خواص تعادلي تيغه هاي نازك فلزات ساده در الگوي ژله پايدار خود-انقباضي

Equilibrium properties of simple metal thin films in the self-compressed stabilized jellium model

در اين مقاله، ما با استفاده از الگوي ژله پايدار خود- انقباضي خواص تعادلي تيغه هاي نازك فلزات آلومينيوم، سديم، و سزيم را بررسي كرده ايم. در اين بررسي، تيغه ها با ضخامت هاي nلا به اتمي (20 ≤ n≤ دو2) به ازاي سطوح مختلف (100) ، (110) ،و(111) در نظر گرفته شده اند. محاسبات بر اساس نظريه تابعي چگالي و حل خود سازگار معادلات كوهن-شم در تقريب چگالي موضعي صورت گرفته است. نتايج ما نشان مي دهد كه اولا، اثرات اندازه كوانتمي براي تيغه هاي داراي ضخامت كوچكتر و حوالي طول موج فرمي الكترون هاي والانس قابل توجه بوده و ثانيا، در مقايسه با فواصل بين لايه اي سيستم بالك، بعضي از تيغه ها منقبض و بعضي منبسط مي شوند. نتايج محاسبات براي آلومينيوم با نتايج ديگران مبتني بر محاسبات ابتدا به ساكن تمام-الكتروني و شبه پتانسيلي توافق خوبي را براي تابع كار و انرژي سطحي نشان مي دهد. از طرف ديگر، نتايج محاسبات ما براي تابع كار و انرژي سطحي به ازاي n هاي بزرگ با نتايج حاصل از كاربست الگوي ژله پايدار براي سيستم نيمه بينهايت كه توسط ديگران انجام شده، در توافق خيلي خوبي مي باشد.

In this work, we have applied the self-compressed stabilized jellium model to predict the equilibrium properties of isolated thin Al, Na, and Cs slabs. In this study, we have considered n-layered atomic slabs with 2 ≤ n ≤ 20 , for surface indices (100), (110), and (111).The calculations are based on the density functional theory and selfconsistent solution of the Kohn-Sham equations in the local density approximation. Our results show that firstly, the quantum size effects are significant for slabs with sizes smaller or near to the Fermi wavelength of the valence electrons, and secondly, some slabs expand while others contract with respect to the bulk spacings. Comparison of our Al results with those obtained from using all-electron or pseudo-potential first principles calculations shows good agreements for the work functions and surface energies. On the other hand, our results for the work functions and surface energies of large-n slabs are in a very good agreement with those obtained from applying the stabilized jellium model for semi-infinite systems.