Zrrup bileşiğinin süperiletkenliközelliğine faz geçişi etkisinin teorikincelenmesi /
Yazar: MANOLYA CİN
Danışman: DOÇ. DR. SADIK BAĞCI
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Hekzagonal ZrRuP (h-ZrRuP) ve ortorombik ZrRuP (o-ZrRuP) bileşiklerinin yapısal,
elektronik, elastik, mekanik, titreşimsel ve elektron-fonon etkileşimi özellikleri ilkprensipler
pseudopotansiyel yöntemi kullanılarak hesaplanmıştır. Fermi enerjisine
yakın her iki fazın elektronik hallerinin oluşumunda geçiş metali atomlarının d
elektronları etkindir ve bu elektronlar ZrRuP'nin her iki fazında da süperiletken hal
oluşumunda daha aktif bir rol oynamaktadır. Elastik ve mekanik özelliklerinin
incelenmesi ile h-ZrRuP bileşiğinin o-ZrRuP'den daha yumuşak olduğu sonucuna
ulaşılmıştır.
Tez çalışmasında deneysel olarak süperiletken oldukları belirlenmiş farklı kristal
yapıya sahip malzemelerin yapısal, elektronik, titreşim ve elektron-fonon etkileşim
özellikleri yoğunluk fonksiyonel teorisi kullanılarak hesaplanmıştır. Bu
hesaplamalarda spin-orbit etkisinin bileşiklerin incelenen fiziksel özellikleri üzerinde
nasıl bir etki oluşturduğu araştırılmıştır. Elde edilen veriler tez kapsamında
sunulmuştur. Bileşiğin farklı kristal yapılarının incelenmesi sonucunda spin-orbit
etkisinin her bir faz için farklı etkiler ortaya çıkardığı bulunmuştur. Her iki faz için
fonon dağılım eğrilerinin karşılaştırılması, h-ZrRuP'nin düşük enerjili enine akustik
fonon modunun o-ZrRuP'den çok daha yumuşak olduğunu gösterir. Bu fonon
modunun yumuşak karakteri h-ZrRuP'de güçlü elektron-fonon etkileşimi sağlar. Bu
nedenle, h-ZrRuP için elektron-fonon etkileşim parametresi, o-ZrRuP için karşılık
gelen 0.57 değerinden oldukça büyük olan 1.25'e eşittir. Sonuç olarak, elde edilen
fonon ve elektron-fonon etkileşimi özellikleri, süperiletken geçiş sıcaklığının h-ZrRuP
için o-ZrRuP'den daha yüksek olmasını sağlamıştır. Süperiletkenliğe geçiş sıcaklık
değeri h-ZrRuP için 12.49 K ve o-ZrRuP için 3.89 K olarak hesaplanmış olup,
deneysel değerler olan 12.93 K ve 3.82 K uyum içerisinde bulunmuştur.

Abstract:
The structural, electronic, elastic, machanical, vibrational and electron-phonon
interaction properties of hexagonal ZrRuP (h-ZrRuP) and orthorhombic ZrRuP (o-
ZrRuP) compounds are investigated by using first-principles pseudopotential method.
The calculations show that the electronic density of states near the Fermi level is
dominated by the d orbitals of transition metals for both phases. With investigating
elastic and mechanical properties of studied compounds, it is realized that h-ZrRuP is
softer than o-ZrRuP compound.
In this thesis, superconductor compounds with different crystal structures are
investigated for structural, electronic, vibrational and electron-phonon interaction
propterties by using density functional theory. In these calculations the effect of spinorbit
interaction for these compounds is investigated. A comparison of phonon
dispersion curves for both phases indicates that the lower transverse acoustic branch
of h-ZrRuP is much softer than that of o-ZrRuP. The soft character of this phonon
branch gives rise to strong electron-phonon interaction in h-ZrRuP. Therefore, the
electron-phonon coupling parameter for h-ZrRuP equals to 1.25 which is considerably
larger than the corresponding value of 0.57 for o-ZrRuP. As a consequence, phonon
and electronphonon interaction properties are crucial in making superconducting
transition temperature much higher for h-ZrRuP than o-ZrRuP. At the end, the value
of this temperature is found to be 12.49 K for h-ZrRuP and 3.89 K for o-ZrRuP which
lull with their experimental values of 12.93 and 3.82 K.