دراسة الخصائص الفيزيائية لمركب الييروفسكايت (SrTiO3)

Abstract

في هذا العمل، أجرينا دراسة نظرية لحساب الخواص البنيـوية، الإلكترونية، المرنة والبصرية لمركب البيروفسكايت SrTiO₃، وذلك باستخدام طريقة الأمواج المستوية المعززة خطيًا +lo FP-(L)APW، المعتمدة على نظرية دالة الكثافة (DFT) كما هي مطبقة في برنامج WIEN2k. لحساب كمون التبادل–الارتباط، استخدمنا تقريب الكثافة المحلية (LDA) وتقريب التدرج المعمم (GGA). لدراسة الخصائص البنيـوية، قمنا بتحسين البنية البلورية واستخلاص الحجم الأمثل وثابت الشبكة ومعامل الانضغاط. ثم لفهم السلوك الإلكتروني للمركب قمنا بتحليل البنية الطاقية للطاقة ووظيفة الكثافة الإلكترونية الكلية والجزئية. في الجانب المرن، تم حساب الثوابت المرنة C₁₁، C₁₂ و C₄₄، واستنتاج معاملات بوق وبويسون ومعامل القص، بالإضافة إلى سرعة انتشار الموجات الصوتية ودرجة حرارة ديباي، لتقييم الصلابة الميكانيكية للمركب. أما في الجانب البصري، فقمنا بحساب دالة العزل الضوئي والناقليـة البصرية لتقييم الصلابة البصرية للمركب. كما درسنا مدى التوافق بين الفجوة الطاقية المستخلصة من البنية النطاقية . Absract In this work, we conducted a theoretical study to calculate the structural, electronic, elastic, and optical properties of the cubic perovskite compound SrTiO₃, using the full-potential linearized augmented plane wave plus local orbitals (FP- (L)APW+lo) method, based on Density Functional Theory (DFT) as implemented in the WIEN2k program. To calculate the exchange-correlation potential, we used both the Local Density Approximation (LDA) and the Generalized Gradient Approximation (GGA). In the study of structural properties, we optimized the crystal structure and extracted the equilibrium volume, lattice constant, and bulk modulus. To understand the electronic behavior of the compound, we analyzed the electronic band structure and the total and partial density of states. On the elastic side, we calculated the elastic constants C₁₁, C₁₂, and C₄₄, and derived Young’s modulus, Poisson’s ratio, and shear modulus, in addition to calculating the sound wave velocities and the Debye temperature, in order to evaluate the mechanical hardness of the compound. As for the optical side, we computed the dielectric function, optical conductivity, and studied the agreement between the calculated optical band gap and the energy band gap derived from the band structure .