Ab initio analýza fázových rozhraní v soustavě NiSe-Ni4Sn2

Bc. Kateřina Dočkalová

Bakalářská práce

Ab initio analysis of phase boundaries in NiSe-Ni4Sn2 system

Anotace:

V této práci byla provedena ab initio analýza fázových rozhraní v soustavě NiSe-Ni4Sn2. Analýze byly podrobeny celkem čtyři konfigurace. Konfigurace r1a a r2a byly vytvořeny za využití rovnovážných mřížkových parametrů fáze Ni4Sn2 a konfigurace r1b a r2b za využití rovnovážných mřížkových parametrů fáze NiSe. Konfigurace typu „1“ a „2“ se od sebe liší polohou atomů Se ležících blízko fázovému rozhraní, kdy v konfiguracích typu „1“ se tyto atomy Se nacházejí blíž atomům Ni a v konfiguracích typu „2“ zase blíž atomům Sn. Pro provedení ab initio analýzy byly v této soustavě využity celkové automatické relaxace a relaxace s postupnou změnou mřížkového parametru a (kolmý na rovinu rozhraní), kdy mřížkové parametry b a c byly ponechány konstantními. Pohyb atomů byl ve druhé skupině výpočtů povolen v různém rozsahu i) ve všech směrech, ii) ve směru mřížkového parametru a a iii) nepovolen. Vzhledem k čistým prvkům jsou všechny konfigurace stabilní, je-li povolen libovolný pohyb atomů. Celkově nejnižší hodnotu tvorného tepla poskytla konfigurace r2a při plné automatické relaxaci. Naopak nejvyšší hodnotu tvorného tepla poskytla konfigurace r2b při využití výpočtů se statickými atomy. Vzhledem k fázím NiSe a Ni4Sn2 jsou všechny konfigurace nestabilní z důvodu kladných hodnot tvorných tepel, z čehož vyplývá, že kladná jsou i tvorná tepla fázového rozhraní.

Abstract:

In this work, an ab initio analysis of phase boundaries in the NiSe-Ni4Sn2 system was performed. In total, four configurations were studied. Configurations r1a and r2a were created using equilibrium lattice parameters of the Ni4Sn2 phase, while configurations r1b and r2b were based on the equilibrium lattice parameters of the NiSe phase. Configurations labelled as “1” and “2” differ in the position of Se atoms near the phase boundary. In type “1” configurations, these Se atoms are closer to Ni atoms, whereas in type “2” configurations, they are closer to Sn atoms. To perform the ab initio analysis, complete automatic relaxations and relaxations with sequential changes in lattice parameter a (perpendicular to the interface plane) and constant lattice parameters b and c were employed in this system. In the second group of calculations, the movement of atoms was allowed to different extents: i) in all directions, ii) in the direction of the lattice parameter a and iii) not allowed. Regarding the pure elements, all configurations are stable when any atomic movement is allowed. Configuration r2a exhibited the lowest heat of formation during complete automatic relaxations, while configuration r2b had the highest heat of formation when using calculations with static atoms. However, considering the NiSe and Ni4Sn2 phases, all configurations are unstable due to the positive heats of formation, which implies that the heats of formation of the phase boundary are also positive.

Klíčová slova

teorie funkcionálu hustoty, ab initio výpočty, VASP, fázové rozhraní, NiSe-Ni4Sn2, density functional theory, ab initio calculations, phase boundaries

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 30. 5. 2024

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 27. 6. 2024
• Vedoucí: doc. Mgr. Jana Pavlů, Ph.D.
• Oponent: Mgr. Martin Friák, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Bakalářský studijní program / obor:
Chemie / Chemie