilerek tasarlanan hipotetik LiZn2Sb2 ve LiCd2Sb2 bileşikleri için detaylı bir analiz sunuldu. Yapılan analizler sonucunda önerilen bu hipopetik bileşiklerin kararlı oldukları ve deneysel olarak sentezlenebilecekleri sonucuna varıldı.

In this thesis, structural, electronic, optical, mechanical, dynamical and thermodynamical properties of XZn2Sb2 and XCd2Sb2 (X=Sr and Li) compounds were calculated from first-principles based on Density-Functional Theory using ultrasoft and norm-conserving pseudopotentials and LDA (CA-PZ) and GGA (PBE and PW91) approaches. The lattice constants, electronic band structures accompanied by density of states, optical parameters, mechanical, dynamical and thermodynamical properties of the the investigated compounds were calculated. It is observed that calculations of parameters/properties and particular analyses are dependent on the adopted pseudopotentials and functionals. For instance, analyses of the electronic band structure of these compounds in the trigonal crystal structure revealed a metallic character when a ultrasoft pseudopotential is used and semiconducting behavior when a norm-conserving pseudopotential is used. For this reason, a broad range of calculations utilizing both types of pseudopotentials and three types of functionals are presented. It is found out that the presented results for SrZn2Sb2 and SrCd2Sb2 compounds are consistent with the theoretical and experimental data in the literature. In addition, detailed analyses for hypothetically-designed LiZn2Sb2 and LiCd2Sb2 compounds in which Sr atoms are substituted by lighter Li atoms are presented for the first time in this thesis. Our analyses revealed that these proposed hypothetical compounds are stable and can be synthesized experimentally.