Anti-perovksites MgCNi3, CdCNi3, InCNi3 ve GaCNi3'nin yapısal ve elastik özelliklerinin yoğunluk fonksiyon teorisi ile incelenmesi
Investigation of structural and elastic properties of anti-perovksites MgCNi3, CdCNi3, InCNi3 and GaCNi3 using the density functional theory
Yazar: FIRAT AKKUŞ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. SITKI DUMAN
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Elastik yapı = Elastic structure ; Yapısal özellikler = Structural properties ; Yoğunluk fonksiyonu teorisi = Density function theory

Özet:
Bu tezde, anti-peroksit yapıda kristalleşen MgCNi3, CdCNi3, InCNi3, ZnCNi3 ve GaCNi3 materyallerinin yapısal özellikleri düzlem dalga yapay potansiyel metodu, yoğunluk fonksiyon teorisinin yerel yoğunluk ve genelleştirilmiş gradyan yaklaşımları yardımı ile araştırıldı.Bu çalışmanın seçilme nedeni MgCNi3 ve CdCNi3'ün süperiletken özellik göstermeleridir. Bu ilgi çekici özelliklerinde dolayı bu materyallere büyük bir ilgi gösterilmiştir. Ayrıca aynı kristale yapıya sahip ve metalik özellik gösteren InCNi3, ZnCNi3 ve GaCNi3 malzemeleri üzerine yapılan çalışmalar da büyük bir artış gözlenmiştir. Bu sebeple onların yapısal ve elastik özelliklerinin incelenmesi önemlidir.Çalışmada ilk olarak kristallerin yapısal özellikleri araştırıldı. Elde edilen sonuçlar daha önceki deneysel ve teorik sonuçlarla karşılaştırıldığında son derece iyi bir uyum gözlendi. Malzemelerin hacim modülleri karşılaştırıldığında MgCNi3'nin diğerlerinden daha büyük bir hacim modülü olduğu belirlendi. Bu durumda incelenen kristallerin en sertinin MgCNi3 olduğu tesbit edildi.Yapısal özelliklere ek olarak, bu kristallerin elastik özellikleri de incelendi ve daha önceki deneysel ve teorik sonuçlarla karşılaştırıldı. Elde edilen elastik sabitler incelendiğinde malzemelerin kübik yapıda dayanıklı olduğunu tesbit edildi. Böylece kristallerin kübik anti-peroksit yapıda kristalleştikleri doğrulandı. Bunu yanı sıra elastik parametrelerden yaralanarak malzemelerin kayma ve young modülleri ile poisson oranları hesaplandı. Elde edilen sonuçlar kristallerin kırılganlık ve esneklik özelliklerinden hangisinin baskın olduğunun belirlenmesinde kullanıldı. Son olarak kristallerin bağ yapıları ve metalik özellikleri elastik sabitlerden yararlanılarak belirlendi ve yorumlandı.

Abstract:
In this thesis, we have investigated the structural and elastic properties of the cubic anti-perovksite structure of MgCNi3, CdCNi3, InCNi3, ZnCNi3 ve GaCNi3 by employing the plane wave pseudopotential method, local density and generalized gradient approximation of the density functional theory, and a linear response approach.The reason for choosing this topic is that MgCNi3 and CdCNi3 are superconductors. Due to these interesting properties there has been great interested in the study of structural and elastic properties of these materials. However, InCNi3, ZnCNi3 and GaCNi3 can exhibit a metallic character. Thus, it is important to determine structural and elastic properties of these crystals in order to succesfully apply them to technology.Firstly, we have investigated structural parameters for these materials. The calculated parameters are in good agreement with previous experimental and theoretical results.The calculated bulk modulus of MgCNi3 is larger than other crystals. This situation shows that MgCNi3 is hardest materials in anti-perovksites.In addition to the structural properties, we have calculated discussed elastic constant for these crystals. The calculated parameters are in good agreement with previous experimental and theoretical findings. This results shown that this materials are crystalline cubic structure. We have also calculated shear modulus, young modulus and poisson ratio for this crystals. Finally we have discussed relationship between elastic constants and bond structure of materials. At the end of this thesis, our results have been discussed as well as the possible future works.