GPa 50 دراسة حسابية لتغيرات الطورية والخصائص الإلكترونية لأكسيدالكالسيوم بتغيرالضغط حتي

Abstract

استهدفت هذه الدراسة مراقبة اثر الضغط على التحولات الطورية و الخصائص الالكترونية لاكسيد الكالسيوم، ذلك بطريقة حسابية تعتمد على طريقة DFT و تقريب GGA بالضبط التابع PBEsol. حيث تم التأكيد على ضغط التحول الطوري الواقع فوق 59 GPa، الذي قبله حتى عنده يستقر الطور B1 بينما بعده يستقر الطور B1 حتى الضغط 500 GPa. عند الضغط المعدوم لاحظنا وجود أربع مناطق من عصابة التكافؤ مقابل واحدة فقط في عصابة النقل، التي تبتعد عن مستوى فيرمي بفاصل غير مباشر قدره 3.541 eV. مما يؤكد عازلية الأكسيد أو اعتباره نصف ناقل رديء، بكثافة حالات هي الأعلى دوما في عصابة التكافؤ و كتلة فعالة لثقوب اكبر من تلك الخاصة بالالكترونات بفارق يقدر بـ 3.46 10-2. عند زيادة الضغط تتشوه العصابات الأمر الطبيعي، لكن و في نفس الطور لا يؤدي هذا إلا نقص في الفاصل الطاقي بمقدار ضعيف جد، كما أن كثافة الحالات في عصابة التكافؤ قممها تنزاح طاقيا نحو مستوى فيرمي و مقاديرها تنخفض بمقادير أيضا صغيرة. عند الانتقال للطور الثاني يصبح الأكسيد نصف ناقل جيد بفاصل مباشر يقدر بـ 2.362 eV عند الضغط 60 GPa. تستمر نفس التغيرات بزيادة الضغط على هذا الطور، ليتحول الأكسيد إلى معدن بعد الضغط 435 GPa مباشرة.

This study aimed to monitor the effect of pressure on the phase transitions and electronic properties of calcium oxide, using a computational method based on DFT and the exact GGA approximation of the PBEsol function. The phase transition pressure was confirmed to be above 59 GPa, before which the B1 phase stabilizes, while after this, the B1 phase stabilizes up to a pressure of 500 GPa. At zero pressure, we observed four valence band regions versus only one in the conduction band, which deviates from the Fermi level by an indirect separation of 3.541 eV. This confirms the oxide's insulating nature, or rather, its status as a poor semiconductor, with the density of states always highest in the valence band and an effective mass of holes larger than that of electrons, by a difference of 3.46 10-2. Increasing the pressure distorts the bands, which is normal, but within the same phase, this only leads to a very small decrease in the energy separation. Furthermore, the density of states in the valence band, with its peaks, shifts energetically towards the Fermi level, and their magnitudes also decrease by small amounts. Upon transitioning to the second phase, the oxide becomes a good semiconductor with an on-line separation of 2.362 eV at a pressure of 60 GPa. The same changes continue with increasing pressure in this phase, until the oxide transforms into a metal immediately after a pressure of 435 GPa.