بررسي اثر ناخالصي Ce بر گاف نواري بلور اپتيكي CaS به روش DFT-1/2

Investing the effects of Ce impurity on the band gap of CaS optical crystals using the DFT-1/2 method

استفاده از ناخالصي‌هاي مختلف يكي از روش‌هاي مرسوم براي مهندسي خواص بلورهاي اپتيكي مي‌باشد. در اين مقاله از محاسبات دقيق نظريه تابعي چگالي براي بررسي اثر ناخالصي سنگين سريُم بر خواص الكتروني و گاف نواري بلور اپتيكي CaS استفاده شده است. ابتدا با استفاده از تابعي مرسوم PBE پيكربندي واهليده بلور حاوي ناخالصي بدست آمد. سپس با توجه به خطاي چشمگير اين تابعي در توصيف گاف نواري، در مقايسه با داده‌هاي تجربي، از روش توانمند و كاراي DFT-1/2 كه مبتني بر كاهش نيم-الكتروني اشغال شدگي نوار ظرفيت است، اثر ناخالصي سريم بر گاف نواري بلور سولفيد كلسيم مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج بدست آمده با نتايج تجربي موجود مقايسه شده است.

Using impurities is a conventional way to engineer the properties of optical crystals. In this paper accurate density functional theory computations are employed to investigate the effects of heavy cerium impurity on the electronic structure and band gap of CaS optical crystal. First, the PBE conventional functional is used to find the relaxed structure of the doped crystal. Then because of the known deficiency of this functional in correct description of the band gap, compared with experimental data, the efficient DFT-1/2 method, based on the half-occupation technique, is used to study the effects of Ce impurity on the band gap of CaS crystal. The obtained results are compared with the available experimental results.