Vakance a substituční poruchy v multikomponentním diboridu Ti0,25Zr0,25Hf0,25Ta0,25B2: studie z prvních principů
| Autor: | Alireza Farhadizadeh, Martin Matas, Jiri Houska |
|---|---|
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2022 |
| Předmět: |
Materials science
Poruchy Keramika pro velmi vysoké teploty chemistry.chemical_element engineering.material High-entropy diborides Ab initio quantum chemistry methods Elektronické vlastnosti Atom General Materials Science Thermal stability Boron Coalescence (physics) Multikomponentní diboridy Vysokoentropické diboridy Condensed Matter Physics Ultra-high-temperature ceramics chemistry Chemical physics Electronic properties Void (composites) engineering Defects Ultra-high temperature ceramics Multicomponent diborides Carbon |
| Popis: | Pomocí výpočtů ab initio zkoumáme tvrdý a elektricky vodivý multikomponentní diborid Ti0,25Zr0,25Hf0,25Ta0,25B2 o vysoké tepelné stabilitě. Soustředíme se na vliv poruch (buď vakancí, nebo atomů C, tedy poruch relevantních pro četné experimenty včetně našeho vlastního) na charakteristiky materiálu. Byly prozkoumány různé druhy, koncentrace i rozložení poruch a byla rozpoznána uspořádání vedoucí na nejnižší formovací energie. Prokazujeme, že náhrada atomů B atomy C je méně výhodná než tvorba bórových vakancí. Ukazujeme, že vakance upřednostňují shlukování do rozsáhlejší plošné oblasti bez atomů, minimalizujíce počet přerušených vazeb B–B a objem na atom, zatímco uhlíkové substituce na bórových pozicích shlukování neupřednostňují a mají sklon minimalizovat počet vazeb C–C. Odhalujeme vliv vakancí na mechanické a elektronické vlastnosti a získané výsledky používáme k vysvětlení experimentálních údajů. We study the hard and electrically conductive multicomponent diboride Ti0.25Zr0.25Hf0.25Ta0.25B2 with high thermal stability by ab-initio calculations. We focus on the effect of defects (either vacancies or C atoms, both relevant for numerous experiments including our own) on material characteristics. Different types, concentrations and distributions of defects were investigated, and the configurations leading to the lowest formation energies were identified. We show that the replacement of B by C is more unfavorable than the formation of B vacancies. We show that vacancies prefer to coalesce into a larger planar void, minimizing the number of broken B–B bonds and the volume per atom, while carbon substitutions at boron sites do not prefer coalescence and tend to minimize the number of C–C bonds. We show the effect of vacancies on mechanical and electronic properties, and use the results to explain experimental data. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|