CaCl2 Fazda SnO2 Kristalinin Mekanik Özelliklerinin Araştırılması

Yıl 2017, Cilt: 17 Sayı: 2, 399 - 405, 31.08.2017

Tahsin Özer Süleyman Çabuk Muhammet Karataşlı

Öz

Mekanik özellikler malzeme bilimi ve teknolojisinde kilit rol oynamaktadır. Mekanik özellikler, değişik basınç altında yoğunluk fonksiyonel teorisine dayanan ab-initio yöntemi ile genelleştirilmiş gradyent yaklaşımı (GGA) kullanılarak hesaplanmıştır. CaCl2 fazındaki SnO2’nin yapısal parametreleri belirlendi. Bağımsız elastik kat sayıları ve bulk modülü, Debye sıcaklığı gibi ilgili polikristal nicelikler Voight -Reuss-Hill yaklaşımları kullanılarak hesaplandı. Ortam basıncında Debye sıcaklığı ve x, y ve z yönlerinde ortalama lineer sıkıştırılabilirlik sırasıyla 487,1K ve 1,89 TPa-1 olarak bulundu. Ayrıca, farklı basınçlarda örgü parametreleri ve elastik sabitler üzerinde regresyon analizi yapıldı ve basınca bağlı olarak regresyon eşitlikleri önerildi. Elde edilen sonuçlar önceki hesaplamalar ve mevcut deneysel verilerle karşılaştırılmıştır.

Anahtar Kelimeler

VASP, DFT, SnO2, Bulk Modül, Debye Sıcaklığı

Kaynakça

• Beckstein,O., Klepeis, J. E., Hart, G. L. W., Pankratov, O. 2001. First-principles elastic constants and electronic structure of a-Pt2Si and PtSi. Physical Review B, 63, 134112.
• Blöch, P.E., 1994. Projector augment–wave method, Physical Review B 50/24, 17953-17979. Caglar, Y., Caglar, M., Ilican, S., Yakuphanoglu, F., 2009. Determination of the electronic parameters of nanostructure SnO2/p-Si diode. Microelectronic Engineering 86, 2072–2077.
• Erdem, I., Kart, H.H., Cagin, T., 2014. High pressure phase transitions in SnO2 polymorphs by first-principles calculations. Journal of Alloys and Compounds 587, 638–645.
• Gracia, L., Beltra´n, A., Andre´s, J., 2007. Characterization of the High-Pressure Structures and Phase Transformations in SnO2. A Density Functional Theory Study. J. Phys. Chem. B, 111, 6479-6485.
• Gupta, S.D., Gupta, S.K., Jhaa, P.K., Ovsyuk, N.N., 2013. A first principles lattice dynamics and Raman spectra of the ferroelastic rutile to CaCl2 phase transition in SnO2 at high pressure. J. Raman Spectrosc. 44, 926–933.
• Haines, J., Leger, J.M., 1997. X-ray diffraction study of the phase transitions and structural evolution of tin dioxide at high pressure: Relationships between structure types and implications for other rutile-type dioxides. Physical Review B, 55, 17, 144 – 154.
• Hassan, F., Moussawi, S., Noun, W., Salameh, C., Postnikov, A.V., 2013. Theoretical calculations of the high-pressure phases of SnO2. Computational Materials Science, 72, 86 – 92.
• Kresse, G., Furtmüller, J., 1996. Efficiency of ab-inito total energy calculations for metals and semiconductors using a plane-wave basis set, Computational Materials Science 6, 15-20.
• Kresse, G., joubert, D., 1999. From ultra-soft pseudo potentials to the projector augment –wave method. Physical Review B 59/3, 1758-1775. Nielsen, O. H., Martin, R. C., 1983. First-Principles Calculation of Stress. Phys. Rev. Lett., 50, 697–700.
• Ohgaki, T., Matsuoka, R., Watanabe, K., Matsumoto, K., Adachi, Y., Sakaguchi, I., Hishita, S., Ohashi, N., Haneda, H., 2010. Synthesizing SnO2 thin films and characterizing sensing performances. Sensors and Actuators B, 150, 99–104.
• Özer, T., 2016. SbXI (X=S, Se, Te) bileşiklerinin yapısal, dinamik ve termodinamik özelliklerinin AB initio yöntemiyle incelenmesi. Doktora Tezi, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Adana, 167. Page, Y. L., Saxe, P., 2001. Symmetry-general least-squares extraction of elastic coefficients from ab initio total energy calculations, Phys. Rev. B, 63: 174103.
• Perdew, J.P., Burke, K., Emzerhof, M., 1996. Generalized Gradient Approximation Made Simple, Physical Review Letters 77/18, 3865-3868. Shieh, S.R., Kubo, A., Duffy, T.S., Prakapenka, V.B., Shen, G., 2006. Phys. Rev. B, 73, 14105.