Temat: Ciśnieniowe przejście fazowe w fotowoltaicznym AgGaSe2 na bazie obliczeń z pierwszych zasad
(Pressure induced phase transition in photovoltaic AgGaSe2 - an ab initio study)

Opiekun: dr hab. Jan Łażewski, tel.: 12 662 82 81
e-mail: Jan.Lazewski@ifj.edu.pl


Opis:

1. Przez wiele dziesięcioleci uważano, że powyżej pierwszego ciśnieniowego przejścia fazowego półprzewodniki z rodziny AgGaX2 (X=S,Se,Te) krystalizujące w tetragonalnej strukturze chalkopirytu, przechodzą do fazy heksagonalnej. W licznych pracach doświadczalnych opartych na próbkach proszkowych donoszono o identyfikacji pików dyfrakcyjnych potwierdzających te przekonania. W 1997 roku ukazała się praca japońskich uczonych (Physical Review B 55 (1997) 2690) wykonana na próbce monokrystalicznej sugerująca istnienie fazy jednoskośnej powyżej przejścia fazowego. Powszechnie wiadomo o istnieniu miękkiego drgania w strukturze tetragonalnej, które może prowadzić do ciągłego przejścia fazowego do fazy jednoskośnej. Jednakże do dzisiejszego dnia w literaturze światowej mechanizm przejścia fazowego nie został szczegółowo wyjaśniony.

2. Rozwiązanie problemu postawionego w temacie pracy wymaga zbudowania stabilnego modelu kryształu AgGaSe2 i przeprowadzenia szeregu rachunków ab initio dla różnych wartości ciśnienia zewnętrznego nałożonego na model. Do znalezienia ciśnienia przejścia jak również do określenia symetrii kryształu powyżej przejścia fazowego posłuży analiza wyliczonych relacji dyspersji drgań fononowych. W zależności od poziomu wiedzy, zaangażowania jak i umiejętności pracy z komputerem magistranta możliwe jest poszerzenie tematu o wyliczenie w funkcji ciśnienia dodatkowych własności (np. elektrycznych, sprężystych itp.) ważnych dla tego - posiadającego technologiczne zastosowanie - materiału.

3. Metodologia w pierwszym rzędzie obejmie zapoznanie się z literaturą tematu zarówno od strony charakterystyk badanego materiału jak i metod obliczeniowych stosowanych w naszym Zespole. W tym zakresie mile widziana jest bierna znajomość języka angielskiego przez magistranta i umiejętność czytania prac naukowych w tym języku (jest ona bezwzględnie konieczna, jeśli praca ma być napisana i/lub obroniona w języku angielskim). Kolejnym etapem będzie krótkie szkolenie z praktycznego wykorzystania posiadanych narzędzi badawczych (klastra komputerowego i stosowanego oprogramowania). W Zakładzie Komputerowych Badań Materiałów IFJ PAN posiadamy własny klaster komputerowy zbudowany z 22 węzłów (AMD OPTERON) wyposażonych w 2 czterordzeniowe procesory (2,4 GHz) i 8GB pamięci (na węzeł). Dysponujemy też koniecznym oprogramowaniem do wykonania proponowanych w pracy obliczeń. Posiadamy licencję na najnowsze wersje programu VASP (Vienna Ab Initio Simulation Package, (cms.mpi.univie.ac.at/vasp/) oraz programu PHONON (wolf.ifj.edu.pl/phonon/).

Po opanowaniu technik obliczeniowych przeprowadzenie koniecznych rachunków nie wymaga większych umiejętności poza systematycznością i starannością w prowadzeniu notatek. Otrzymane wyniki teoretyczne zostaną ostatecznie odniesione do opisanych w literaturze badań eksperymentalnych.

4. Ze względu na oryginalność tematu, nowatorskość metody jak i duże zainteresowanie własnościami fizycznymi AgGaSe2 wynikające z jego zastosowań, wyniki pracy zostaną opublikowane w międzynarodowym czasopiśmie fizycznym. Istnieje również możliwość dalszej współpracy w ramach tematu (zarówno krajowej jak i zagranicznej) po ukończeniu studiów magisterskich.

5. Uwagi:

  • nienormowany czas pracy
  • możliwość wykonania znacznej części obliczeń przez sieć (np. z domu)
  • zaangażowanie nagradzane honorariami z grantów promotora