HfPbO3 KRİSTALİNİN YOĞUNLUK FONKSİYONELİ TEORİSİ İLE İNCELENMESİ

Kale Aydın E., Kilit Doğan E., Erden Gülebağlan S.

14th International ZEUGMA CONGRESS ON SCIENTIFIC RESEARCH, Gaziantep, Türkiye, 9 - 10 Eylül 2025, ss.1047-1055, (Tam Metin Bildiri)

  • Yayın Türü: Bildiri / Tam Metin Bildiri
  • Basıldığı Şehir: Gaziantep
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayıları: ss.1047-1055
  • Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Bu çalışmada HfPbO3 kristalinin yapısal, elektronik, elastik ve optik özellikleri teorik olarak hesaplanmıştır. Hesaplamalar, Yoğunluk Fonksiyonel Teorisine (YFT) dayalı olarak Genelleştirilmiş Gradyent Yaklaşımı (GGY) altında ABINIT bilgisayar programı ile yapılmıştır. İlk olarak yapılacak hesaplama ve optimizasyonlarda kullanılacak olan kesme enerjisi ve k noktalarının sayısı hesaplanmıştır. Kesme enerjisi 40 Hartree olarak, k noktaları sayısı ise 8x8x8 Monkhorst-Pack bölümlemesi altında 20 olarak bulunmuştur. Ardından HfPbO3 kristalinin literatürde bulunan tek değeri olan örgü parametresi değeri alınarak hacim optimizasyonu yapılmıştır. Hacim optimizasyonu ile HfPbO3 kristalinin teorik örgü parametresi, temel durumdaki toplam enerjisi, basınç-hacim ilişkisi hesaplanmıştır. Teorik olarak elde edilen örgü parametresi (8.0287 Bohr) literatürdeki örgü parametresi değerine (7.8527 Bohr) oldukça yakındır. Kristalin temel durumdaki toplam enerji değeri -126.38 Ha olarak hesaplanmıştır. Hacmi ise 517.53 Bohr3 olarak hesaplanan bu kristalin basınç hacim grafiği beklenildiği şekilde ters orantılı olarak elde edilmiştir. Ardından HfPbO3 kristalinin elektronik özellikleri çalışılmıştır. Elektronik band yapısı grafiği ile toplam ve kısmi durum yoğunluğu grafikleri çizdirilerek, HfPbO3’ün 2.17 eV değerinde indirekt geçişli yasak band aralığına sahip bir yarıiletken olduğu ortaya konulmuştur. Elastik özelliklerine bakıldığında ise yüksek Poisson oranı ve esneklik katsayısı değerleri HfPbO3 kristalinin esnek bir yapıda olduğunu ortaya koymuştur.  Debye sıcaklığının değeri (150.32 K) ise kristalin yüksek termal iletkenlik özelliğine sahip olduğunu göstermektedir. Bu çalışmada son olarak HfPbO3 kristalinin optik özellikleri üzerine odaklanılmıştır. Kristalin kompleks dielektrik fonksiyonu hesaplanmış ve grafiği çizdirilmiştir. Bu veriler kullanılarak, kristalin yansıma, soğurma özellikleri ile kırılma indisi ve sönüm katsayısı gibi optik özellikler ortaya konulmuştur

In this study, the structural, electronic, elastic and optical properties of HfPbO3 crystal are theoretically calculated. The calculations are based on Density Functional Theory (DFT) under the Generalised Gradient Approximation (GGA) using the ABINIT computer program. Firstly, the cut-off energy and the number of k points to be used in the calculations and optimisations were calculated. The cut-off energy was found to be 40 Hartree and the number of k points was found to be 20 under 8x8x8 Monkhorst-Pack partitioning. Then, volume optimisation was performed by taking the value of the lattice parameter of HfPbO3 crystal, which is the only value found in the literature. With the volume optimisation, the theoretical lattice parameter, total energy in the ground state pressure-volume relationship of the HfPbO3 crystal were calculated. The theoretically obtained lattice parameter (8.0287 Bohr) is very close to the lattice parameter value in the literature (7.8527 Bohr). The total energy value of the crystal in the ground state was calculated as -126.38 Ha. The pressure-volume graph of this crystal, whose volume was calculated as 517.53 Bohr3, was obtained inversely proportional as expected. The electronic properties of HfPbO3 crystal were then studied. By plotting the electronic band structure graph and total and partial density of states graphs, it was revealed that HfPbO3 is a semiconductor with an indirect transition forbidden band gap of 2.17 eV. In terms of elastic properties, high Poisson's ratio and elasticity coefficient values revealed that HfPbO3 crystal has an elastic structure.  The value of Debye temperature (150.32 K) shows that the crystal has high thermal conductivity. In this study, we finally focused on the optical properties of HfPbO3 crystal. The complex dielectric function of the crystal was calculated and plotted. Using these data, the optical properties of the crystal such as reflection, absorption, refractive index and extinction coefficient were determined.