BİR AB-INITIO ÇALIŞMASI: SrCaSi KRİSTALİNİN BİR TAKIM FİZİKSEL ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Creative Commons License

Kale Aydın E., Kilit Doğan E., Erden Gülebağlan S.

11. INTERNATIONAL BILTEK CONGRESS ON CURRENT DEVELOPMENTS IN SCIENCE, TECHNOLOGY AND SOCIAL SCIENCES, Ankara, Türkiye, 25 - 26 Mayıs 2025, ss.458-466, (Tam Metin Bildiri)

  • Yayın Türü: Bildiri / Tam Metin Bildiri
  • Basıldığı Şehir: Ankara
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayıları: ss.458-466
  • Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Bu çalışmada yarı-Heusler ve kübik yapıda olan SrCaSi kristalinin temel durumda bir takım fiziksel özellikleri Yoğunluk Fonksiyoneli Teorisi ile Genelleştirilmiş Gradyent Yaklaşımı altında Quantum Espresso ve Abinit bilgisayar programları ile incelenmiştir. SrCaSi kristali  uzay grubu (No:216) ve  nokta grubundadır. İlk olarak, kesme enerjisi ve k noktaları sayısı optimizasyonları yapılmış, kesme enerjisi değeri 80 Ry ve Monkhorst-Pack bölümleme değeri ise 12x12x12 olarak bulunmuştur. Ardından hacim optimizasyonu ile örgü parametre değeri ve yapısal özellikleri ortaya konulmuştur. Vesta bilgisayar programı kullanılarak, SrCaSi kristalinin bağ uzunlukları ve birim hücre yapısı elde edilmiştir. Kübik SrCaSi kristalinin elektronik özelliklerini ortaya koyabilmek için elektronik band yapısı grafiği hesaplanmış ve çizdirilmiştir. Bu grafikte 4 valans bandı ve 11 iletim bandı olmak üzere 15 band değeri verilmiştir. Fermi enerji seviyesi 0 eV değeri ile eşleştirilmiştir. Valans ve iletim bandları arasında 0.49 eV değerinde yasak band aralığı olduğu görülmüş ve kristalin doğrudan geçişli bir yarı iletken olduğu bulunmuştur. Ardından SrCaSi kristalinin dinamik özelliklerine odaklanılmış ve fonon band grafiği elde edilmiştir. Bu kristalin temel durumda dinamik olarak kararsız olduğu görülmüştür. Dinamik olarak kararsız yapıda olan bazı kristallere basınç uygulandığında kararlı hale gelebildikleri bilinmektedir. SrCaSi kristalinin, oldukça yüksek basınç değerlerinde bile (yaklaşık 1000 kbar) dinamik olarak kararlı hale gelmediği görülmüştür. Son olarak, kristalin elastik özelliklerinin anlaşılması için elastik sertlik katsayıları, Bulk modülü, Shear modülü ve Poisson oranı hesaplanmış ve kristalin elastik olarak esnek olduğu anlaşılmıştır. Ayrıca SrCaSi kristaline kararlılık koşulları uygulandığında, elastik olarak da kararsız yapıda olduğu görülmüştür. Bu çalışmanın SrCaSi kristali üzerinde çalışmalar yapacak olan araştırmacılara ışık tutacağı umularak, pek çok uygulama alanında yararlı olacağı öngörülmektedir. 

In this study, some physical properties of SrCaSi crystal, which has a half-Heusler and cubic structure, have been investigated in the ground state under the Generalized Gradient Approximation with Density Functional Theory using Quantum Espresso and Abinit computer programs. The SrCaSi crystal is in the space group (No:216) and  point group. Firstly, the cut-off energy and the number of k points were optimised and the cut-off energy value was found to be 80 Ry and the Monkhorst-Pack grid value was found to be 12x12x12. Then, the lattice parameter value and structural properties were determined by volume optimisation. Bond lengths and unit cell structure of SrCaSi crystal were obtained by using Vesta computer programme. In order to reveal the electronic properties of the cubic SrCaSi crystal, the electronic band structure graph was calculated and plotted. In this graph, 15 band values including 4 valence bands and 11 conduction bands are given. The Fermi energy level was matched with a value of 0 eV. A forbidden band gap of 0.49 eV was observed between the valence and conduction bands and the crystal was found to be a semi-conductor with a direct transition. We then focused on the dynamic properties of SrCaSi crystal and obtained the phonon band graph. This crystal was found to be dynamically unstable in the ground state. It is known that some dynamically unstable crystals can become stable when pressure is applied. It was observed that SrCaSi crystal did not become dynamically stable even at very high pressure values (about 1000 kbar). Finally, elastic stiffness coefficients, Bulk modulus, Shear modulus and Poisson's ratio were calculated to understand the elastic properties of the crystal and it was found that the crystal is elastically flexible. In addition, when stability conditions were applied to SrCaSi crystal, it was observed that it was also elastically unstable. It is hoped that this study will shed light on the researchers who will work on SrCaSi crystal and will be useful in many application areas.