Bazı XYZ, X2YZ VE XX'YZ (X, X', Y: geçiş metalleri, Z: III-V A grubu elementleri) bileşiklerinin yapısal, elektronik, yarı metalik ve manyetik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of structural, electronic, half metallic andmagnetic properties of some XYZ, X2YZ AND XX'YZ (X, X', Y:transition metals, Z: III-V A group elements) compounds
Yazar: EVREN GÖRKEM ÖZDEMİR
Danışman: PROF. DR. ZİYA MERDAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada CoZrGe, VZrAs, VZrSb yarı Heusler; Ir2MnSi, Mn2IrAl, Mn2ReSb, Ti2ReSi tam Heusler; dörtlü CoMoMnSb, CoTcMnSb Heusler bileşikleri ile bu bileşiklerin 4d geçiş metallerine x= 0.25, 0.50 ve 0.75 oranlarında Crx katkılanmasıyla elde edilen bileşiklerin yapısal, elektronik, yarı metalik ve manyetik hesaplamaları Genelleştirilmiş Gradyent Yaklaşımı (GGY) ve Tran Blaha modified Becke Johnson (TB_mBJ) yöntemleri ile Yoğunluk Fonksiyonel Teori (YFT) tabanlı WIEN2k programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bileşiklerin taban durum değerleri, enerji-hacim optimizasyon eğrilerinin ferromanyetik (FM) ve manyetik olmayan (MO) fazlar için Murnaghan durum eşitliği ile fit edilerek elde edilmişlerdir. Çizilen eğrilere göre ferromanyetik fazlar her bir bileşik için manyetik olmayan fazlara göre enerji olarak daha kararlıdır. Kübik bileşiklerin denge örgü parametreleri sırasıyla CoZrGe, VZrAs, VZrSb yarı Heusler bileşikleri için 5,91; 6,22; 6,50 Å; Ir2MnSi, Mn2IrAl, Mn2ReSb ve Ti2ReSi tam Heusler bileşikleri için 6,03; 5,93; 6,17; 6,19 Å; Crx (x= 0, 0.25, 0.50 ve 0.75) katkılı CoMo1-xMnSb bileşikleri için 6,21; 6,19; 6,16; 6,16 Å ve Crx (x= 0, 0.25, 0.50 ve 0.75) katkılı CoTc1-xMnSb bileşikleri için 6,16; 6,14; 6,13 ve 6,10 Å olarak elde edilmişlerdir. CoZrGe ve VZrAs yarı Heusler bileşiklerinde yarı metalik bant boşlukları TB_mBJ yönteminde elde edilirken, VZrSb bileşiğinde bu boşluklar her iki yöntemde de elde edilmiştir. Mn2ReSb bileşiğinde TB_mBJ yönteminde yarı metalik bant boşluğuna sahipken geri kalan tüm tam Heusler bileşiklerinde her iki yöntemde de bant boşlukları mevcuttur. Crx (x= 0, 0.25, 0.50 ve 0.75) katkılı dörtlü Co(Mo,Tc)1-xMnSb bileşiklerinin x=0 ve 0.25 oranlarında GGY yönteminde bant boşlukları elde edilemezken, TB_mBJ yöntemi kullanıldığında yarı metalik bant boşlukları x= 0.25, 0.50 ve 0.75 oranlarında elde edilmişlerdir. Her bir bileşiğin elde edilen toplam manyetik moment değerleri Slater-Pauling (SP) kuralı ile uyumlu çıkmıştır.

Abstract:
In this study, the structural, electronic, half metallic and magnetic calculations of CoZrGe, VZrAs, VZrSb half-Heusler; Ir2MnSi, Mn2IrAl, Mn2ReSb, Ti2ReSi full Heusler; quaternary CoMoMnSb, CoTcMnSb Heusler and compounds obtained by doping Cr to 4d transition metals of these quaternary compounds in the ratios of 0.25, 0.50 and 0.75 were performed by using Generalized Gradient Approximation (GGA) and Tran Blaha modified Becke Johnson (TB_mBJ) methods with Density Functional Theory (DFT) based WIEN2k program. The ground state values of the compounds were obtained by fitting the energy-volume optimization curves for ferromagnetic (FM) and non-magnetic (NM) phases with the Murnaghan's equation of state. According to the curves drawn, ferromagnetic phases are more stable energetically for each compound than non-magnetic phases. The equilibrium lattice parameters of cubic compounds were obtained as 5,91; 6,22; 6,50 Å for CoZrGe, VZrAs, VZrSb half-Heusler compounds; 6,03; 5,93; 6,17; 6,19 Å for Ir2MnSi, Mn2IrAl, Mn2ReSb, Ti2ReSi full Heusler compounds; 6,21; 6,19; 6,16; 6,16 Å for Crx (x = 0, 0.25, 0.50 and 0.75) doped CoMnMo1-xSb compounds, and  6,16; 6,14; 6,13 and 6,10 Å for Crx (x = 0, 0.25, 0.50 and 0.75) doped CoTc1-xMnSb compounds, respectively. While half-metallic band gaps in CoZrGe and VZrAs half-Heusler compounds were obtained in TB_mBJ method, these gaps in VZrSb compound were obtained in both methods. While Mn2ReSb compound has half-metallic band gap in TB_mBJ method, all remaining full Heusler compounds have band gaps in both methods. The band gaps of Crx (x = 0, 0.25, 0.50 and 0.75) doped quaternary Co(Mo, Tc)1-xMnSb compounds at the ratios of x = 0 and 0.25 can not be obtained in the GGA method, while the half-metallic band gaps were obtained at the ratios of x = 0.25, 0.50 and 0.75 in the TB_mBJ method. The total magnetic moment values obtained for each compound were found to be compatible with the Slater-Pauling (SP) rule.