پژوهش های نوین فیزیک

ویژگی‌های فیزیکی ترکیب پادپروسکایت TaCRu3 با استفاده از محاسبات فونونی و مطالعه‌ی مقایسه‌ای با دو ترکیب NbCRu3 وVCRu3

نویسندگان

سمیرا حداد 1
علی مختاری 2

1 گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

2 پژوهشکده فناوری نانو، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

https://doi.org/10.61882/jmrph.7.2.96
چکیده
در این مقاله به شبیه‌سازی و بررسی خواص الکترونی، دینامیکی و کشسانی ترکیب TaCRu3 با استفاده از بسته‌ی محاسباتی اسپرسو بر مبنای نظریه‌ی تابعی چگالی و نظریه‌ی تابعی چگالی اختلالی، به کمک شبه پتانسیل فوق هموار و تقریب شیب تعمیم یافته(GGA)پرداخته‌ایم. با محاسبه چگالی حالت‌ها و ساختار نواری، برخی خواص الکترونی از جمله فلز و مغناطیسی بودن ترکیب را نتیجه گرفتیم. برای بررسی خواص دینامیکی و کشسانی در ابتدا مدهای بسامدی و چگالی حالت‌های فونونی را محاسبه کرده و ضرایب کشسانی را بدست آورده‌ایم. سپس مدول حجمی، مدول برشی، مدول یانگ، ضرایب لامه، نسبت پواسون، پارامتر ناهمگنی کشسانی، دمای دبای و نیز پارامتر مربوط به چکش خواری این ترکیب محاسبه شده است. نتایج حاضر را با کارهای دیگران و نتایج مربوط به دو ترکیب NbCRu3و VCRu3مقایسه کرده‌ایم. پارامتر شبکه به اندازه‌ی 62/2 درصدنسبت به تجربه کمتر برآورد شده است. در بقیه پارامترهای محاسبه شده، بین این کار و کار دیگران حداقل 12/0 و حداکثر 9/22 درصد اختلاف وجود دارد. این مقدار خطاها در حالت کلی در فیزیک ماده چگال محاسباتی قابل توجیه است.

کلیدواژه‌ها

نظریه تابعی چگالی
شبه‌پتانسیل
خواص دینامیکی

عنوان مقاله English

Physical properties of the non-oxide antiperovskite TaCRu3 by phonon calculations:A comparative study with the VCRu3 and NbCRu3

نویسندگان English

Samira Hadad 1
Ali Mokhtari 2
1 Physics Faculty, Shahrekord University
2 Nanotechnology School, Shahrekord University
چکیده English

In the present work, we have studied and simulated the electronic, dynamical and elastic properties of the TaCRu3 compound using QuantunEspreeso code within the framework of density functional theory and density functional perturbation theory in the generalized gradient approximation (GGA). We have concluded some properties of this compound such as metallic and magnetic behavior by obtaining the density of states and band structure.In order to study the dynamicaland elastic properties, at first we have calculated the phonon dispersion and phonondensity of the states and then obtained the elastic constants. Then the bulk,shear and young modulus, lames coefficients, poisons ratio, elastic heterogeneity parameter, Debye temperatureand also ductility parameter are calculated. We have compared the results with available experimental and theoretical data for this compound and also for the NbCRu3 and VCRu3 compounds. The lattice parameter is estimated about 2.62 % less than experimental data. For other calculated parameters, there are 0.12 and 22.9 as minimum and maximum percent difference between this work and others theoretical works. These values are predicable in the computational condensed matter physics

کلیدواژه‌ها English

density functional theory
Pseudopotential
dynamical properties
[1] X. Yuanhui, G. Faming, H. Xianfeng, L. Zhiping, Electronic structure and magnetism in superconductor ZnNNi3 a comparative study with ZnCNi3 and ZnNi3, Comput. Mater. Sci. Phys 50 (2010) 737. [DOI:10.1016/j.commatsci.2010.10.004]
[2] C. M. I. Okoye, Structural elastic and electronic properties of new antiperovskite-type superconductor ZnNNi3 from first-principles, Physica B 405 (2010) 1562. [DOI:10.1016/j.physb.2009.12.040]
[3] C. Li, W.G. Chen, F. Wang, S.F. Li, Q. Sun, S. Wang, Y. Jia, First-principles study of mechanical stability and thermal properties of MNNi3 (M = Zn, Mg, Al) under pressure, J. Appl. Phys.105 (2009) 123921. [DOI:10.1063/1.3156641]
[4] T. He et al. Superconductivity in the non-oxide perovskite MgCNi3, Nature 54 (2001) 411. [DOI:10.1038/35075014] [PMID]
[5] M. Sieberer, P.Mohn, G. Redinger, Role of carbon in AlCNi 3 and GaCNi 3: A density functional theory study, Phys. Rev. B 75 (2007) 024431. [DOI:10.1103/PhysRevB.75.035203]
[6] B. He, C. Dong, L. Yang, L. Ge, H. J. Chen, Preparation and physical properties of antiperovskite-type compounds CdNCo3−zNiz (0≤z≤3), Solid State Chem. 184 (2011) 1939. [DOI:10.1016/j.jssc.2011.05.051]
[7] M. Uehara, A. Uehara, K. Kozawa, T. Yamazaki, Y. Kimishima, New antiperovskite superconductor ZnNNi3 and related compounds CdNNi3 and InNNi3, Physica C 470 (2010) S688. [DOI:10.1016/j.physc.2009.11.131]
[8] L. Liu, X. Wu, R. Wang, L. Gan, Q.Wei, Effect of Pressure on Elastic Constants, Generalized Stacking Fault Energy and Dislocation Properties in Antiperovskite-Type Ni-Rich Nitrides ZnNNi3 and CdNNi3, J. Supercond. Nov. Magn, 14 (2014) 2628. [DOI:10.1007/s10948-014-2628-7]
[9] I. R. Shein, V. V. Bannikov, A. L. Ivanovskii, Structural, elastic and electronic properties of superconducting anti-perovskites MgCNi3, ZnCNi3 and CdCNi3 from first principles, Physica C 468 (2008) 1. [DOI:10.1016/j.physc.2007.08.004]
[10] Y. Medkour, A. Roumili, D. Maouche, M. Maamache, First-principles study of the structural, electronic and magnetic properties of InCCo3 and InNCo3, Solid State Commun. 151 (2011) 1916. [DOI:10.1016/j.ssc.2011.09.023]
[11] W. H. Cao, B. He, C. Z. Liao, L. H. Yang, L. M. Zeng, C. Dong, Preparation and properties of antiperovskite-type nitrides InNNi3 and InNCo3, J. Solid State Chem. 182 (2009) 3353. [DOI:10.1016/j.jssc.2009.10.002]
[12] Z. F. Hou, Elastic properties and electronic structures of antiperovskite-type InNCo3 and InNNi3, Solid State Commun. 150 (2010)1874. [DOI:10.1016/j.ssc.2010.07.047]
[13] I. R. Shein, V. V. Bannikov, A. L. Ivanovskii, Elastic and electronic properties of the new perovskite-like superconductor ZnNNi3 in comparison with MgCNi3, Phys. Statas Solidi b 247 (2010) 72. [DOI:10.1002/pssb.200945216]
[14] K. Haddadi, A. Bouhemadou, L. Louail, M. Maamache, Density functional study of the structural, electronic, elastic and thermodynamic properties of ACRu3 (A = V, Nb and Ta) compound, Intermetallics 19 (2009) 476. [DOI:10.1016/j.intermet.2010.11.002]
[15] S. Baroni et. al., http://www.pwscf.org
[16] S. Baroni, P. Giannozzi, A. Testa, Green's-function approach to linear response in solids, Phys. Rev. Lett. 58 (1987) 1861. [DOI:10.1103/PhysRevLett.58.1861] [PMID]
[17] P. Hohenberg, W. Kohn, Inhomogeneous Electron Gas, Phys. Rev. 136 (1964) B864. [DOI:10.1103/PhysRev.136.B864]
[18] W. Kohn, L. J. Sham, Self-Consistent Equations Including Exchange and Correlation Effects, Phys. Rev. 140 (1965) A1133. [DOI:10.1103/PhysRev.140.A1133]
[19] S. Baroni, S. Gironcoli, A. Dal Corso, P. Giannozzi, Phonons and related crystal properties from density-functional perturbation theory, Rev. Mod. Phys. 73 (2001) 515. [DOI:10.1103/RevModPhys.73.515]
[20] F. D. Murnaghan, The Compressibility Of Media Under Extreme Pressures, Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A 30 (1944) 244. [DOI:10.1073/pnas.30.9.244] [PMID]
[21] J. P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof, Generalized Gradient Approximation Made Simple, Phys. Rev. Let.77 (1996) 3865. [DOI:10.1103/PhysRevLett.77.3865] [PMID]
[22] M. Born, K. Huang, Dynamical Theory of Crystal Lattices Clarendon, Oxford, 1956.
[23] W. Voigt, Macroscopic symmetry and properties of crystals, Lehrbuch der kristallphysik, Taubner Leipzig, 1928.
[24] A. Reuss, Z. Angew, Density functional theory for calculation of elastic properties of orthorhombic crystals: Application to TiSi2, Math. Mech. 9 (1929) 55.
[25] R. Hill, A simplified method for calculating the debye temperature from elastic constants, Proc. Phys. Soc. Lond. 65 (1952) 350.
[26] K. Haddadi, A. Bouhemadou, L. Louail, S. Maabed, D. Maouche, Structural and elastic properties under pressure effect of the cubic antiperovskite compounds ANCa3 (A = P, As, Sb, and Bi), Phys. Lett. A 373 (2009) 1777. [DOI:10.1016/j.physleta.2009.03.016]
[27] S. F. Pugh, Relations between the elastic moduli and the plastic properties of polycrystalline pure metals, Phil. Mag. 45 (1954) 823. [DOI:10.1080/14786440808520496]
[28] O.L. Anderson, A simplified method for calculating the debye temperature from elastic constants, J. Phys. Chem. Solids 24 (1963) 909. [DOI:10.1016/0022-3697(63)90067-2]

صفحه اصلی

راهنمای نویسندگان

ارسال مقاله

داوران

تماس با ما