Ab initio pressure-dependent lattice dynamics and elastic properties of chalcopyrite semiconductor cualse$_2$ and oxides, hydrides and borides of rare-earths

Materyallerin fiziksel özelliklerinin temel-prensiplerden (ab initio) kuramsal olarak incelenmesi günümüzde hem yoğun madde fiziğinde hem de diğer birçok bilim dallarında çok yaygın ve etkili olarak kullanılan bir yöntemdir. Buradaki "temel-prensipler" ifadesi hesaplamalarda hiçbir deneysel verinin girdi parametresi olarak kullanılmadığını belirtmektedir. Bu tezde kalkopirit yarı-iletken CuAlSe$_2$'nin ve nadir-toprak oksit, hidrit ve boratların basınç-bağımlı yapısal, elastik ve örgü dinamiksel özellikleri ab initio yöntemler kullanılarak incelendi. Hesaplamalar yerel yoğunluk yaklaşımı ile yoğunluk-fonksiyoneli ve yoğunluk fonksiyoneli tedirginme kuramları çerçevesinde optimize ve norm-korunumlu sanal-potansiyeller ile düzlem-dalga tabanı kullanılarak hesaplandı. Denge örgü sabiti, hacim modülü, elastik sabitleri gibi yapısal özellikler taban-durum yoğunluk-fonksiyoneli kuramı ile elde edildi. Born etkin yük tensörleri, dielektrik geçirgenlik tensörü, fonon dağılım eğrileri ve bunların mod Grüneisen parametreleri ve fonon durum yoğunlukları ise yoğunluk fonksiyoneli tedirginme kuramı ile hesaplandı. Bunlara ek olarak LaB$_6$ ve CeB$_6$ bileşiklerinin sıcaklığa bağlı örgü sabiti, hacim modülü, hacim genleşmesi, entropi ve özgül ısı değerlerini elde etmek için serbest enerji için olan yarı-harmonik yaklaşımı kullanıldı. Hesaplanan sonuçların deneylerle iyi bir uyum içinde olduğu gözlendi. CuAlSe$_2$ için bakıldığında, hesaplanmış olan niceliklerin mod Grüneisen parametreleri çinko-blende tipi materyaller ile karşılaştırıldı ve benzer eğilimler bulundu. Aynı bileşiğin hesaplanmış elastik sertlik sabitlerinin sanal-kubik davranış içinde olduğu gözlendi. CeO$_2$ bileşiğinin örgü dinamiksel özelliklerinin açıklanmasında seryum atomunun 4f elektronlarının değerlik durumunda bulunmasındaki önemi vurgulandı. Seryum hidritler ile ilgili olan çalışmada akustik modların Brillouin bölgesi boyunca olan Grüneisen parametrelerinin CeH$_2$ için çoğunlukla negatif bulunurken bu değerler CeH$_3$ için pozitif olduğu gözlendi. LaB$_6$ ve CeB$_6$ bileşiklerinin yarı-harmonik yaklaşım ile elde edilen termodinamiksel özelliklerin mevcut bulunan deneysel veriler ile iyi bir uyum içinde olduğu gözlendi.