KaydedilenlerDerginizi ekleyin

Dergiler / Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Fen Dergisi / 2026 / Volume: 16 Issue: 1

Yeni M4As3Co (M: Al, Ga) Bileşiğinin Ab-initio Hesaplamaları ile Mekanik ve Elektronik Özellikleri

Ab-initio Calculations; Mechanical and Electronic Properties of New M4As3Co (M: Al, Ga) Compounds

Buğra Yıldız(HACETTEPE UNIVERSITY)0000-0002-0080-7096
Aytaç Erkişi(PAMUKKALE UNIVERSITY)0000-0001-7995-7590
Sayfa
—
Yayın Tarihi
2021-05-27
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Bu tahminler sonucunda, malzemelerimizin mekanik olarak kararlı olduğu söylenebilir.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Bu çalışmada, Al 4 As 3 Co ve Ga 4 As 3 Co bileşiklerinin elektronik, manyetik ve mekanik özellikleri detaylı bir şekilde incelenmiştir.
📊
Temel Bulgular & Veri:M 4 As 3 Co (M: Al, Ga) bileşikleri basit kübik yapıya sahip olup 216 uzay numaralı ve F-43m uzay grubuna sahiptir.
💡
Sonuç & Katkı:Bu tahminler sonucunda, malzemelerimizin mekanik olarak kararlı olduğu söylenebilir.
🔬Tür:Research Article
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Semiconductor · zero band gap · density functional theory

Özet

Bu çalışmada, Al 4 As 3 Co ve Ga 4 As 3 Co bileşiklerinin elektronik, manyetik ve mekanik özellikleri detaylı bir şekilde incelenmiştir. Tüm hesaplamalar Vienna Ab initio Simulation Package kullanılarak Yoğunluk Fonksiyoneli Teorisi (YFT) içinde Genelleştirilmiş Gradyant Yaklaşımı (GGY) kullanılarak yapılmıştır. M 4 As 3 Co (M: Al, Ga) bileşikleri basit kübik yapıya sahip olup 216 uzay numaralı ve F-43m uzay grubuna sahiptir. En uygun manyetik düzeni bulmak için ferromanyetik ve üç tip antiferromanyetik düzen kullanılmıştır. Her iki malzememiz için tüm taban durum enerjileri birbirine yakın olmasına rağmen, enerjisel olarak en kararlı manyetik düzenin ferromanyetik düzen olduğu anlaşılmaktadır. Optimizasyon prosedürünün ardından, durum yoğunluğuna sahip elektronik bant yapısı çizilmiştir. Grafikler, Ga 4 As 3 Co bileşiğinin sıfır dolaylı bant aralığına sahip olduğunu kanıtlarken, Al 4 As 3 Co bileşiğinin de 0,044 eV’luk çok küçük doğrudan bant aralığı ile yarı iletken doğaya sahip olduğunu kanıtlamaktadır. Son olarak, elastik sabitler hesaplanmış ve önemli mekanik özellikler tahmin edilmiştir. Bu tahminler sonucunda, malzemelerimizin mekanik olarak kararlı olduğu söylenebilir.

Abstract

In this study, electronic, magnetic and mechanical properties of Al 4 As 3 Co and Ga 4 As 3 Co compounds have been investigated in detail. All the calculations have been done by using Vienna Ab initio Simulation Package by using Generalized Gradient Approximation (GGA) within Density Functional Theory (DFT). M 4 As 3 Co (M: Al, Ga) compounds have simple cubic structure and they have F-43m space group with 216 space number. In order to find most suitable magnetic order, ferromagnetic and three type of antiferromagnetic orders have been employed. Although all the ground state energies for both of our materials are close to each other, it is understood that, energetically most stable magnetic order is ferromagnetic order. After optimization procedure, electronic band structures with density of states have been plotted. Plots prove that, Al 4 As 3 Co compound has semiconductor nature with very little direct band gap 0.044 eV while Ga 4 As 3 Co compound has zero indirect band gap. Finally, elastic constants have been calculated and important mechanical properties have been estimated. As result of these estimation, it could be said that our materials are mechanically stable.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

Yıldız, B., Erkişi, A. (2021). Yeni M4As3Co (M: Al, Ga) Bileşiğinin Ab-initio Hesaplamaları ile Mekanik ve Elektronik Özellikleri. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Fen Dergisi, Volume: 16 Issue: 1. https://doi.org/10.29233/sdufeffd.872967

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (34)

  1. S. Mahajan (Ed.), Handbook of Semiconductors. Second ed., Elsevier, Amsterdam, 1994.
  2. S. J. Moss and A. Ledwith, The Chemistry of the Semiconductor Industry. Springer. ISBN 978-0-216-92005-7, 1987.
  3. P. Palacios, P. Wahnon, and C. Tablero, “Ab initio phonon dispersion calculations for TixGanAsm and TixGanPm compounds,” Comput. Mater. Sci., 33, 118–124, 2005.
  4. P. Palacios, J. J. Fernandez, K. Sanchez, J. C. Conesa, and P. Wahnon, “First-principles investigation of isolated band formation in half-metallic TixGa1−xP,” Phys. Rev. B, 73, 085206, 2006.
  5. A. Luque, and A. Martí, “Increasing the efficiency of ideal solar cells by photon induced transitions at intermediate levels,” Phys. Rev. Lett., 78, 5014, 1997.
  6. P. Mahadevan and A. Zunger, “First-principles investigation of the assumptions underlying model-Hamiltonian approaches to ferromagnetism of 3d impurities in III-V semiconductors,” Phys. Rev. B, 69, 115211, 2004.
  7. M. Wierzbowska, D. Sánchez-Portal, and S. Sanvito, “Different origins of the ferromagnetic order in (Ga,Mn)As and (Ga,Mn)N,” Phys. Rev. B, 70, 235209, 2004.
  8. S. Sanvito, G. Theurich, and N. A. Hill, “Density functional calculations for III–V diluted ferromagnetic semiconductors: A review,” J. Supercond. Novel Magn. Mater., 15, 85, 2002.
  9. K. Sato and H. Katayama-Yoshida, “First principles materials design for semiconductor spintronics,” Semicond. Sci. Technol., 17, 367, 2002.
  10. L. Kronik, M. Jain, and J. R. Chelikowsky, “Electronic structure and spin polarization of MnxGa1−xN,” Phys. Rev. B 66, 2002.
  11. T. Dietl, H. Ohno, and F. Matsukura, “Hole-mediated ferromagnetism in tetrahedrally coordinated semiconductors,” Phys. Rev. B 63, 195205, 2001.
  12. H. Ohno, “Making nonmagnetic semiconductors ferromagnetic,” Science, 281, 951, 1998.
  13. S. A. Wolf, A. Y. Chtchelkanova, and D. M. Treger, “Spintronics A retrospective and perspective,” IBM Journal of Research and Development, 2006.
  14. S. Bhatti et al. “Spintronics based random access memory: A review,” Materials Today, 20 (9), 530–548, 2017.
  15. M. C. Payne, M. P. Teter, D. C. Allan, T. A. Arias, and J. D. Joannopoulos, “Iterative minimization techniques for ab initio total-energy calculations: molecular dynamics and conjugate gradients,” Rev. Mod. Phys., 64, 1045, 1992.
  16. G. Kresse and J. Hafner, “Ab initio molecular dynamics for liquid metals,” Phys. Rev. B, 47, 558–561, 1993.
  17. G. Kresse and J. Furthmuller, “Efficiency of ab initio total energy calculations for metals and semiconductors using a plane-wave basis set,” Comput. Mater. Sci., 6, 15–50, 1996.
  18. P. E. Blöchl, “Projector augmented-wave method,” Phys. Rev. B, 50, 17953-17979, 1994.
  19. W. Kohn and L. J. Sham, “Self-consistent equations including exchange and correlation effects,” Phys. Rev. A, 140, A1133-A1138, 1965.
  20. P. Hohenberg and W. Kohn, “Inhomogeneous electron gas,” Phys. Rev., 136, B864-B871, 1964.
  21. J.P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, “Generalized gradient approximation made simple,” Phys. Rev. Lett., 77, 3865-3868, 1996.
  22. H. J. Monkhorst and J.D. Pack, “Special points for Brillouin-zone integrations,” Phys. Rev. B, 13, 5188-5192, 1976.
  23. K. Momma and F. Izumi, “VESTA: a three-dimensional visualization system for electronic and structural analysis,” Appl. Crystallogr., 41 (3), 653-658, 2008.
  24. F. Han, A Modern Course in the Quantum Theory of Solids. Singapore: World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., 2013, pp. 378-379.
  25. P. Vinet, J.H. Rose, J. Ferrante, and J.R. Smith, “Universal features of the equation of state of solids,” J. Phys.: Condens. Matter., 1, 1941, 1969.
  26. C. Kaderoglu, G. Surucu, and A. Erkisi, “The investigation of electronic, elastic and vibrational properties of an interlanthanide perovskite: PrYbO3,” J. Electronic Materials, 46, 5827–5836, 2017.
  27. Y. L. Page and P. Saxe, “Symmetry-general least-squares extraction of elastic coefficients from ab initio total energy calculations,” Phys. Rev. B, 63, 174103, 2001.
  28. F. Mouhat and F. X. Coudert, “Necessary and sufficient elastic stability conditions in various crystal systems,” Phys. Rev. B, 90, 224104, 2014.
  29. W. Voigt, Lehrbuch der Kristallphysik, B.G. Teubner, Leipzig und Berlin, 1928.
  30. A. Reuss, “Berechnung der fliessgrenze von mischkristallen auf grund der plastizitatsbedingung fur einkristalle,” J. Appl. Math. Mech., 9, 49:58, 1929.
  31. R. Hill, “The elastic behavior of a crystalline aggregate,” Proc. Phys. Soc. A, 65, 349-354, 1952.
  32. A. Erkisi, B. Yildiz, and G. Surucu, “First principles study on new half-metallic ferromagnetic ternary zinc-based sulfide and telluride (Zn3VS4 and Zn3VTe4),” Materials Research Express, 6, 076107, 2019.
  33. G. V. Sinko and N. A. Smirnov, “Ab initio calculations of elastic constants and thermodynamic properties of bcc, fcc, and hcp Al crystals under pressure,” Journal of Physics: Condensed Matter., 14, 6989–7005, 2002.
  34. E. Schreiber, O. L. Anderson, and N. Soga, Elastic Constants and their Measurements. McGraw-Hill, New York, 1973.