Дослідження структурних та електронних властивостей MgO під тиском
Анотація
У цьому дослідженні використовувалися теорія функції густини (DFT), узагальнена градієнтна апроксимація (GGA) і локальна апроксимація густини (LDA) на основі коду Siesta для вивчення сполуки оксиду магнію (MgO) і зосередження на (B4) фазі Вюрцита. Це зроблено для визначення констант первинної комірки та енергетичного розриву при тиску 0, що відповідає попереднім результатам. Досліджено вплив тиску на ширину забороненої зони, розмір первинної комірки та діелектричну проникність. Дослідження також показало, що фаза (B4) може переходити у фазу (B2) при тиску 45,86 ГПа та з фази h-MgO у фазу (B2) при 70 ГПа.
Завантаження
Посилання
C. Zhang, Y. Li, J. Zhao, and Z. He, “Sulfidation performance of MgO-modified calcium-based waste from calcium looping: Experimental and density functional theory study,” J. Environ. Chem. Eng. 10(3), 108039 (2022). https://doi.org/10.1016/j.jece.2022.108039
H. Liu, T. Han, Q. Li, B. Sun, and C. Wang, “Novel microstructures inducing an excellent combination of strength and elongation in in-situ MgO/AZ31 composites,” Compos. Struct. 294, 115770 (2022). https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2022.115770
Y. Wang, K. Huo, X. Meng, D. Cai, B. Wang, and J. Liu. “MgO recycling in l-lactic acid fermentation and effects of the reusable alkaline neutralizer on Lactobacillus rhamnosus: From process integration to transcriptome analysis,” LWT, 163, 113616 (2022). https://doi.org/10.1016/j.lwt.2022.113616.
A. Taşer, M.E. Güldüren, and H. Güney, “Fe doping effects in MgO thin films grown with SILAR technique,” Mater. Chem. Phys. 272, 124993 (2021). https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2021.124993
Z. Song, B. Zhao, Q. Wang, and P. Cheng, “Steering reduction and decomposition of peroxide compounds by interface interactions between MgO thin film and transition-metal support,” Appl. Surf. Sci. 459, 812-821 2018). https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.08.071.
R.C. Whited, C.J. Flaten, and W.C. Walker, “Excitonthermoreflectance of MgO and CaO,” Solid. State. Commun. 13, 1903-1905 (1973). https://doi.org/10.1016/0038-1098(73)90754-0
H. Abu-Farsakh, I. Al- Qasir, and A. Qteish, “Fundamental properties and phase stability of B1 and B2 phases of MgO over a wide range of pressures and temperatures: A first-principles study,” Comput. Mater. Sci. 154, 159-168 (2018). https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2018.07.035.
J.E. Jaffe, J.A. Snyder, Z. Lin, and A.C. Hess, “LDA and GGA calculations for high-pressure phase transitions in ZnO and MgO,” Phys. Rev. B. 62, 1660 (2000). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.62.1660
S. Ritterbex, T. Harada, and T. Tsuchiya. “Vacancies in MgO at ultrahigh pressure: About mantle rheology of super-Earths,” Icarus, 305, 350-357 (2018). https://doi.org/10.1016/j.icarus.2017.12.020
Y.Z. Zhu, G.D. Chen, H. Ye, A. Walsh, C.Y. Moon, and S.H. Wei, “Electronic structure and phase stability of MgO, ZnO, CdO, and related ternary alloys,” Phys. Rev. B, 77, 245209 (2008). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.77.245209
Z.J. Liu, Y.X. Du, X.L. Zhang, J.H. Qi, L.N. Tian, and Y. Guo. “Density functional calculations of the electronic structure and optical properties of magnesium oxide,” Solar Energy Phys. Status Solidi B, 247(1), 157-162 (2010). https://doi.org/10.1002/pssb.200945276
O.L. Andreson, and P.J. Andreatch, “Pressure Derivatives of Elastic Constants of Single-Crystal MgO at 23° and -195.8°C,” J. Am. Ceram. Soc. 49(8), 404-409 (1966). https://doi.org/10.1111/j.11512916.1966.tb15405.x
M. Toporkov, D.O. Demchenko, Z. Zolnai, J. Volk, V. Avrutin, H. Morkoc, and U. Ozgür, “Lattice parameters and electronic structure of BeMgZnO quaternary solid solutions: Experiment and theory,” J. Appl. Phys. 119, 095311 (2016). https://doi.org/10.1063/1.4942835
P. Hohenberg, and W. Kohn, “Inhomogeneous Electron Gas,” Phys. Rev. B, 136, 864-871 (1964). http://dx.doi.org/10.1103/PhysRev.136.B864
W. Kohn, and L.J. Sham, “Self-Consistent Equations Including Exchange and Correlation Effects,” Phys. Rev. 140, A1133 (1965). https://doi.org/10.1103/PhysRev.140.A1133
J.P. Perdew, K. Perdew, and M. Ernzerhof, “Generalized Gradient Approximation Made Simple,” Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.3865.
D.M. Ceperley, and B.J. Alder, “Ground State of the Electron Gas by a Stochastic Method,” Phys. Rev. Lett. 45, 566 (1980). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.45.566
P. Ordejon, E. Artacho, and J.M. Soler, “Self-consistent order- N density-functional calculations for very large systems,” Phys. Rev. B. 53, R10441(R) (1996). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.53.R10441
N. Troullier, and J.L. Martins, “Efficient pseudopotentials for plane-wave calculations,” Phys. Rev. B. Condens. Matter. 43(3), 1993 2006 (1991). https://doi.org/10.1103/physrevb.43.1993
A. Schleife, F. Fuchs, J. Furthmuller, and F. Bechstedt, “First-principles study of ground- and excited-state properties of MgO, ZnO, and CdO polymorphs,” Phys. Rev. B. 73, 245212 (2006). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.73.245212
Y.Z. Zhu, G.D. Chen, Y. Honggang, W. Aron, C.Y. Moon, and S.H. Wei, “Electronic structure and phase stability of MgO, ZnO, CdO, and related ternary alloys,” Phys. Rev. B. 77, 245209 (2008). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.77.245209
A. Djelal, k. Chaibi, N. Tari, K. Zitouni, and A. Kadri, “Ab-initio DFT-FP-LAPW/TB-mBJ/LDA-GGA investigation of structural and electronic properties of MgxZn1-xO alloys in Würtzite, Rocksalt and Zinc-Blende phases,” Superlattices and Microstructures, 109, 81-97 (2017). https://doi.org/10.1016/j.spmi.2017.04.041
Y. Duan, L. Qin, G. Tang, and L. Shi, “First-principles study of ground- and metastable-state properties of XO (X = Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn and Cd),” Eur. Phys. J. B. 66, 201-209 (2008). https://doi.org/10.1140/epjb/e2008-00415-3
W.R.L. Lambrecht, and S. Limpijumnong, “Theoretical study of the relative stability of wurtzite and rocksalt phases in MgO and GaN,” Phys. Rev. B. 63, 104103 (2001). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.63.104103
M. Heinemann, M. Giar, and C. Heiliger, Mater. Alloys. Res. Soc. Symp. Proc. 1201, 533 (2010). https://doi.org/10.1557/PROC-1201-H05-33
Q. Yan, P. Rinke, M. Winkelnkemper, A. Qteish, D. Bimberg, M. Scheffler, and C.G. Van de Walle, “Strain effects and band parameters in MgO, ZnO, and CdO,” Appl. Phys. Lett. 101, 152105 (2012). https://doi.org/10.1063/1.4759107
F. Daniel, B.J. Morgan, and W. Aron, “Self-Consistent Hybrid Functional Calculations: Implications for Structural, Electronic, and Optical Properties of Oxide Semiconductors,” Nanoscale. Research. Letters, 12(1), 19 (2017). https://doi.org/10.1186/s11671-016-1779-9
S. Labidi, J. Zeroual, M. Labidi, K. Klaa, and R. Bensalem, “Structural Electronic and Optical Properties of MgO, CaO and SrO Binary Compounds: Comparison Study,” Solid State Phenomena, 257, 123-126 (2016). https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.257.123
M. Dadsetani, and R. Beiranvand, “Optical properties of alkaline-earth metal oxides from first principles,” J. Solid. State. Sci. 11, 2099 2105 (2009). https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2009.08.018
H. Baltache, R. Khenata, M. Sahnoun, M. Driz, B. Abbar, and B. Bouhafs, “Full potential calculation of structural, electronic and elastic properties of alkaline earth oxides MgO, CaO and SrO,” Physica B: Condensed Matter. 344, 334-342 (2004). https://doi.org/10.1016/j.physb.2003.09.274
M. Brik, “First-principles calculations of the structural, electronic, optical and elastic properties of the CuYS2 semiconductor,” J. of Phys. Cond. Matt. 25(34), 345802 (2013). https://doi.org/10.1088/0953-8984/25/34/345802
M.E. Lines, “Bond-orbital theory of linear and nonlinear electronic response in ionic crystals. I. Linear response,” Phys. Rev. B. 41, 3372 (1990). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.41.3372
K.B. Joshi, B.K. Sharma, U. Paliwal, and B. Barbiellini, “Pressure-dependent electronic properties of MgO polymorphs: a first-principles study of Compton profiles and autocorrelation functions,” J. Mater Sci. 47, 7549 (2012). https://doi.org/10.1007/s10853-012-6521-0
I. Jackson, and H. Niesler, in: High-Pressure Research in Geophysics, editors S. Akimoto, and M.H. Manghnani (Center for Academic Publication, Tokyo, 1982). pp. 93-113.
Авторське право (c) 2023 Яміна Бенкріма, Абдеррахім Ачурі, Джамель Бельфеннаше, Радхіа Єхлеф, Наїм Хосін
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
