Bazı ikili bileşiklerde yüksek basınç altında yapısal faz dönüşümleri ve dönüşüm mekanizmasının incelenmesi
The structural phase transformations of some binary compounds under the high pressure and investigation of transform mechanism
Yazar: CİHAN KÜRKÇÜ
Danışman: PROF. DR. ZİYA MERDAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
XF2 (X=Co, Fe ve Ni) materyallerinin kristal yapısı yoğunluk fonksiyonel teorisi (DFT) ile yerel yoğunluk yaklaşımı (LDA) kullanılarak yüksek hidrostatik basınç altında sırası ile 168 GPa, 168 GPa ve 520 GPa'ya kadar çalışıldı. Aynı zamanda genelleştirilmiş gradyant yaklaşımı (GGA) ile CoF2'nin yapısı 144 GPa'ya kadar çalışıldı. LDA yaklaşımının kullanılması ile CoF2, FeF2 ve NiF2 bileşiklerinin yapısı sırası ile 96 GPa, 136 GPa ve 152 GPa'da uzay grubu P42/mnm olan tetragonal rutil-tipi yapıdan uzay grubu Pnnm olan ortorombik CaCl2-tipi yapıya dönüştü. NiF2 için, 360 GPa'da CaCl2-tipi yapıdan uzay grubu C2/m olan monoklinik yapıya ve 432 GPa'da bu monoklinik yapıdan uzay grubu P21/c olan bir diğer monoklinik yapıya faz dönüşümleri elde edildi. GGA yaklaşımının kullanılması ile CoF2 için 64 GPa'da uzay grubu P42/mnm olan tetragonal rutil-tipi yapıdan uzay grubu Pnnm olan ortorombik CaCl2-tipi yapıya faz dönüşümü elde edildi. Bir diğer faz dönüşümü, 96 GPa'da CaCl2-tipi yapıdan uzay grubu P21/c olan monoklinik yapıya elde edildi. Bu faz geçişleri aynı zamanda toplam enerji ve entalpi hesaplamaları ile de yapıldı. LDA hesaplamalarına göre, CoF2, FeF2 ve NiF2 için P42/mnm fazından Pnnm fazına dönüşüm sırası ile 6.5 GPa, 4.5 GPa ve 1.85 GPa civarında elde edildi. NiF2 için, Pnnm fazından C2/m fazına geçiş 30 GPa civarında ve C2/m fazından P21/c fazına geçiş yaklaşık 330 GPa'da elde edildi. GGA hesaplamalarına göre, CoF2 için, P42/mnm fazından Pnnm fazına yaklaşık 6.5 GPa'da ve Pnnm fazından P21/c fazına yaklaşık 45 GPa'da faz dönüşümleri elde edildi.

Abstract:
The crystal structure of XF2 (X=Co, Fe and Ni) materials was studied theoretically using the density functional theory (DFT) with the local density approximation (LDA) under high hydrostatic pressure up to 168 GPa, 168 GPa and 520 GPa, respectively. Besides the structure of CoF2 was studied with the generalized gradient approximation (GGA) up to 144 GPa. By using the LDA method, CoF2, FeF2 and NiF2 compounds undergo a structural phase transformation from the tetragonal rutile-type structure with space group P42/mnm to the orthorhombic CaCl2-type structure with space group Pnnm at 96 GPa, 136 GPa and 152 GPa, respectively. For NiF2, we obtained phase transformations from CaCl2-type structure to monoclinic structure with space group C2/m at 360 GPa and to another monoclinic structure with space group P21/c at 432 GPa. We obtained phase transformation for CoF2 with GGA method from the tetragonal rutile-type structure with space group P42/mnm to orthorhombic CaCl2-type structure with space group Pnnm. Another phase transformation was obtained from the CaCl2-type structure to monoclinic structure with space group P21/c at 96 GPa. These phase transitions were also studied by total energy and enthalpy calculations. According to LDA calculations, we obtained a phase transformation from P42/mnm phase to Pnnm phase at about 6.5 GPa, 4.5 GPa and 1.85 GPa for CoF2, FeF2 and NiF2, respectively. For NiF2, we obtained phase transformations from Pnnm phase to C2/m phase at about 30 GPa and from C2/m phase to P21/c phase at about 330 GPa. According to GGA calculations, we obtained phase transformations from P42/mnm phase to Pnnm phase at about 6.5 GPa and from Pnnm phase to P21/c phase at about 45 GPa for CoF2.