Kurşun kalkojenlerde yüksek basınç etkisiyle yapısal faz dönüşümleri

Abstract

Bu çalışmada kurşun kalkojenlerde yüksek basınç etkisiyle yapısal faz dönüşümleri, Siesta paket programı ile araştırıldı. Çalışmalar, yoğunluk fonksiyonel teorisi (DFT) çerçevesinde genelleştirilmiş gradyent yaklaşımı (GGA) ve yerel yoğunluk yaklaşımı (LDA) kullanılarak yapıldı. GGA yaklaşımının kullanılmasıyla PbS ve PbSe bileşiklerinin NaCl-tipi yapılarının sırasıyla 240 ve 50 GPa basınçta ve LDA yaklaşımının kullanılmasıyla da PbS, PbSe ve PbTe bileşiklerinin NaCl-tipi yapılarının sırası ile 160, 50 ve 30 GPa basınç altında CsCl-tipi yapıya dönüştüğü görüldü. Deneysel sonuçlarla kıyaslanabilir faz geçiş basınçlarını araştırmak için toplam enerji ve entalpi hesaplamaları yapıldı. Bu hesaplamalara göre GGA yaklaşımı için PbS ve PbSe'nin NaCl-tipi yapılarının CsCl-tipi yapılara dönüşümü, sırası ile 12 ve 10 GPa civarında elde edildi. LDA yaklaşımı için PbS, PbSe ve PbTe'nin NaCl-tipi yapılarının CsCl-tipi yapılara dönüşümleri de, sırası ile 10, 8 ve 6.5 GPa civarında elde edildi. PbSe bileşiği için GGA yaklaşımı hariç diğer bütün yaklaşımlarda PbS, PbSe ve PbTe'nin başlangıçta NaCl-tipi olan yapılarının bazı ara fazların oluşumunu takiben CsCl-tipi yapıya dönüştüğü görüldü.

In this study, the pressure induced phase transformations of lead chalcogenides have been investigated using SIESTA package program. The studies were performed using the generalized gradient approximation (GGA) and the local density approximation (LDA) in the context of density functional theory (DFT). It was observed that the NaCl-type structures of the PbS and PbSe compounds transformed to the CsCl-type structures at 240 and 50 GPa pressures, respectively, using the GGA and the NaCl-type structures of PbS, PbSe and PbTe compounds transformed to CsCl-type structures under the pressure of 160, 50 and 30 GPa, respectively, using the LDA approximation. In order to investigate the comparable transition pressure with the experimental results, total energy and enthalpy calculations were carried out. According to these calculations, transformations of NaCl-type structures of PbS and PbSe to CsCl-type structures for GGA approximation were obtained at around 12 and 10 GPa, respectively. The transformations from NaCl-type structures of PbS, PbSe and PbTe to CsCl-type structures for LDA approximation were obtained at 10, 8 and 6.5 GPa, respectively. In all other approximation except for the GGA for the PbSe compound, it was seen that the initially NaCl-type structures of PbS, PbSe and PbTe were transformed to the CsCl-type structure following the formation of some intermediate phases.