Bazı üçlü bileşiklerde yüksek basınç altında yapısal faz dönüşümleri ve fiziksel özelliklerin incelenmesi

Abstract

Yüksek basınç altında XAlH4'ün (X=Li,Na) yapısal ve elektronik özellikleri ab-initio metodu kullanılarak SİESTA paket programı ile hesaplandı. LiAlH4, çevresel koşullarda, uzay grubu P21/c olan monoklinik yapıda kristalleşmesine rağmen NaAlH4, uzay grubu I41/a olan tetragonal tipi yapıda kristalleşir. Bu yapılar üzerine kademeli olarak artan basınçlar uygulandığında hem LiAlH4 hem de NaAlH4 uzay grubu P-1 olan triklinik tipi bir yapıya dönüşmüştür. Elde edilen tüm yapıların örgü sabiti değerleri hesaplanmış ve literatür ile karşılaştırılmıştır. LiAlH4 ve NaAlH4'de görülen bu faz dönüşümleri aynı zamanda toplam enerji ve entalpi hesaplamaları kullanılarak da elde edilmiştir. Bu hesaplamalara göre LiAlH4 monoklinik tipi yapıdan trigonal tipi yapıya 4.35 GPa'lık bir basınç değerinde dönüşmüştür. NaAlH4 ise tetragonal tipi yapıdan trigonal tipi yapıya 30.31 GPa'lık bir basınç değerinde faz geçişine maruz kalmıştır. Ayrıca, LiAlH4 ve NaAlH4 için 0 GPa ve yüksek basınç altında elde edilen tüm yapıların elektronik özellikleri de incelenmiştir. Elektronik bant yapıları hesaplamaları yüksek simetri yönleri boyunca yapılmıştır. LiAlH4, 0 GPa'da yalıtkan malzemelerinin özelliklerini gösterse de, yüksek basınç altında faz dönüşümü nedeniyle metalik malzemelerin fiziksel özelliklerini göstermektedir. NaAlH4 ise 0 GPa'da yalıtkan malzeme özelliğinde iken yüksek basınç altında yarıiletken malzeme özelliği taşımaktadır. Anahtar Kelimeler: Yoğunluk Fonksiyoneli Teorisi, Yapısal Faz Geçişi, Ab initio Metod, Elektronik Özellik

The structural and electronic properties of XAlH4 (X=Li,Na) under high pressure were calculated with the Siesta package program using the ab-initio method. Although LiAlH4 crystallizes in the monoclinic structure with the space group of P21/c under ambient conditions, NaAlH4 crystallizes in the tetragonal type structure with the space group of I41/a. When gradually increasing pressures were applied on these structures, both LiAlH4 and NaAlH4 turned into a trigonal type structure with the space group of P-1. The lattice constant values of all the structures obtained were calculated and compared with the literature. These phase transformations seen in LiAlH4 and NaAlH4 were also obtained using total energy and enthalpy calculations. According to these calculations, LiAlH4 transformed from monoclinic type to trigonal type structure at a pressure of 4.35 GPa. NaAlH4, on the other hand, undergoes a phase transition from tetragonal type to trigonal type structure at a pressure of 30.31 GPa. In addition, the electronic properties of all structures obtained under 0 GPa and high pressure for LiAlH4 and NaAlH4 were also investigated. The electronic band structures calculations were done along the high symmetry directions. Although, LiAlH4 shows the properties of insulating materials at 0 GPa, shows the physical properties of metallic materials due to phase transformation under high pressure. On the other hand, while NaAlH4 is an insulator at 0 GPa, it is a semiconductor material under high pressure. Keywords: Density Functional Theory, Structural Phase Transition, Ab initio Method, Electronic Properties