نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشکده فیزیک، دانشگاه ایالتی دلتا، آبراکا، نیجریه
2 دانشکده فیزیک، دانشگاه بِنین، نیجریه
چکیده
خواص ساختاری، الکترونیکی، مکانیکی و اپتیکی آلیاژ نیمه‌هویسلر TiPdSn و همچنین گذار فاز ساختاری تحت فشار این بلور با استفاده از محاسبات ابتدا به ساکن مورد بررسی قرار گرفت. از شبه‌پتانسیل‌های مبتنی بر امواج بهبود یافته تصویری (PAW) در چارچوب تقریب گرادیان تعمیم یافته (GGA) در طول محاسبه استفاده شد. نتایج به‌دست آمده نشان داد که TiPdSn یک نیمه‌رسانا با گاف نواری غیرمستقیم است. همچنین خواص مکانیکی محاسبه شده نشان داد که TiPdSn شکل‌پذیر و از نظر مکانیکی پایدار است. مشاهده می‌شود که TiPdSn تحت فشار یک گذار فاز ساختاری از مکعب به دو ساختار متفاوت به نام نوع 1 و نوع 2 انجام می‌دهد که در ساختار شش ضلعی متبلور می‌شوند و فشار گذار در حدود 53/4 گیگاپاسکال برای ساختار نوع 1 و حدود 3/25 گیگاپاسکال برای ساختار نوع 2 پیش‌بینی می‌شود. خواص اپتیکی حاصل نشان داد که TiPdSn دارای ثابت دی‌الکتریک ایستای 47/21 و ضریب شکست 63/4 می‌باشد. گاف نواری آلیاژ با افزایش فشار ابتدا کاهش و سپس افزایش می‌یابد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Pressure induced structural phase transition and influence of pressure on the electronic and mechanical properties of TiPdSn: an ab initio study
نویسندگان [English]
- Omamoke O E Enaroseha 1
- Michael Babalola 2
1 Department of Physics, Delta State University Abraka, Nigeria
2 Department of Physics, University of Benin, Nigeria
چکیده [English]
Structural, electronic, mechanical and optical properties of half-Heusler alloy TiPdSn were investigated from first-principles calculation as well as the structural phase transition under pressure. The projected augmented wave (PAW) type of pseudopotential within the generalized gradient approximation (GGA) was used during the calculation. The obtained results revealed that TiPdSn is a semiconductor with an indirect band gap. Also the results from the mechanical property showed that TiPdSn is ductile and mechanically stable. TiPdSn is seen to undergo structural phase transition from cubic to two different structures namely type1 and type2 which crystallize in hexagonal structure and the transition pressures recorded were 4.53GPa for type 1 and 25.3 GPa for type 2. Optical properties revealed that TiPdSn has a static dielectric function of 21.47 and a refractive index of 4.63. The band gap of the alloy decreases and later increases as pressure increases.
کلیدواژه‌ها [English]
- half Heusler
- phase transition
- dielectic function
- semiconductor
- bulk modulus
- band gap
- T Zilber, S Cohen, D Fuks, and Y Gelbstein, Journal of Alloys and Compounds 781 (2019) 1132.
- B Kocak and Y O Ciftci, Computational Condensed Matter 14 (2018) 176.
- M I Babalola and B E Iyorzor, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 491 (2019) 165560.
- K Inomata, S Okamura, R Goto and N Tezuka, Japanese Journal of Applied Physics 42 (4B) (2003) L419.
- M I Babalola and B E Iyorzor, Molecular Physics (2021) e1995062.
- G Goll, M Marz, A Hamann, T Tomanic, K Grube, T Yoshino, and T Takabatake, Physica B: Condensed Matter 403, 5-9 (2008) 1065.
- S Chadov, X Qi, J Kübler, G H Fecher, C Felser, and S C Zhang, Nature materials 9, 7 (2010) 541.
- P G Van Engen, K H J Buschow, R Jongebreur, and M Erman, Applied Physics Letters 42, 2 (1983) 202.
- M I Babalola, B E Iyorzor, and O G Okocha, Materials Research Express 6, 12 (2019)126301.
- P J Webster, K R A Ziebeck, S L Town, and M S Peak, Philosophical Magazine B 49, 3 (1984) 295.
- P C Canfield, J D Thompson, W P Beyermann, A Lacerda, M F Hundley, E Peterson, Z Fisk, and H R Ott, Journal of applied physics 70, 10 (1991) 5800.
- M Oogane, Y Sakuraba, J Nakata, H Kubota, Y Ando, A Sakuma, and T Miyazaki, Journal of Physics D: Applied Physics 39, 5 (2006) 834.
- R Gautier, X Zhang, L Hu, L Yu, Y Lin, T O Sunde, D Chon, K R Poeppelmeier, and A Zunger, Nature Chemistry 7, 4, (2015) 308.
- S A Khandy and J D Chai, Journal of Alloys and Compounds 850 (2021)156615.
- L Damewood, B Busemeyer, M Shaughnessy, C Y Fong, L H Yang, and C Felser, Physical Review B 91, 6 (2015) 064409.
- K Kaur, EPL (Europhysics Letters) 117, 4 (2017) 47002.
- A Dasmahapatra, L E Daga, A J Karttunen, L Maschio, and S Casassa, The Journal of Physical Chemistry C 124, 28 (2020) 14997.
- W Zheng, Y Lu, Y Li, J Wang, Z Hou, and X Shao, Chemical Physics Letters 741 (2020) 137055.
- R Gautier, X Zhang, L Hu, L Yu, Y Lin, T O Sunde, D Chon, K R Poeppelmeier, and A Zunger, Nature chemistry 7, 4 (2015) 308.
- Y Noda, M Shimada, and M Koizumi, Inorganic Chemistry 18, 11 (1979) 3244.
- J B Gu, C J Wang, Y Cheng, L Zhang, L C Cai, and G F Ji, Computational Materials Science 96 (2015) 72.
- P Giannozzi, O Andreussi, T Brumme, O Bunau, M B Nardelli, M Calandra, R Car, C Cavazzoni, D Ceresoli, M Cococcioni, and N Colonna, Journal of physics: Condensed matter 29, 46 (2017) 465901.
- A Dal Corso, Journal of Physics: Condensed Matter 28, 7 (2016) 075401.
- S Sarker, M A Rahman, and R Khatun, Computational Condensed Matter 26 (2021) e00512.
)